Güneş neden ikizlerinden daha fakir? Yeni açıklama doğum yerini galaksi merkezine yaklaştırıyor

Güneş, kendisine neredeyse tıpatıp benzeyen yıldızlarla karşılaştırıldığında, çok yüksek sıcaklıklarda bile katı kalabilen refrakter malzemeler bakımından belirgin biçimde fakir. Arizona Eyalet Üniversitesi'nden Steven Desch, 17 yıldır yanıt bekleyen bu bilmeceye manyetik alanlara dayanan yeni bir açıklama getirdi. Açıklamanın dikkat çekici bir yan sonucu var: Güneş, sanıldığından Samanyolu'nun merkezine çok daha yakın bir yerde doğmuş olabilir.

Desch çalışmasını, Amerikan Astronomi Derneği'nin Gezegen Bilimleri Bölümü'nün (DPS) ABD'nin Spokane kentinde yapılan 58. toplantısında, 29 Ekim'deki basın toplantısında anlattı. Derneğin AAS Nova sitesinde yayımlanan özete göre Güneş, refrakter malzeme bakımından "güneş ikizi" denen yıldızların yüzde 82'sinden daha fakir. Soru, Güneş'in nasıl ve nerede oluştuğunu anlamanın merkezinde duruyor; bu yüzden önerilen her açıklama yıldız oluşumu kuramlarını da doğrudan ilgilendiriyor.

Bilmecenin başlangıcı

Güneş ikizi, sıcaklığı, kütlesi ve kimyası Güneş'e çok yakın yıldızlara verilen ad. Bu yıldızlar, Güneş'in ne kadar sıradan ya da sıra dışı olduğunu anlamak için en iyi karşılaştırma ölçütü sayılıyor. Bilmecenin kaynağı, 2009'da The Astrophysical Journal Letters'ta yayımlanan bir çalışma. Jorge Meléndez ve arkadaşları Güneş'i, Hipparcos kataloğundaki 11 güneş ikiziyle ve gezegen taramalarında incelenmiş 10 Güneş benzeri yıldızla karşılaştırmış, ölçümlerde 0,01 dex gibi o güne dek görülmemiş bir hassasiyete ulaşmıştı.

Sonuç, Güneş'te refrakter elementlerin uçucu elementlere göre ikizlere kıyasla yaklaşık yüzde 20 eksik olduğuydu. Farkın büyüklüğü, elementlerin yoğuşma sıcaklığıyla, yani gazdan katıya geçtikleri sıcaklıkla güçlü biçimde ilişkiliydi. Meléndez'in ekibi olası açıklamalar arasında farkın gezegen sistemlerinin, özellikle de karasal gezegenlerin oluşumuyla bağlantılı olabileceğini tartışmıştı. AAS Nova özetine göre başlangıçta bu malzemenin Güneş Sistemi'nin dev gezegenlerinde kilitli kaldığı da düşünülmüştü; Desch, bu açıklamanın sonraki araştırmalarla çürütüldüğünü belirtti.

Manyetik alan tozu nasıl dışarıda tutuyor?

Desch'in ekibi bu kez suçu manyetik alanlara yüklüyor. Yıldızlar, gaz ve tozdan oluşan moleküler bulutların kendi ağırlığı altında çökmesiyle doğar. Ekibin hesabına göre bir moleküler buluttaki kütlenin manyetik akıya oranı belirli bir değerin altındaysa, manyetik alan bulutun çöküşünü yavaşlatabiliyor. Bu frenleme özellikle küçük ve elektrikle yüklü toz tanelerinde etkili; büyük taneler ise etkilenmiyor.

Refrakter elementlerin önemli bir deposu toz olduğu için manyetik alanın bulunduğu bir ortamda doğan yıldız daha az toz topluyor. Böylece doğduğu buluttan daha düşük metallikle, yani hidrojen ve helyumdan ağır elementler bakımından daha fakir olarak oluşuyor. Ekip manyetik alanların etkisini hesaba kattığında, güneş ikizlerinde görülen refrakter eksikliği aralığını yakalayabildi; Güneş için bulunan değer de gözlemlerle örtüştü. Hesaplar, yıldızların çoğunun doğduğu buluta göre refrakter malzeme bakımından eksik kaldığına işaret ediyor.

Neden galaksinin merkezi?

Asıl çarpıcı sonuç buradan çıkıyor. Gökbilimciler bir yıldızın nerede doğduğunu kestirmek için kimyasından yararlanır; Samanyolu'nun iç bölgeleri genel olarak ağır elementler bakımından daha zengindir. Güneş doğduğu buluttan daha fakirse, o bulutun bugün Güneş'in kimyasından çıkarılandan daha zengin olması gerekir. Desch'e göre bu, Güneş'in galaksi merkezine çok daha yakın bir yerde doğmuş olabileceği anlamına geliyor.

AAS Nova özetinde, yıldızların doğdukları bulutların metalliğiyle örtüşmemesinin büyük sonuçları olacağı ve bu bulgunun henüz yıldız oluşumu modellerine katılmadığı vurgulanıyor.

Rakip açıklama: Güneş aslında sıradan

Konu hâlâ tartışmalı. The Astrophysical Journal'da yayımlanmak üzere kabul edilen bir başka çalışmada Rayna Rampalli ve arkadaşları sorunu galaksinin kimyasal evrimi üzerinden ele aldı. Ekip GALAH, APOGEE ve Gaia taramaları ile daha önceki bir güneş ikizi kataloğundan derlenen 109.500 Güneş benzeri yıldızı inceledi. Bulgulara göre Güneş'in kimyasal deseni, ondan biraz daha metalce zengin ve alfa elementleri denen grup bakımından biraz daha fakir yıldızlarınkine benziyor.

Ekip her yıldızın kimyasını iki tür süpernovanın, yani çekirdek çöküşlü süpernovalar ile Tip Ia süpernovaların katkılarının bileşimi olarak modelleyince Güneş kimyasal açıdan sıradan göründü. Bu çalışmaya göre refrakter elementlerdeki eğilim, yoğuşma sıcaklığı yüksek elementlerin çekirdek çöküşlü süpernovalardan daha fazla katkı almasından kaynaklanıyor. Galaksinin kimyasal evrimi ve yerel yıldızlararası ortamdaki düzensizlikler, gözlenen çeşitliliğin yüzde 90'ından fazlasını açıklıyor.

Açık sorular

İki çalışma aynı gözleme farklı yönlerden bakıyor: biri yıldızların doğduğu andaki fiziğe, diğeri galaksinin milyarlarca yıllık kimyasal geçmişine odaklanıyor. Desch'in sonuçları şimdilik bir toplantı sunumu olarak biliniyor; manyetik alan etkisinin yıldız oluşumu modellerinde ve yeni gözlemlerle sınanması gerekiyor. Güneş'in galaksi merkezine daha yakın doğup bugünkü konumuna sonradan taşındığı doğrulanırsa, Güneş Sistemi'nin geçmişine dair pek çok varsayımın yeniden gözden geçirilmesi gerekebilir. Güneş Sistemi'nin erken dönemine dair başka bir güncel tartışmayı Ay'ın doğumunu çarpışan gezegenlerin sıcaklığı belirlemiş olabilir başlıklı haberimizde okuyabilirsiniz.