Evren

TÜBİTAK Ulusal Gözlemevi’nden yeni bir değişen yıldız keşfi

Tübitak Ulusal Gözlemevi teleskobuyla İstanbul Üniversitesi’nden bir ekip* takip ettikleri RW UMi adlı yıldızın gözlemleri sırasında aynı alanda bulunan bir başka yıldızın parlaklığının değiştiğini farkettiler.  Sonrasında yaptıkları kontrollerde bu yıldızın bir değişen yıldız olduğunun önceden bilinmediği ortaya çıktı.  Bu aslında “zonklayan yıldız” diye bilinen bir yıldız türünde. Ekibin lideri Sinan Aliş Sarkaç’ın sorularını yanıtladı:

Zonklayan yıldız nedir?

Zonklayan yıldızlar değişen yıldızlar ailesinin bir alt sınıfı. Dolayısıyla öncelikle değişen yıldızlardan bahsetmek gerekir. Yıldızlar evrimsel durumlarına (genç, yaşlı gibi), kimyasal kompozisyonlarına ve kütlelerine bağlı olarak hayatlarının belirli zamanlarında yapısal değişiklikler gösterirler. Astronomlar için değişen yıldızlar denince ilk akla gelen, yıldızın parlaklığının değişmesidir. Bu parlaklık değişimlerinin nedenleri birbirinden farklı olabilir. Bizim çalışmamız sırasında keşfettiğimiz değişen yıldız, zonklayan değişenlerden. Zonklayan yıldızlar, tekil yıldızlar ve belirli dönemlerle yarıçaplarını arttırıp azaltıyorlar.

Yıldızın yarıçapında meydana gelen bu değişim doğal olarak yıldızın iç yapısını da etkiliyor. Aslında burada döngüsel bir durum var. Yıldızın zonklama nedeni de evrimsel olarak ulaştığı iç yapı kararsızlığı. Sonuçta; yıldız yarıçapını azaltıp, küçüldüğünde, yıldızın yoğunluğu ve buna bağlı olarak da sıcaklığı artıyor. Yarıçapı artıp, yıldız büyüdüğünde, yoğunluk ve sıcaklık da azalıyor. Bu fiziksel süreçler sırasında yıldızın parlaklığı da değişiyor. Aslında, yıldızların ışınımgüçleri (L) ya da toplam parlaklıkları yıldızların yüzey sıcaklıkları ve yarıçapları ile doğru orantılı:

L = 4 π R2 σ T4eff

Burada R yıldızın yarıçapı ve T de sıcaklığını gösteriyor.  Sıcaklığın parlaklık üzerindeki etkisi dördüncü kuvvetle orantılı, yarıçapın parlaklık üzerine etkisi ise ikinci kuvvetle orantılı olduğu için, zonklayan yıldızlar en küçük oldukları anda çok daha sıcak olduklarından en parlak durumdalar (Şekil 1).

Bu yıldızlar hayatlarının bir döneminde, bizim zonklama dediğimiz kalp atışı gibi bir süreci yaşıyorlar. Yıldızın kütlesine ve kimyasal kompozisyonuna bağlı olarak da zonklamanın hangi biçimde olacağı değişiklik gösteriyor. Bu noktada da zonklayan yıldızların alt sınıfları ortaya çıkıyor. Bizim değişen olduğunu keşfettiğimiz yıldız “delta Scuti” ailesinden. Bu tür zonklayan yıldızlar Güneş’e daha çok benzeyen türde yıldızlar ve birkaç saatlik dönemlerle şişip büzülüyorlar.

Şekil 1. Zonklayan değişen yıldızlardaki ışık değişimi.

 

Keşif hikayesini anlatır mısınız?

İstanbul Üniversitesi, Ortadoğu Teknik Üniversitesi ve Padova Üniversitesi’nden (İtalya) bir grup araştırmacı olarak yaşlı bir nova ile ilgili bir çalışma yürütüyorduk. Novalar, ikili yıldız sistemleri ve bir bileşeni hayatının sonuna gelmiş Güneş benzeri bir yıldız. Bu ikili arasında meydana gelen madde transferi sonucu şiddetli bir patlama oluşuyor. 1956 yılında patlamış bu novayı, TÜBİTAK Ulusal Gözlemevi’nin RTT150 teleskobu ve buna bağlı TFOSC algılayıcısı ile iki yıldır gözlüyorduk (Şekil 2). Gözlemlerimiz bu novanın doğası üzerinde yürüttüğümüz bir proje ile ilgiliydi. RW UMi adlı bu nova ile aynı gökyüzü alanında bulunan yıldızlardan birinin parlaklığının değiştiğini farkettik. Aslına bakarsanız bu astronomların başına sıklıkla gelen bir durum. Her ne kadar, bir yıldız hakkında ayrıntılı bir bilgiye ulaşmış, onun aslında değişen bir yıldız olduğunu bulmuş olsak da, bu durum çok sıradışı değil. Günümüzde gökyüzü tarama projeleri ve robotik teleskopların kullanımı ile değişen yıldızların keşfi neredeyse sıradan hale geldi. Bu saydığım teleskoplar, tamamiyle kendi başlarına çalışıp, aldıkları verileri de bilgisayar programları yardımıyla işleyip sonuçlarını astronomlara veriyorlar. Bu sayede, yıldızların tek tek incelenmesine gerek kalmıyor, bir alanda bulunan binlerce yıldızın ışık değişimi gösterip göstermedikleri hızlıca belirlenebiliyor.

