eso1325tr — Bilim Bülteni

ALMA Kuyrukluyıldız Fabrikası Keşfetti

Genç bir yıldızın etrafındaki “toz tuzağının” yeni gözlemleri uzun zamandır var olan gezegen oluşumu gizemini çözdü

06 Haziran 2013

Yeni Atacama Büyük Milimetre/milimetre-altı Dizgesi’ni (ALMA) kullanan gökbilimciler, genç bir yıldızın etrafında toz parçacıklarının yığılarak büyüdüğü bir bölgeyi görüntüledi. Bu, bir toz tuzağının net olarak gözlemlendiği ve modellendiği ilk olaydır. Böylece disk içerisindeki toz parçacıklarının nasıl büyük boyutlara ulaştığı, sonunda kuyrukluyıldızlar, gezegenler ve kayalık cisimleri oluşturduklarına dair uzun süredir bilinen gizem çözüldü. Araştırma sonuçları Science dergisinin 7 Haziran 2013 tarihli sayısında yayınlanacaktır.

Gökbilimciler artık diğer yıldızların etrafında çok sayıda gezegen olduğunu bilmektedirler. Fakat tam olarak anlamadıkları şey bunların nasıl oluştuklarıdır, bunun yanısıra kuyrukluyıldızların, gezegenlerin ve kayalık cisimlerin oluşumunun halen birçok kısmı gizemini korumaktadır. Öte yandan, ALMA’nın gücünü ortaya koyan yeni gözlemler en büyük sorulardan birini yanıtlamaktadır: Genç bir yıldızın etrafındaki diskte bulunan küçük toz tanecikleri nasıl olur da büyür ve sonunda taştan malzemeye hatta metre boyutunun çok ötesindeki kayalara dönüşürler?

Bilgisayar modelleri toz taneciklerinin birbiriyle çarpıştıkları ve yapıştıkları zaman büyüdüklerini göstermektedir. Öte yandan, büyük parçaların tekrar yüksek hızlarda çarpıştıkları zaman, en sık olan şey tekrar küçük parçacıklara ayrılırlar ve birinci aşamaya geri dönerler. Bunun olmadığı durumlarda bile, modeller daha büyük parçaların toz ve gaz arasındaki sürtünmeden dolayı hızlı bir şekilde içe doğru hareket edip ana yıldıza doğru düşerek daha fazla büyüyebilmeleri için şansları olmayacağını ortaya koymuştur.

Bir şekilde toz parçacıkların kendi başlarına varlığını sürdürecek kadar büyümeye devam edebilecekleri güvenli bir bölgeye ihtiyaçları vardır [1].  Bunun için “toz tuzakları” önerilmiştir, ancak şimdi kadar varlıklarına dair bir gözlemsel kanıt bulunamamıştır.

Araştırma makalesinin baş yazarı Hollanda’daki Leiden Gözlemevi’nde doktora öğrencisi olan Nienke van der Marel, çalışma arkadaşlarıyla birlikte ALMA’yı kullanarak Oph-IRS 48 olarak adlandırılan bir sistemdeki diski araştırdı [2]. Yıldızın etrafında muhtemelen görülmeyen bir gezegen ya da bileşen yıldızın yarattığı merkezi bir boşluğun gazdan bir halkayla çevrelendiğini buldular. ESO’nun Çok Büyük Teleskopu kullanılarak daha önceden yapılan gözlemlerde küçük toz parçacıklarının halka benzeri bir yapı da oluşturdukları gösterilmişti. Fakat yeni ALMA görüntüsü daha büyük milimetre boyutlu toz parçacıklarının çok farklı olduğunu ortaya çıkardı.

Van der Marel, “İlk olarak görüntüdeki tozun şekli bizler için tam bir sürpriz oldu,” diyor. “Beklediğimiz gibi halka şekli yerine, çok net olarak kaju fıstığı şekli bulduk! Bu özelliğin gerçek olduğuna dair kendimizi ikna etmemiz gerekti, ancak ALMA gözlemlerinin güçlü sinyali ve keskinliği yapı hakkındaki tüm şüphelerimizi ortadan kaldırdı. Sonra ne bulmuş olduğumuzun farkına vardık.” 

Keşfedilen şey büyük toz parçalarının tuzağa düştüğü ve çarpışarak ve birbirlerine yapışarak büyüyebildikleri bir bölgeydi. Bu bir “toz tuzağı” idi — teorisyenlerin tam da aradığı şey.

