Subaru, Encke Kuyruklu Yıldızı'nın çekirdeğini ölçtü: yaklaşık 7 km boyunda, 55 °C sıcaklıkta

Japon ekibin The Astronomical Journal'da yayımlanan çalışmasına göre, 2P/Encke kuyruklu yıldızının çekirdeği uzun ekseni yaklaşık 7, kısa ekseni yaklaşık 3 kilometre olan uzamış bir cisim. Araştırmacılar, Subaru Teleskobu'nun orta kızılötesi kamerasıyla 2003 yılında topladıkları veriyi yeniden çözümleyerek çekirdeğin biçimini ve yüzey sıcaklığını tahmin etti. Sıcaklık gözlem anında 328 ± 7 kelvin, yani yaklaşık 55 °C olarak bulundu.

Çalışmayı Mesleki ve Çevre Sağlığı Üniversitesi'nden Takafumi Ootsubo yönetti; ekipte Kyoto Sangyo Üniversitesi ve Photocross şirketinden araştırmacılar da yer aldı. Sonuçlar, Subaru Teleskobu'nun bülteninde ve makalede paylaşıldı.

Çekirdeği koma örtüsünün içinden görmek

Bir kuyruklu yıldız Güneş'e yaklaşınca çekirdekten çıkan gaz ve toz, çekirdeğin çevresinde koma adı verilen bulut benzeri bir kılıf oluşturur. Bu kılıf ışığı bastırdığı için yer tabanlı teleskoplarla küçük çekirdeği doğrudan görmek zordur. Orta kızılötesi dalga boyları (yaklaşık 10 mikrometre) ise çekirdeğin kendi ısıl ışımasını yakalamaya elverişli.

Gözlemler, 12 Kasım 2003'te, kuyruklu yıldız Güneş'ten 1,09 astronomik birim (AB), Dünya'dan 0,27 AB uzaktayken Maunakea'daki Subaru'nun COMICS (Soğutulmuş Orta Kızılötesi Kamera ve Spektrograf) aygıtıyla yapıldı. Bir astronomik birim, Dünya ile Güneş arasındaki ortalama uzaklıktır. Teleskobun yüksek çözünürlüğü sayesinde kuyruklu yıldız noktasal bir kaynak olarak göründü; yani ölçülen ışımaya komanın katkısı küçüktü.

Parlaklık dalgalanması dönüşü ele verdi

Ekip, gözlem sırasında parlaklığın değiştiğini saptadı. Bunun nedeni, uzamış çekirdeğin dönerken Dünya'dan görünen yüzey alanının değişmesi olarak yorumlanıyor. Bu dalgalanmadan hareketle çekirdek, eş sıcaklıklı uzamış bir elipsoit olarak modellendi. Makalenin özetine göre yarı eksen oranı yaklaşık 2,26; yarı eksenler ise yaklaşık 3,6 ve 1,6 kilometre. Bülten bunları yuvarlayarak ~7 ve ~3 kilometrelik tam eksenler olarak anlatıldı.

Aynı veri çok dalga boyunda incelenince çekirdeğin kara cisim sıcaklığı 328 ± 7 K çıktı. Bu değer, önceki gözlemlere dayanan ampirik modelin 1,09 AB için öngördüğü yaklaşık 327 K ile uyumlu. Yüzey sıcaklığı, çekirdeğin Güneş ışığını ne kadar soğurduğunu ve ısıyı uzaya nasıl yaydığını yansıttığı için, kuyruklu yıldızın etkinliğini anlamada önemli bir ipucu.

Spektrumda koma içindeki ince silikat tanelerinden beklenen belirgin bir fazla ışıma görülmedi. Çekirdeğe ait göreli yayma gücü spektrumunda ise yaklaşık 9,5 mikrometrede negatif bir özellik bulundu; makale bunun, aynı ekibin 2021'de orta kızılötesinde saptadığı 460P/PanSTARRS çekirdeğinin spektrumunda da görüldüğünü belirtiyor.

Encke neden özel?

Kuyruklu yıldız, adını yörüngesini ayrıntılı inceleyen 19. yüzyıl Alman astronomu Johann Encke'den alıyor ve Güneş çevresini yaklaşık 3,3 yılda dolanıyor. Encke, yörünge periyodunun yavaş yavaş kısaldığını da fark etmişti; nedeni uzun süre açıklanamadı. Yirminci yüzyılın ortasında Fred Whipple, çekirdekten fışkıran gaz ve tozun bir tür roket itkisi yaratıp yörüngeyi değiştirebileceğini öne sürdü. 'Kirli kartopu' modeliyle birlikte anılan bu fikir, kütleçekimsel olmayan etki olarak biliniyor.

Bu etkinin büyüklüğü ve yönü, çekirdeğin biçimine, dönüşüne ve gazın çıktığı yerlere bağlı. Ekip, bulunan biçimin Encke'nin yörünge periyodundaki değişimin doğrudan nedeni olarak gösterilemeyeceğini belirtiyor; yine de boyut ve biçim, kuyruklu yıldızın etkinliğini ve uzun vadeli yörünge evrimini anlamak için temel bilgi sağlıyor. Daha önce görünür ışık ve radar gözlemleri de çekirdeğin uzamış olabileceğine işaret etmişti; yeni çalışma bunu çekirdeğin kendi ısıl ışımasından bağımsız bir yolla destekliyor.

Sırada ne var?

COMICS, 2020'de Subaru üzerindeki gözlemlerini sonlandırdı ve şu anda Maunakea'da düzenli orta kızılötesi gözlem yapabilen başka bir aygıt yok. Ootsubo'nun yönettiği ekip aygıtı yeniden çalıştırma planı üzerinde çalışıyor. Ootsubo'nun bültende aktardığı sözlere göre, bu sayede çok sayıda kuyruklu yıldız çekirdeğinin biçimi, sıcaklığı ve yüzey malzemesi ayrıntılı incelenebilecek.

Çalışmanın bir sınırı da var: veriler tek bir geceye ait ve sonuçlar, çekirdeğin basit bir elipsoit olduğu varsayımına dayanıyor. Uzay araçlarının ziyaret ettiği kuyruklu yıldızlar ise çoğu zaman çok daha karmaşık, düzensiz şekiller taşıdığını gösterdi. Yine de 22 yıllık bir gözlemin bugün yeni bir ölçüme dönüşmesi, arşiv verilerinin değerini de hatırlatıyor.