Şekil 2. TÜBİTAK Ulusal Gözlemevi’ndeki RTT150 teleskobu ve TFOSC algılayıcısı (küçük resim).

Bizim gözlemimiz sırasında yaşanılan durum robotik teleskoplar ile elde edilen sonuçlardan farklı. Çünkü, burada verilerin analizi sırasında insan faktörü devrede. Dolayısıyla, bu yıldızın bir değişen yıldız olduğunun farkedilmesi aslında titiz ve özenli bir çalışmanın sonucu.

 

Bu yıldız hakkında ne biliyoruz?

Zonklayan değişen olduğunu keşfettiğimiz yıldızla ilgili pek bir bilgi yok. Yıldız sadece SDSS (Sloan Digital Sky Survey) adlı gökyüzü taramasında SDSS J164808.23+765802.5 adıyla kayıtlara geçmiş. Ancak değişen yıldızlar Uluslararası Astronomi Birliğini’nin (IAU) belirlediği kurallara göre adlandırılıyorlar. Yıldızın gökyüzünde içinde bulunduğu takımyıldız Küçük Ayı (Ursa Minor / UMi). Küçük Ayı’da en son tanımlanmış değişen yıldızın adı BB UMi. Kurallara göre bir sonraki değişen yıldız BC UMi adını alacak. Ancak arada keşfi yapılmış ve henüz adlandırma süreci tamamlanmamış yıldızlar da olabilir. Bu durum önümüzdeki günlerde belli olacak.

Yıldızın görünen parlaklığı yaklaşık 15 kadir. Bu da onun ancak 50 cm ve üzeri bir teleskopla görülebilir veya görüntülenebilir olduğu anlamına geliyor. Ancak yıldızın mutlak parlaklığı ya da uzaklığı hakkında bir bilgimiz yok. Yalnızca, türünden yola çıkarak galaksimizin diskinde yer aldığını söylemek mümkün.

Yaptığımız ilk analizlere göre yıldızın zonklama dönemi 3 saatten biraz daha fazla (Şekil 3). Bu sırada yıldızın parlaklığı 0.1 kadir mertebesinde değişiyor. Bu oldukça küçük bir değer. Her ne kadar günümüzde ulaştığımız parlaklık duyarlılığı bundan daha iyi olsa da, plansız bir gözlemde bu miktardaki bir değişim gözden kolaylıkla kaçabilir. Yıldızın SDSS tarafından farklı dalgaboylarında ölçülmüş parlaklıklarını kullanarak, yüzey sıcaklığının yaklaşık 6000 K olduğunu belirledik.

Şekil 3. Delta Scuti türünde olduğu keşfedilen zonklayan değişen yıldızın ışık eğrisi ve yapılan modelleme.

 

Peki sonrası?

Öncelikle yıldızın yoğun bir takibinin yapılması ve ardışık gecelerde olabildiğince gözlenmesi gerekiyor. Elde edilecek veriler yardımıyla daha ayrıntılı bir dönem analizi yapılabilir ve yıldızın zonklama özellikleri ayrıntılı olarak ortaya konabilir. Bu şu anlama geliyor; biz ilk belirlemelere göre 3 saatlik bir dönem bulduk ama belki yıldız birden fazla dönemli farklı genliklerde zonklamalar yapıyor olabilir. Bizim gördüğümüz bunların bir bileşimi olabilir (Şekil 4). Bunun araştırılması ve ayrıştırılabilmesi için çok sayıda gecelik gözleme ihtiyaç var. İstanbul Üniversitesi Gözlemevi’nin IST60 adlı teleskobu ile bu yıldızı takip edeceğiz. Önümüzdeki günlerde bu yeni zonklayan değişenin gözlemlerine başlıyoruz. İhtiyaç duymamız halinde, TÜBİTAK Ulusal Gözlemevi’nin, keşfi yaptığımız RTT150 teleskobu ile yıldızın tayfını alabiliriz. Şimdilik ilk hedefimiz zonklama dönemi ile ilgili analizi derinleştirmek.

Şekil 3. Birden fazla dönemle zonklayan yıldızların yüzeyinin aldığı şeklin animasyonu.

 

Keşifle ilgili çalışma Uluslararası Astronomi Birliği’nin (IAU) Değişen Yıldızlar Bülteni’nde (IBVS) 6213 sayılı yayın olarak önümüzdeki günlerde yayınlanacak. İlgilenenler http://konkoly.hu/ibvs adresinden IBVS’ye erişebilirler.

*Keşfi yapan ekipte İstanbul Üniversitesi’nden Yrd. Doç. Dr. Sinan Aliş, Prof. Dr. A. Talat Saygaç, YL Öğr. Süleyman Fişek ve Doç. Dr. Hasan H. Esenoğlu bulunuyor.