Van der Marel gözlemleri şöyle açıklıyor: “Muhtemelen parçacıkların  uygun koşullar altında milimetreden kuyrukluyıldız boyutuna ulaşabildikleri bir tür kuyrukluyıldız fabrikasına bakıyoruz. Toz, yıldızdan bu uzaklıktayken tam ölçekli bir gezegen oluşturamaz. Fakat yakın gelecekte ALMA, aynı mekanizmanın devrede olduğu ana yıldızına çok daha yakın toz tuzaklarını gözlemleyebilecektir. Böylesi toz tuzakları gerçekten yeni-doğan gezegenlerin beşikleri olabilirler.”

Toz tuzakları  yüksek basınçlı bölgeler doğrultusunda hareket ederek daha büyük toz parçacıkları oluştururlar. Bilgisayar modellemesi yüksek basınçlı bir bölgenin gaz boşluğunun sınırındaki gazın hareketinden kaynaklabileceğini ortaya koymuştur — tıpkı diskte bulunan boşluk gibi.

Heidelberg Almanya’daki Teorik Astrofizik Enstitüsünden toz evrimi ve disk modelleme uzmanı ve ekip üyesi Cornelis Dullemond, “Bu projesi eşsiz kılan şeyler hazırladığımız bilgisayar modelleri ve ALMA’nın yüksek kaliteli gözlemlerinin birleşimidir” diyor. “Bu gözlemlerin yapıldığı zamanlarda, biz de tam olarak bu türden yapıları öngören modeller üzerinde çalışıyorduk: çok talihli bir tesadüf olsa gerek”.

Gözlemler ALMA dizgesi yapım aşamasındayken yapılmıştır. Bant 9 alıcıları [3] ALMA’nın şimdiye kadarki en keskin görüntüleri yaratmasına izin veren Avrupa yapımı aletlerdir.

ALMA projesine 20 yıldan daha uzun bir süredir büyük katkılar yapan Leiden Gözlemevi’nden Ewine van Dishoeck: “Bu gözlemler tüm dizgenin yarısından daha azı kullanınlan ALMA’nın dönüşümlü bilim yapabilme potansiyelini gösteriyor.” diyor. “Bant 9’daki hassasiyet ve görüntü keskinliğindeki inanılmaz sıçrama daha önceden mümkün olmayan yollardan gezegen oluşumunun temel konularını çalışmamıza imkan sunmuştur.

Notlar

[1] Toz tuzağının sebebi diskin gazındaki girdaplardır, tipik ömürleri yüzbinlerce yıldır. Toz tuzağı çalışmayı kesse bile tuzakta birikmiş olan tozların dağılması için milyonlarca yıl gerekir bu da toz taneciklerinin büyümesi için gereken zamandan daha fazladır.

[2] İsim, kaynak türü ve sistemin bulunduğu yıldız oluşum bölgesinin takım yıldızının adının birleşimidir, bu yüzden Oph, Ophiuchus (Yılan Bakıcısı ya da Yılancı) takım yıldızını temsil etmektedir, IRS tanımı kırmızı-ötesi kaynak olduğu için kullanılmıştır. Oph-IRS 48, Dünya’dan 400 ışık-yılı uzaklıktadır.

[3] ALMA farklı frekans bantlarında gözlem yapabilir. Bant 9, 0.4 – 0.5 milimetre civarındaki dalgaboylarında çalışır, bu şimdiye kadarki en keskin görüntüleri veren moddur.

Daha fazla bilgi

Bu araştırma 7 Haziran 2013’te Science dergisinde van der Marel ve diğ.’nin hazırladığı “A major asymmetric dust trap in a transition disk” başlıklı makale olarak yayınlanacaktır.

Araştırma ekibinde Nienke van der Marel (Leiden Gözlemevi, Leiden, Hollanda), Ewine F. van Dishoeck (Leiden Gözlemevi; Max-Planck Yer-ötesi Fizik Enstitüsü, Garching, Almanya [MPE]), Simon Bruderer (MPE), Til Birnstiel (Harvard-Smithsonian Astrofizik Merkezi, Cambridge, ABD [CfA]), Paola Pinilla (Heidelberg Üniversitesi, Heidelberg, Almanya), Cornelis P. Dullemond (Heidelberg Üniversitesi), Tim A. van Kempen (Leiden Gözlemevi; Birleşik ALMA Ofisleri, Santiyago, Şili), Markus Schmalzl (Leiden Gözlemevi), Joanna M. Brown (CfA), Gregory J. Herczeg (Kavli Astronomi ve Astrofizik Enstitüsü, Pekin Üniversitesi, Pekin, Çin), Geoffrey S. Mathews (Leiden Gözlemevi) ve Vincent Geers (Dublin İleri Araştırmalar Enstitüsü, Dublin, İrlanda) yer almaktadır.

