eso1333tr — Bilim Bülteni

Genç Güneş Sisteminde Buz

Gezegen ve kuyruklu-yıldız oluşumda dondurucu bir dönüm noktası

18 Temmuz 2013

Uzak, genç bir güneş sisteminde ilk kez bir buz çizgisi görüntülendi. Güneş-benzeri TW Hydrae yıldızının etrafındaki disk içerisinde bulunan buz çizgisi Güneş Sistemi’nin geçmişi ve gezegenler ile kuyruklu-yıldızların yapısını oluşturan faktörler hakkında daha fazla bilgi edinmemizi sağlayacak. Sonuçlar bugün Science Express’te yayınlanacak.

Atacama Büyük Milimetre/milimetre-altı Dizgesi’ni (ALMA) kullanan gökbilimciler genç bir güneş sistemine ait buz çizgisini ilk kez görüntüledi. Yeryüzünde, buz çizgisi sıcaklığın giderek düştüğü yüksek rakımlarda havadaki nemin buza dönüşmesiyle oluşur. Bu çizgi karla kaplı zirvenin bittiği ve kayalık yüzeyin başladığı bir dağ üzerinde açıkça bellidir.

Genç yıldızların etrafındaki buz çizgisi benzer şekilde meydana gelir, yıldızdan uzakta, güneş sistemini oluşturan diskin soğuk  kıyısında. Yıldızdan başlayarak dışarıya doğru, su (H2O) ilk olarak donmaya, ilk buz çizgisini oluşturmaya başlar. Yıldızdan daha da uzakta, sıcaklık düştükçe, daha ilginç moleküller donarak buza dönerler, karbondioksit (CO2), metan (CH4), ve karbon monoksit (CO) gibi. Birbirinden farklı bu buzlar toz taneciklerinin dış kısmında yapışkan bir tabaka oluşturur ve çarpışmalar nedeniyle parçalanmalarına karşı bir direnç sağlar, böylece bu toz parçacıkları gezegenler ve kuyrukluyıldızları oluşturan maddenin temel yapıtaşı haline gelirler. Buz ayrıca katı madde miktarını arttıraraj gezegen oluşum sürecini önemli ölçüde hızlandırmaktadır.

Herbir farklı buz çizgisi — su, karbon dioksit, metan ve karbon monoksit için — belki de özel gezegen türlerinin oluşumu ile ilişkilendirilebilir [1]. Bir güneş sisteminde bizimki gibi Güneş-benzeri bir yıldızın, su buzu çizgisi Mars ve Jüpiter yörüngeleri arasındaki bir uzaklığa karşılık gelmektedir, ve karbon monoksit çizgisi ise Neptün yörüngesi civarında olacaktır.

ALMA ile gözlenen buz çizgisi yeryüzünden 175 ışık-yılı uzaklıkta bulunan genç yıldız TW Hydrae etrafındaki karbon monoksit buz çizgisinin ilk işaretidir. Gökbilimciler yeni oluşmakta olan bu güneş sisteminin sadece birkaç milyon yıl yaşındaki Güneş Sistemi'yle benzer özellikleri paylaştığına inanıyor.

ALMA bize genç bir yıldızın etrafındaki buz çizgisinin olağanüstü heyecan verici olan ilk gerçek görüntüsünü sağladı, çünkü bu görüntü bize Güneş Sistemi'nin erken dönemleri hakkında da önemli bilgiler veriyor,” diyor araştırma makalesinin baş yazarlarından biri olan Chunhua “Charlie” Qi (Harvard-Smithsonian Astrofizik Merkezi, Cambridge, ABD). “Şimdi bizimkine benzeyen başka bir  güneş sisteminin daha önceden gizli kalan donmuş uzak bölgelerine ait detayları görebiliyoruz.” 

Ancak karbon monoksit buz çizgisinin varlığı sadece gezegenlerin oluşmasından daha büyük etkilere sahip olabilir. Karbon monoksit buzu metanolün oluşması için gereklidir, bu da yaşam için gerekli olan daha karmaşık organik moleküülerin temel yapıtaşlarından biridir. Eğer kuyruklu yıldızlar bu molekülleri yeni oluşmakta olan Dünya-benzeri gezegenlere doğru taşırsa, bu gezegenler yaşam için gerekli olan içeriklerle donatılmış olacaklardır.

Daha önce, buz çigzileri doğrudan görüntülenememişti, çünkü genellikle görece dar öncül-gezegenimsi disklerin merkezi bölgelerinde oluşmaktaydılar, bu nedenle konumları hassas bir şekilde belirlenememekteydi. Bu dar bölgenin üstünde veya altında yer alan buz çizgileri, yıldızdan gelen ışınım nedeniyle buz oluşumunu engellemektedir. Merkezi bölgedeki toz ve gaz yoğunluğu bölgeyi ışından korumak için gereklidir, böylece karbon monoksit ve diğer gazla soğuyarak donmaya başlarlar.

Gökbilimciler ekibi zekice bir yöntem yardımıyla diskin iç kısımlarını, buzun oluştuğu bölgeyi incelemeyi başardılar. Buzu aramak yerine — doğrudan gözlenemediği için — diazenylium (N2H+) olarak bilinen bir molekülü aradılar, bu molekül tayfın milimetre bölgesinde ışıltılı bir şekilde parlamaktadır, ve böylece ALMA gibi bir teleskop için mükemmel bir hedef haline gelmektedir. Bu narin molekül karbon monoksit gazının varlığında kolayca yok olabilmektedir, bu nedenle sadece karbon monoksitin buz haline geldiği ve etkisini yitirdiği yerlerde tespit edilebilir miktarda görülmektedir. Aslında karbon monoksit buzunu bulmanın anahtarı  diazenylium molekülünü bulmada yatıyor.

