Bir yıldızın, yanındaki kahverengi cüce yıldızı yavaşça yutmasını gösteren bir illüstrasyon. 

Gökbilimciler, “vampir” bir yıldızın kahverengi cüce yoldaşından beslenmesini ilk kez gözlemlediler. Yıldızın her saniyede 1 trilyon 250 milyar kg besin tükettiği gerçeğine rağmen, bu yavaş ve korkunç ölüm milyarlarca yıl sürebilir.

Kahverengi cüceler, gezegenler ve yıldızlar arasında bir yerde bulunur ve kütleleri Jüpiter’in 13 ila 80 katı veya Güneş’in 0,013 ila 0,08 katı arasındadır.

Yoğun gaz bulutunun çökmesiyle oluşmalarına rağmen, çekirdeklerinde nükleer füzyonunu tetikleyecek kadar kütle toplayamadıkları için “başarısız yıldızlar” olarak anılırlar; bu süreç, bir yıldızın ne olduğunu tanımlayan temel unsurdur.

Yeni keşfedilen bu kahverengi cüce yıldızın, küçük bir eş yıldız için bir “atıştırmalık” olduğu ve Dünya’dan yaklaşık 300 ışık yılı uzaklıkta bulunan ZTF J0440+2325 sisteminde yer aldığı belirlendi.

Bu, gökbilimcilerin düşük kütleli bir yıldızın, düşük kütleli bir eş yıldızdan madde çalarak bir tür “vampir yıldız” gibi davrandığını ilk kez gözlemlemeleri anlamına geliyor. Bu olayın gerçekleşme hızına bakıldığında, yüz binlerce ya da milyarlarca yıl süreceğini gösteriyor.

Massachusetts Teknoloji Enstitüsü’nden (MIT) Kevin Burdge, “Yıldızların gezegenler veya kahverengi cücelerle etkileşimini düşündüğümüzde, aklımıza her zaman yıldızın sonunda diğer şeyi yutması gelir.”

“Güneş kırmızı dev haline geldiğinde Dünya’ya da bu olacak. Ancak burada bir alternatif bulduk: Yıldız, diğer şeyi yutmak yerine, milyarlarca yıl boyunca yavaş yavaş yiyebilir” dedi.

Tuhaf bir kozmik üçgen

Bu yeni sistem ilk olarak Zwicky Geçici Tesisi (ZTF) tarafından yapılan gökyüzü gözlemlerinde, verilerde tekrar tekrar ortaya çıkan garip bir ışık üçgeni şeklinde gözlemlenmiştir. Burdge, “Bunu ilk gördüğümde aklımdan geçen şuydu: Yıldızlar böyle üçgen dalga biçimleri oluşturmaz” dedi.

O dönemde Burdge ve meslektaşları, tıpkı aynı adı taşıyan örümceğin avını yediği gibi, bir nötron yıldızı adı verilen yıldız kalıntısının bir eş yıldızı yediği “kara dul pulsarları” arıyorlardı.

Ancak, düşük kütleli bir cismin yüksek kütleli bir eş yıldızı kütle çekimiyle çektiği için, özel ışık imzalarında genellikle bir “titreme” olur ve ekip herhangi bir “titreme” bulamadı. Burdge, “Burada böyle bir ileri geri hareket görmüyorduk. Hiçbir anlamı yoktu. Bunun ne olduğunu açıklayamadık” dedi.

Kara dul pulsarının bir illüstrasyonu.

ZTF verilerindeki bu garip tekrarlayan ışık sinyalinin kaynağı olarak kara dul pulsarını dışlayan Burdge ve meslektaşları, başka bir sezgiye kapıldılar; bunun benzer kütlelere sahip nesnelerden oluşan daha dengeli bir sistem olduğunu öne sürdüler.

Burdge, “Sistemde toplamda daha az kütle varsa, nesneler ileri geri savrulmadan birbirlerinin etrafında nazikçe dönebilirler. Fikir buydu. Ama hiçbir kanıtımız olmadı. Ve bu garip üçgen yıllarca öylece kaldı” dedi.

