Yıldızının küllerinden doğan gezegen: beyaz cücede ikinci nesil dünya

Gezegenler genellikle yıldızlarıyla birlikte, genç bir yıldızın çevresindeki gaz ve toz diskinden doğar. Warwick Üniversitesi'nin başını çektiği gökbilimciler ise tam tersine, yıldızı öldükten sonra onun küllerinden oluşmuş görünen bir gezegen buldu. HS 0209+0832 adlı beyaz cücenin çevresindeki bu dünya, bir beyaz cüce etrafında bugüne kadar tanımlanan ilk "ikinci nesil" gezegen örneği. Çalışma Nature Astronomy dergisinde yayımlandı.

İkinci nesil gezegen nedir?

İkinci nesil gezegenler, bir yıldızın yaşamının sonunda saçtığı maddeden yeniden oluşan dünyalar. Bu fikir yeni değil: 1992'de Aleksander Wolszczan ve Dale Frail'in PSR B1257+12 adlı atarcanın çevresinde keşfettiği gezegenler, Güneş dışındaki ilk ötegezegenler olarak tarihe geçti. Bu gezegenlerin, bir süpernova patlamasından sonra atarcanın çevresinde oluşan bir diskten doğduğu düşünülüyor. Ancak atarca gezegenleri son derece nadir; bugüne kadar yalnızca yarım düzine kadarı biliniyor.

Yeni bulgu, ikinci nesil gezegenlerin çok daha yaygın bir yıldız kalıntısı olan beyaz cücelerin çevresinde de oluşabileceğini gösteriyor. Başyazar Jamie Williams, bu tür gezegenlerin son derece nadir olduğunu ve birini beyaz cücenin çevresinde bulmanın tamamen beklenmedik olduğunu söylüyor. Williams'a göre bu, küllerinden doğmuş bir gezegen bulmaya benziyor.

Beyaz cüceler

Beyaz cüceler, Güneş gibi orta kütleli yıldızların yaşam sonunda geriye kalan yoğun çekirdekleri. Samanyolu'ndaki yıldızların yüzde 97'sinden fazlası bir gün beyaz cüceye dönüşecek; Güneş de yaklaşık beş milyar yıl sonra aynı yolu izleyecek. Bir yıldız yakıtını tükettiğinde önce şişerek kırmızı deve dönüşüyor, ardından dış katmanlarını uzaya saçıyor. Geride Dünya büyüklüğünde ama Güneş'e yakın kütleye sahip, çay kaşığı kadarı tonlarca gelen son derece yoğun bir çekirdek kalıyor.

Beyaz cüceler gezegen araştırmaları için de değerli. Yoğun kütleçekimleri nedeniyle ağır elementler atmosferlerinde hızla dibe çöküyor; bu yüzden atmosferinde metal görülen bir beyaz cüce, yakın zamanda dışarıdan madde aldığını gösteriyor. Beyaz cücelerin dörtte biri ile yarısı arasında bu tür "kirlilik" görülüyor ve bu genellikle parçalanmış asteroit ya da gezegen kalıntılarının yıldıza düşmesiyle açıklanıyor.

Alışılmadık bir kimyasal imza

HS 0209+0832'yi farklı kılan da atmosferindeki elementler. Kayalık gezegen enkazıyla beslenen beyaz cücelerde genellikle silisyum ve demir gibi kaya oluşturan elementler baskın çıkar. Bu yıldızın atmosferinde ise çinko, bakır ve özellikle niyobyum gibi alışılmadık ağır elementler bulundu. Niyobyum düzeyi Güneş'tekinin 1.000 katından fazla ve bu element bir beyaz cücede ilk kez saptandı.

Wisconsin-Madison Üniversitesi'nden Nicholas Stone'a göre bu element deseni, ölmekte olan yıldızların içinde, özellikle kırmızı dev evresinde ağır elementler üreten "s-süreci" adlı nükleer tepkimelerin açık bir imzası. Sıradan, birinci nesil bir gezegenin böyle bir kimyasal parmak izi taşımaması gerekiyor.

Gezegen nasıl oluştu?

Ekibin en olası bulduğu açıklama şu: Beyaz cüce, kendi ölümü sırasında saçılan maddeden oluşan yeni bir diskten yoğunlaşmış ikinci nesil bir dev gezegenden madde alıyor. Disk yıldızın kendi ürettiği maddeden oluştuğu için s-süreci elementlerince zengin olurdu.

Ancak bir sorun var. Williams'ın belirttiğine göre tek ve yalıtılmış bir yıldız kütlesini aşağı yukarı simetrik biçimde kaybeder ve bu durumda bir disk oluşmaz. Diskin oluşabilmesi için kaçan maddeyi yeniden yörüngeye çeken bir eşlikçi yıldızın gerekmiş olması muhtemel.

TESS verisi destekliyor

NASA'nın 2018'de fırlatılan ötegezegen avcısı TESS uydusunun verileri de bu tabloyu destekliyor. Araştırmacılar sistemde her 4,4 günde bir tekrarlayan zayıf bir parlaklık sinyali saptadı. Bu sinyal, yıldızına çok yakın bir yörüngede dolanan ve gelgit kilitlenmesi nedeniyle hep aynı yüzünü yıldıza dönük tutan Jüpiter büyüklüğünde bir gaz deviyle uyumlu. Yıldıza bu kadar yakın olan gezegenin dış atmosferi şiddetli ışınımla buharlaşıyor; kaçan madde beyaz cücenin yüzeyine yağarak alışılmadık kimyasal imzayı yaratıyor.

Warwick'ten Prof. Boris Gänsicke, bu gezegenin başka bir yerden gelmiş ya da sistemin doğuşundan sağ çıkmış bir dünya olmadığını, yıldızın kendi saçtığı maddeden yapılmış göründüğünü vurguluyor. Gänsicke'ye göre sistem, eskisinin temelleri üzerinde yeni bir dünya doğurmuş.

Sırada ne var?

Bulgunun kesinleşmesi için ek gözlemler gerekiyor. Doğrulanırsa, benzer dünyaları aramak için yeni bir yol açılacak: Başka beyaz cücelerin ışığında aynı karbon ve ağır element imzasını aramak. Bu da akla kaçınılmaz bir soru getiriyor: Dışarıda bunlardan kaç tane var ve Güneş'in küllerinden de bir gün yeni bir gezegen doğabilir mi? Çalışma Avrupa Araştırma Konseyi tarafından desteklendi.

Kısaca

• HS 0209+0832 adlı beyaz cücenin çevresinde ilk ikinci nesil gezegen adayı bulundu.
• Yıldızın atmosferinde Güneş'tekinin 1.000 katından fazla niyobyum var.
• TESS, 4,4 günlük yörüngede Jüpiter büyüklüğünde bir gaz devine işaret eden sinyal yakaladı.
• Gezegen, ölen yıldızın saçtığı maddeden oluşmuş görünüyor.