ALMA'nın gökbilimcilere  diazenyliumun varlığını ve dağılımını izleyebilme imkanı veren eşsiz duyarlılığı ve çözünürlüğü, yıldızdan yaklaşık 30 astronomi birimi uzaklıktaki bir sınırı açıkça belirlemeyi sağladı (Yer-Güneş arasındaki mesafenin 30 katı). Bunun etkisiyle TW Hydrae yıldızının etrafındaki disk içerisinde karbon monoksit buzunun negatif görüntüsü elde edildi, bu görüntü karbon monoksit buz çizgisinin, teorinin tam olarak tahmin ettiği yerde görülmesi için kullanıldı  —  diazenylium halkasının iç kenarında.

Bu gözlemler için tamamı 66 taneden oluşacak ALMA'nın sadece 26 antenini kullandık. Diğer yıldızların etrafındaki buz çizgilerinin işaretleri hali hazırda diğer ALMA gözlemlerinde ortaya çıkıyor, bu nedenle gelecekte teleskoplar tamamlandığında tam dizge ile yapılan gözlemler sayesinde bunların çoğu gözler önüne serilecek ve gezegenlerin oluşumu ve evrimi ile ilgili heyecan verici öngörülere sahip olacağız. Sadece bekleyin ve görün”, diye sonlandırıyor Hollanda, Leiden Gözlemevi'nden Michiel Hogerheijde.

Notlar

[1] Örneğin, kuru, kayalık gezegenler su buzu çizgisinin (yıldıza yakın olan) iç kısımlarında, sadece tozun bulunabileceği yerlerde oluşurlar. Diğer aşırı uçta, karbon monoksit buz çizgisinin ötesinde buzlu dev gezenler meydana gelirler.

Daha fazla bilgi

ALMA projesi Şili Cumhuriyeti ile işbirliğinde bir Avrupa, Kuzey Amerika ve Doğu Asya ortaklığıdır. ALMA Avrupa’da ESO tarafından, Kuzey Amerika’da ABD Ulusal Bilim Vakfı (NSF) ve Kanada Ulusal Araştırma Vakfı (NRC) ile Tayvan Ulusal Bilim Konseyi (NSC) işbirliği tarafından, Doğu Asya’da Tayvan’daki Sinica Akademisi (AS) işbirliği ile Japonya Ulusal Doğa Bilimleri Enstitüsü tarafından desteklenmektedir. ALMA’nın yapımı ve işletilmesi Avrupa kısmında ESO tarafından, Kuzey Amerika kısmında Üniversiteler Birliği Kuruluşu (AUI) tarafından yönetilen Ulusal Radyo Astronomi Gözlemevi (NRAO) tarafından, Doğu Asya kısmında Japonya Ulusal Gökbilim Gözlemevi (NAOJ) tarafından yürütülmektedir. Birleşik ALMA Gözlemevi (JAO), birleştirilmiş liderliği ve ALMA’nın oluşturulması, idaresi ve işletilmesinin yönetimini sağlamaktadır.

Bu araştırma Science Express dergisinin 18 Temmuz 2013 tarihli sayısında bir makale olarak sunulmuştur.

Araştırma ekibinde C. Qi (Harvard-Smithsonian Astrofizik Merkezi, ABD), K. I. Öberg (Gökbilim ve Kimya Bölümü, Virginia Üniversitesi, ABD), D. J. Wilner (Harvard-Smithsonian Astrofizik Merkezi, ABD), P. d’Alessio (Gökbilim ve Gökfiziği Merkezi, Meksiko Ulusal Üniversitesi, Meksika), E. Bergin (Gökbilim Bölümü, Michigan Üniversitesi, ABD, S. M. Andrews (Harvard-Smithsonian Astrofizik Merkezi, ABD), G. A. Blake (Jeoloji ve Gezegen-bilimleri Bölümü, Kaliforniya Teknoloji Enstitüsü, ABD), M. R. Hogerheijde (Leiden Gözlemevi, Leiden Üniversitesi, Hollanda) ve E. F. van Dishoeck (Max Planck Yer-ötesi Fiziği Enstitüsü, Almanya) yer almaktadır.

Qi ve Öberg bu çalışmanın ortak yazarlarıdır.

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.

Bağlantılar

İletişim

Arif Solmaz
Çağ Üniversitesi - Uzay Gözlem ve Araştırma Merkezi
Mersin, Türkiye
Tel: +90 324 651 48 00 (1250)
Cep: +90 538 614 29 38
E-posta: arif.solmaz@gmail.com

Chunhua Qi
Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics
Cambridge, Mass., USA
Tel: +1 617 495 7087
E-posta: cqi@cfa.harvard.edu

Michiel Hogerheijde
Leiden Observatory
Leiden, The Netherlands
Tel: +31 6 4308 3291
E-posta: michiel@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 eso1333.
Bookmark and Share

Bülten Hakkında

Bülten No.:eso1333tr
Adı:TW Hydrae
Tür:• Milky Way : Star : Circumstellar Material
Facility:Atacama Large Millimeter/submillimeter Array
Science data:2013Sci...341..630Q

Görüntüler

Artist’s impression of snow lines around TW Hydrae
Artist’s impression of snow lines around TW Hydrae
sadece İngilizce
ALMA image of the carbon monoxide snow line
ALMA image of the carbon monoxide snow line
sadece İngilizce
Snow line distance compared to the Solar System
Snow line distance compared to the Solar System
sadece İngilizce

Ayrıca görüntüleyin...