Ta ki Burdge ve meslektaşları onu tekrar inceleyip Samanyolu sınırları içinden kaynaklandığını belirleyene kadar. Kaynağı ZTF J0440+2325 olarak adlandıran ekip, sistemi birden fazla teleskopla incelemeye devam ettiler.

Daha sonraki gözlemlerde, kara dul pulsarlarında görülenlerden daha az, ancak önemsiz olmayan hafif bir salınım buldular.  MIT’den Aaron Householder, “bu sistem için asıl belirleyici nokta buydu. O salınımı ölçtüğümüzde, bir kara dul görmediğimizi anladık.” 

“Bu, kahverengi bir cüce tarafından yörüngesinde dönen düşük kütleli bir yıldızdı. Salınım, başka bir şey olamayacak kadar küçük bir genliğe sahipti” dedi.

ZTF J0440+2325 hakkında başka neler biliyoruz?

Araştırmacılar yıldızın, kahverengi cücenin etrafında bir tur atıp ondan beslendiğini yaklaşık 87 dakikada tespit edebildiler. Bu da tüm sistemin Güneş’in içine sığabileceği anlamına geliyordu.

Ekip ayrıca ZTF J0440+2325’teki her iki cismin kütlesini de belirleyebildi. Yıldızın kütlesi Jüpiter’in kütlesinin yaklaşık 85 katı, kahverengi cücenin kütlesi ise gaz devinin kütlesinin yaklaşık 25 katıydı.

Yıldız, kara deliklerin bazen yıldızlarla yaptığı gibi maddeyi koparıp tekrar biriktiriyor olsa da, ZTF J0440+2325’teki yıldız ile tipik bir kara delik arasındaki muazzam boyut farkı, bu sürecin farklı şekilde ilerlediği anlamına geliyordu.

Çünkü kara delikler, Güneş’ten kat kat daha fazla kütleye sahip olmalarına rağmen, yarıçapları 9 ila 300 km arasında değişen Güneş’ten daha küçük kütleye sahiptir.

Bir kara delik bir yıldızdan madde kopardığında, çalınan bu madde kara deliğin etrafında bir birikim diski oluşturur ve bu disk yavaş yavaş kara deliği besler. Bu sistemde ise, çalınan kahverengi cücenin maddesi doğrudan yıldıza düşmektedir.

Burdge, “Buradaki fark şu: Maddeyi emen şey minik bir kara delik değil, nispeten büyük bir yıldız. Bu yüzden madde, tıpkı bir asteroitin Ay’a çarpması gibi, çok yüksek hızlarda doğrudan yüzeye çarpıyor” dedi.

ZTF J0440+2325 sisteminin bir örneği.

Ekip, kahverengi cüceden yıldıza düşen madde miktarını tahmin ederek, bunun yılda Dünya kütlesinin 1/100.000’ine eşdeğer olduğunu buldu. Bu da saniyede 1 trilyon 250 milyar kg yıldız maddesine karşılık geliyordu.

Bu miktar çok gibi görünse de, kahverengi cücenin toplam kütlesinin sadece küçük bir bölümünü oluşturuyor; bu da milyarlarca yıl sürebilecek yavaş ve istikrarlı bir madde transferi anlamına geliyordu.

Bu durum, sisteme yönelik araştırmanın başlangıcına neden olan ilk bulmacaya, yani o garip üçgen ışık imzasına, güzel bir şekilde geri dönüyor.

Uzaktan bakıldığında, sürekli beslenme süreci, kurban kahverengi cücenin kendisini yiyen yıldızın etrafında dönerken bir üçgen gibi ilerleyecektir.

Burdge, “Bu, cisimlerden birinin üzerinde sürekli bir ateş topu varmış gibi bir şey; biri diğerinin etrafında dönerken, bu sıcak nokta görüş alanına girip çıkıyor ve üçgen sinyalinin zirvesi, tam ateş topuna baktığınız an oluyor” dedi.

Ekip şimdi Samanyolu  içinde daha benzer sistemler aramayı amaçlıyor. Householder, “bu, bizim açımızdan birçok yeni araştırmaya ilham veriyor. Sanırım gezegenlerin ve kahverengi cücelerin ana yıldızlarıyla etkileşim biçimleri hakkında çok şey öğreneceğiz” dedi.