Gökbilimciler, dev beyaz cücelerin emekli olduktan uzun bir zaman sonra katılaşarak metalik kristallere dönüştüğüne dair delil elde etti. Yeni bulgular, Evren’deki en yaşlı nesnelerin yaşlarını hesaplarken yeni yöntemler sunabilir.
İlk olarak 1968 yılında ortaya atılan bir hipotez, birçok yıldızın öldükten sonra farklı süreçlerden geçtiğini ve sonrasında kristale dönüştüğünü öne sürmüştü. Avrupa Uzay Ajansı’nın (ESA) Gaia uzay teleskobunu kullanan Britanyalı, Kanadalı ve ABD’li bilim insanları, hipotezi destekleyen delillere ulaştı. Warwick Üniversitesi’nden Pier-Emmanuel Tremblay, şu ifadeleri kullandı:
“Beyaz cücelerin sıvıdan katıya geçerek kristalleştiğine ait ilk direkt delili elde ettik… İlk kez öne sürülmesinden 50 yıl sonra parlaklıklarında ve renklerinde kristalleşmeden dolayı değişim yaşanan beyaz cüceleri henüz yeni gözlemledik.”
Güneş’ten çok daha büyük yıldızlar dev süpernova patlamaları ile ortalığı birbirine katıp ölürken, Güneş gibi orta ölçekli yıldızlar daha sessiz bir şekilde ömrüne son veriyor. Çekirdekteki hidrojen tükendiği zaman Güneş ölçekli yıldızlar soğumaya ve küçülmeye başlıyor. Bu süreç, yıldızın atmosferini anormal boyutlarda şişiren bir enerji saçılmasını sağlıyor (Bu olduğunda Güneş Dünya’yı yutacak). Yıldız küçülmeye devam ederken, helyum daha ağır elementler olan karbon ve oksijene dönüşüyor.
Ortaya, boyutu Dünya kadar olan bir beyaz cüce çıkıyor. Dünya’ya kıyasla çok daha büyük bir kütleye sahip beyaz cücelerin 1 santimetreküpü yaklaşık 10 ton geliyor. Tamamen soğuyarak hiç parlaklık ve ısı yaymadıkları noktaya geldiklerinde ise “kara cüceye” dönüştükleri kabul ediliyor. En yeni gözlemler, kara cüceler dahil derin uzayın halen bilinmeyenleri arasında yer alan gök cisimleri hakkında da önemli bilgiler sunabilir.
Beyaz cüceler ısısını nasıl kaybediyor?
Yıldızların yaşlanma süreçlerini anlamak adına bu önemli bir soru. Beyaz cücenin derinliklerinde elektronlar serbestçe hareket ediyor. Elektronlar karbon ve oksijen içeren çekirdekteki elementlerin arasından sıyrılarak ısıyı daha iletken olan yüzeye taşıyor. Teorik olarak 10 milyon derece civarında çekirdekte hareketlilik sağlayacak miktarda enerji kalmıyor. Elementler bulundukları yere sabitleniyor ve dev boyutlarda enerji ortaya çıkaran kristalleşmiş bir yapıya dönüşüyor.
Bu süreçlerde kritik faktör zamanlama. Küçük beyaz cücelerde kristalleşme çekirdeği dış katmanlar ile etkileşime geçiriyor. Böylece enerji çok daha kolay bir şekilde saçılıyor. Çekirde ile dış katmanlar birleştiğinde, yıldız daha etkin soğuma sürecine geçiyor.
Daha büyük yıldızlarda bu sürecin nasıl olduğu ise halen bir sır. Sebebi, büyük beyaz cücelerin uzayda daha nadir olması ve bugüne dek ölüm basamakları hakkında yeterince veri toplanmaması.
Nature dergisinde yayımlanan en son araştırmada ise her biri Dünya’dan en fazla 300 ışık yılı mesafede yer alan 15,000 gök cismi incelendi. Her biri muhtemel beyaz cüce olan gök cisimlerinin kütleleri ve yaşları karşılaştırıldı. Belli parlaklık ve renkte olması gerekeden daha fazla yıldız tespit edildi. Bulgular, kütlesi Güneş’ten daha fazla olan beyaz cücelerde kristalleşmenin daha erken yaşandığını savunan teorileri doğruladı.
Tremblay, “Her beyaz cüce evrim süreçlerinin bir noktasında kristalleşiyor. Büyük beyaz cüceler ise bu süreci daha erken yaşıyor…Bu da galaksimizdeki milyarlarca beyaz cücenin çoktan bu süreci tamamladığına ve gökyüzünde kristal küreler olarak asılı kaldıklarına işaret ediyor” ifadesini kullandı.
Beyaz cücelerin ısılarını dışarı vurmasından önce yaşanan kristalleşme, bu etkisiyle yaşlanma sürecini de yaklaşık 2 milyar yıl yavaşlatıyor. Araştırmda büyük beyaz cücelerin de kristalleştiği anlaşılırken, ısı yaydıklarında tahmin edilenden çok daha fazla enerji saçtıkları da ortaya kondu.
Tremblay’in ifadesine göre “ilk olarak oksijen kristalleşiyor ve çekirdeğin içine çöküyor.” Bu süreç nehir yataklarındaki tortullaşmaya benzetilebilir.
Bulgular, Güneş ve farklı tiplerdeki yıldızların yaşlanma süreci hakkında yeni bilgiler sunduğu gibi bilinen modellerin değişmesini de sağlayabilir. Yeni veriler ile Güneş Sistemi’nin ne zaman bir “kristal sistemine” dönüşeceğini öngörebiliriz.
