Gomez'in Hamburgeri: ALMA, dev bir diskte gezegen doğumunun en erken izlerini gördü

Ortasından geçen koyu bir şeridin iki parlak katmanı ayırdığı görünümüyle hamburgere benzetilen "Gomez'in Hamburgeri", dev bir gezegenin doğuşunun gözlenebilen en erken evrelerinden birine ev sahipliği yapıyor olabilir. ABD Ulusal Bilim Vakfı'na (NSF) bağlı Ulusal Radyo Astronomi Gözlemevi'nin (NRAO) 19 Ekim'de duyurduğu çalışmada, Şili'deki ALMA (Atacama Büyük Milimetre/Milimetre-altı Dizisi) ile yapılan gözlemler, sistemin gaz ve toz diskinde gezegen oluşumuna işaret eden kimyasal bir iz ortaya koydu.

Minnesota Üniversitesi'nden Charles Law'un yürüttüğü çalışmanın ilk sonuçları Amerikan Astronomi Derneği'nin (AAS) 247. toplantısında bir basın toplantısıyla paylaşılmıştı; ayrıntılı analiz şimdi The Astrophysical Journal'da yayımlandı. Astronomlar sistemi kısaca "GoHam" diye anıyor.

Diski yandan görmek neden değerli?

Gezegenler, genç yıldızların çevresinde dönen ve ön-gezegen diski denen gaz-toz disklerinde oluşur. Bu disklerin çoğu bize az ya da çok yüzünü dönmüş olarak görünür; bu da maddenin diskte hangi yükseklikte durduğunu anlamayı zorlaştırır. GoHam'ın diski ise neredeyse tam yandan görünüyor. Böylece diskin orta düzleminin üstünde ve altında üst üste dizilmiş katmanlar doğrudan izlenebiliyor. Law, bu özelliğin GoHam'ı gezegenlerin disklerde nasıl oluşup evrildiğine dair ayrıntılı modelleri sınamak için bir ölçüt sistem yaptığını belirtiyor.

ALMA'nın milimetre dalga boyundaki gözlemleri, milimetre boyutundaki toz tanelerinin ve birkaç farklı gaz molekülünün diskteki yerini haritaladı: karbon monoksitin iki biçimi (12CO ve 13CO) ile kükürt içeren CS ve SO molekülleri. Ortaya çıkan dağılım, disklerin yükseklikle nasıl katmanlaştığına dair beklentiyle uyumlu: En üstte 12CO, onun biraz altında 13CO, orta düzleme en yakında ise CS gazı duruyor. Milimetrelik toz ince bir tabaka hâlinde orta düzlemde toplanmışken gaz bunun çok yukarısına ve aşağısına taşıyor; yani diskin gaz kısmı, iri katı parçalara göre adeta şişkin.

Tek taraflı bir kükürt monoksit yayı

Çalışmanın en dikkat çekici bulgusu, parlak toz bölgesinin hemen dışında, diskin yalnızca bir yanında görülen dar bir kükürt monoksit (SO) yayı. Yay, diskin dönüşüyle uyumlu biçimde hareket ediyor ve daha önce "GoHam b" adıyla tanımlanmış yoğun bir madde topağıyla aynı hizaya düşüyor. GoHam b'nin kendi kütleçekimi altında çöken bir madde kümesi olduğu düşünülüyor. Makalenin özetine göre SO yayı, erken evredeki dev bir ön-gezegenin çevresindeki yerel ısınmaya işaret ediyor olabilir; ekip bunu, diskin dış bölgesinde geniş yörüngeli büyük kütleli bir gezegenin oluşumunun gözlenebilen en erken evrelerinden biri olarak yorumluyor.

Disk kusursuz bir simetriye de sahip değil. Milimetrelik toz kuzey-güney doğrultusunda dengesiz dağılmış; bir yan daha geniş ve daha parlak. Araştırmacılara göre bunun nedeni, katı maddeyi hapsederek gezegen oluşumuna daha fazla malzeme sağlayabilecek bir girdap ya da büyük ölçekli bir bozulma olabilir. Diskin kuzeyinde ve dış bölgelerinde görülen sönük, dağınık karbon monoksit salınımı ise yıldız ışığının gazı yavaş yavaş diskten uzaya taşıdığı fotobuharlaşma rüzgârıyla uyumlu.

Bilinen en büyük gezegen yuvalarından biri

GoHam her ölçüde iri. 12CO gazı yarıçapta yaklaşık 1.000 astronomik birime uzanıyor (bir astronomik birim, Dünya ile Güneş arasındaki ortalama uzaklık); dikeyde ise birkaç yüz astronomik birim yüksekliğe çıkıyor. Karşılaştırma için Neptün, Güneş'ten yaklaşık 30 astronomik birim uzakta. Bu boyutlar GoHam'ı bilinen en büyük gezegen oluşturan disklerden biri yapıyor. Toplam toz kütlesinin benzer yıldızların çevresindeki tipik disklerden kat kat fazla olduğu tahmin ediliyor; yani sistemin dev gezegenler, hatta ileride çok gezegenli bir sistem kurmaya yetecek malzemesi var.

Makaleye göre sistem, Akrep-Erboğa (Scorpius-Centaurus) yıldız birliğinin dış kesimlerinde, yaklaşık 139 parsek (450 ışık yılı dolayında) uzaklıkta. Merkezdeki yıldızın kütlesi, diskin dönüş hızından yaklaşık 2,2 Güneş kütlesi olarak hesaplandı. Her iki ölçümün de belirsizliği geniş: Uzaklık için artı-eksi 24 parsek, kütle için artı-eksi 0,5 Güneş kütlesi.

Cisim, 2002'de Hubble Uzay Teleskobu'nun çektiği fotoğrafla geniş kitlelerce tanınmıştı. O dönemki açıklamada ömrünün sonuna yaklaşan Güneş benzeri bir yıldız olarak tanıtılan GoHam, bugün ALMA ekibi tarafından genç bir yıldızın çevresindeki ön-gezegen diski olarak inceleniyor.

Açık sorular

Law'a göre diskin büyüklüğü, belirgin asimetrileri, rüzgârları ve olası gezegen oluşumunun bir arada bulunması GoHam'ı, dev gezegenlerin yıldızlarından çok uzakta nasıl oluşabildiğini ve varlıklarının çevredeki gaz ile tozu nasıl yeniden biçimlendirdiğini anlamak için ideal bir laboratuvar yapıyor.

Yine de GoHam b'nin gerçekten bir gezegene dönüşmekte olan bir topak olduğu kanıtlanmış değil. SO yayı ve toz asimetrisi bu yorumu destekleyen dolaylı izler; girdabın varlığı ve rüzgârın gücü de ek gözlemlerle sınanmayı bekliyor. Disk yandan görüldüğü için katmanları ayırmak kolay, ama aynı geometri diskin yüzeyindeki yapıları doğrudan görmeyi zorlaştırıyor. Sorulara yanıt büyük olasılıkla farklı dalga boylarında yapılacak yeni gözlemlerden gelecek.