Avrupa Güney Gözlemevi ESO, Avrupa'daki en önemli hükümetlerarası gökbilim kuruluşudur ve dünyanın en üretken gökbilim gözlemevidir. 15 ülke tarafından desteklenmektedir: Avusturya, Belçika, Brezilya, Çek Cumhuriyeti, Danimarka, Finlandiya, Fransa, Finlandiya, Almanya, İtalya, Hollanda, Portekiz, İspanya, İsveç, İsviçre ve İngiltere. Tasarıma, inşaya ve önemli bilimsel keşiflere olanak sağlayan güçlü yer tabanlı gözlem faaliyetlerine odaklanan iddialı bir program yürütmektedir. ESO ayrıca gökbilim araştırmalarında teşvik edici ve düzenleyici bir dayanışma konusunda öncü bir rol oynamaktadır. ESO Şili'nin Atacama Çölü bölgesinde benzeri olmayan üç adet birinci sınıf gözlem yerleşkesi işletmektedir: La Silla, Paranal ve Chajnantor. ESO Paranal'da dünyanın en gelişmiş optik gökbilim gözlemevi olan Çok Büyük Teleskop'u (Very Large Telescope), ve iki tarama teleskopu işletmektedir. Kırmızı ötesi gözlem teleskopu VISTA dünyanın en büyük tarama teleskopudur ve VLT tarama teleskopu (VST) ise sadece görünür ışıkta gökyüzünü taramak için tasarlanan dünyanın en büyük teleskopudur. ESO varolan en büyük gökbilim projesi ve devrimsel gökbilim teleskopu ALMA'nın Avrupalı ortağıdır. ESO şu anda "gökyüzünü izleyen dünyanın en büyük gözü" olacak 39-metre ayna çaplı Avrupa Aşırı Büyük optik/yakın kırmızı ötesi Teleskopu, E-ELT'yi inşa etmeyi planlıyor.

ESO Basın Bültenlerinin çevirileri ESO Bilim Toplum Ağı’nda (ESON) bulunan ESO üyesi ve diğer ülkelerdeki bilim toplum uzmanları ve bilim iletişimcileri tarafından gerçekleştirilmektedir. ESON Türkiye çeviri ekibinde Ankara Üniversitesi (Ankara), Çağ Üniversitesi (Mersin), Başkent Üniversitesi (Ankara), İstanbul Üniversitesi (İstanbul), İzmir Yüksek Teknoloji Üniversitesi (İzmir) ve Max Planck Yer-Ötesi Fiziği Enstitüsü’nden (Almanya) uzman kişiler yer almaktadır.

İletişim

Özgecan Önal
İstanbul Üniversitesi, Astronomi ve Uzay Bilimleri Bölümü, ESON Türkiye Ekibi
İstanbul, Türkiye
E-posta: ozgecan.onal@istanbul.edu.tr

Nienke van der Marel
Leiden Observatory
Leiden, The Netherlands
Tel: +31 71 527 8472
Cep: +31 62 268 4136
E-posta: nmarel@strw.leidenuniv.nl

Ewine van Dishoeck
Leiden Observatory
Leiden, The Netherlands
Tel: +31 71 527 5814
E-posta: ewine@strw.leidenuniv.nl

Richard Hook
ESO, Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6655
Cep: +49 151 1537 3591
E-posta: rhook@eso.org

Bu bir ESO Basın Bülteni çevirisidir eso1325.

Bülten Hakkında

Bülten No.:eso1325tr
Science data:2013Sci...340.1199V

Görüntüler

Artist’s impression of the comet factory seen by ALMA
Artist’s impression of the comet factory seen by ALMA
sadece İngilizce
ALMA image of comet factory around Oph-IRS 48
ALMA image of comet factory around Oph-IRS 48
sadece İngilizce
ALMA and VLT image of comet factory around Oph-IRS 48
ALMA and VLT image of comet factory around Oph-IRS 48
sadece İngilizce
ALMA image of dust trap/comet factory around Oph-IRS 48 (annotated)
ALMA image of dust trap/comet factory around Oph-IRS 48 (annotated)
sadece İngilizce
The location of the system Oph-IRS 48 in the constellation of Ophiuchus
The location of the system Oph-IRS 48 in the constellation of Ophiuchus
sadece İngilizce

Videolar

ESOcast 58: ALMA Discovers Comet Factory
ESOcast 58: ALMA Discovers Comet Factory
sadece İngilizce
Dust trap animation
Dust trap animation
sadece İngilizce
Zooming in on the Oph-IRS 48 system
Zooming in on the Oph-IRS 48 system
sadece İngilizce
Computer simulation of dust trap formation
Computer simulation of dust trap formation
sadece İngilizce

Ayrıca görüntüleyin...