Bilim İnsanları Bir Yıldızın Yaşını Nasıl Hesaplıyor?
Yıldızlar hakkında çok şey biliyoruz. Teleskopları yüzyıllarca gece gökyüzüne doğrulttuktan sonra, gökbilimciler ve amatörler, herhangi bir yıldızın kütlesi veya bileşimi gibi temel özelliklerini anlayabilirler.
Bir yıldızın kütlesini hesaplamak için, onun yörünge periyoduna bakılır ve biraz cebir yapılır. Neyden yapıldığını belirlemek için yıldızın yaydığı ışık tayfına bakılır. Ancak bilim insanlarının henüz tam olarak çözemediği tek değişken zamandır.
Baltimore’daki Uzay Teleskobu Bilim Enstitüsü’nden gökbilimci David Soderblom, “Yaşını bildiğimiz tek yıldız güneştir” diyor. “Diğer her şey oradan ön yüklenir.”
İyi çalışılmış yıldızlar bile ara sıra bilim insanlarını şaşırtıyor. 2019’da kırmızı Süper Dev Yıldız Betelgeuse karardığında, gökbilimciler sadece bir aşamadan mı geçiyor yoksa bir süpernova patlamasının yakın mı olduğundan emin değildi. Daha sonra bunun sadece bir evre olduğu ortaya çıktı. Bilim insanları, diğer orta yaşlı yıldızlar gibi davranmadığını fark ettiğinde Güneş de her şeyi sarstı. Aynı yaş ve kütledeki diğer yıldızlarla karşılaştırıldığında da manyetik olarak aktif değildi. Bu, gökbilimcilerin orta yaş zaman çizelgesini tam olarak anlayamayabileceklerini gösteriyor.
Bir yıldızın yaşının fizik ve dolaylı ölçümlerine dayalı hesaplamalar, gökbilimcilere basketbol sahası tahminleri verebilir. Ve bazı yöntemler farklı yıldız türleri için daha iyi sonuç verir. İşte gökbilimcilerin bir yıldızın yaşını hesaplamasının üç yolu.
Hertzsprung-Russell Diyagramları
Bilim insanları, yıldızların nasıl doğdukları, nasıl yaşadıkları ve nasıl öldükleri konusunda oldukça iyi bir tutuma sahipler. Örneğin, yıldızlar hidrojen yakıtlarını yakarlar, şişerler ve sonunda gazlarını ister patlama ister inilti ile uzaya atarlar. Ancak bir yıldızın yaşam döngüsünün her aşaması tam olarak gerçekleştiğinde, işler karmaşıklaşıyor. Kütlelerine bağlı olarak, belirli yıldızlar bu noktalara farklı sayıda yıl sonra ulaşır. Daha büyük yıldızlar genç yaşta ölürken, daha az kütleli yıldızlar milyarlarca yıl yanabilir.
20. yüzyılın başında, iki gökbilimci Ejnar Hertzsprung ve Henry Norris Russell bağımsız olarak yıldızların sıcaklıklarını parlaklıklarına karşı çizme fikrini ortaya attılar. Bu Hertzsprung-Russell veya HR diyagramlarındaki desenler, o yaşam döngüsünde farklı yıldızların nerede olduğuna karşılık geldi. Bugün bilim insanları, yıldızların hepsinin aynı anda oluştuğu düşünülen yıldız kümelerinin yaşını belirlemek için bu kalıpları kullanıyor.
Çok fazla matematik ve modelleme yapmadığınız sürece, bu yöntem yalnızca kümelerdeki yıldızlar için veya tek bir yıldızın rengini ve parlaklığını teorik HR diyagramlarıyla karşılaştırarak kullanılabilir. Colo, Boulder’daki Uzay Bilimleri Enstitüsü’nden astronom Travis Metcalfe, “Bu çok kesin değil, yine de elimizdeki en iyi şey bu” diyor.
Dönme Oranı
1970’lere gelindiğinde, astrofizikçiler bir eğilim fark etmişlerdi: Genç kümelerdeki yıldızlar, eski kümelerdeki yıldızlardan daha hızlı dönüyorlardı. 1972’de astronom Andrew Skumanich, bir yıldızın yaşını tahmin etmek için basit bir denklem önerdi. Bir yıldızın dönüş hızını ve yüzey aktivitesini kullandı : Dönme hızı = (Yaş) -½
Bu, on yıllardır tek tek yıldızlar için başvurulan yöntemdi, ancak yeni veriler, kullanımında delikler açtı. Bazı yıldızların belli bir yaşa geldiklerinde yavaşlamadıkları ortaya çıktı. Bunun yerine hayatlarının geri kalanında aynı dönüş hızını korurlar.
Metcalfe, “Güneşten daha genç yıldızlar için kullanılacak en iyi şey rotasyondur” diyor. Güneşten daha yaşlı yıldızlar için diğer yöntemler daha iyidir.
Yıldız Sismolojisi
Dönme hızını doğrulayan yeni veriler, tek bir yıldızın yaşını tahmin etmenin en iyi yolu değildi, beklenmedik bir kaynaktan geldi: Ötegezegen avcısı Kepler uzay teleskopu. Sadece ötegezegen araştırmaları için bir nimet değil, Kepler gerçekten uzun bir süre aynı yıldızlara bakarak yıldız sismolojisini ön plana çıkardı.
Bir yıldızın titremesini izlemek, yaşı hakkında ipuçları verebilir. Bilim insanları, bir yıldızın parlaklığındaki değişikliklere, yüzeyin altında neler olup bittiğinin bir göstergesi olarak bakarlar ve modelleme yoluyla, yıldızın yaşını kabaca hesaplarlar. Bunu yapmak için, Kepler teleskobunun sağlayabileceği, yıldızın parlaklığı hakkında gerçekten büyük bir veri setine ihtiyaç vardır.
Soderblom, “Herkes her şeyin gezegenleri bulmakla ilgili olduğunu düşünüyor, ki bu doğruydu” diyor “ama Kepler misyonunun gizli bir yıldız fiziği görevi olduğunu söylemeyi seviyorum” diyerek ekliyor
Bu yaklaşım, güneşin manyetik orta yaş krizini ortaya çıkarmaya yardımcı oldu ve yakın zamanda Samanyolu’nun evrimi hakkında bazı ipuçları verdi. Yaklaşık 10 milyar yıl önce galaksimiz bir cüce galaksiyle çarpıştı. Bilim insanları, bu cüce galaksinin geride bıraktığı yıldızların daha genç veya Samanyolu’nun orijinal yıldızlarıyla aynı yaşta olduğunu buldular. Bu nedenle, Samanyolu önceden düşünülenden daha hızlı evrimleşmiş olabilir.
NASA’nın TESS’i ve Avrupa Uzay Ajansı’nın CHEOPS’u gibi uzay teleskopları yeni gökyüzü parçalarını araştırdıkça, astrofizikçiler yıldızların yaşam döngüsü hakkında daha fazla şey öğrenebilecek ve daha fazla yıldız için yeni tahminler üretebilecekler.
Kendi arka bahçemizdeki yıldızlarla ilgili merakın yanı sıra, yıldız çağlarının güneş sistemimizin ötesinde, gezegen oluşumundan galaksi evrimine ve hatta dünya dışı yaşam arayışına kadar etkileri vardır.
“Bir gün muhtemelen biraz zaman alacak birileri başka bir yıldızın etrafındaki bir gezegende yaşam belirtileri gördüğünü iddia edecek. İnsanların soracağı ilk soru ‘Bu yıldız kaç yaşında?’ olacaktır” diyor Soderblom. “Bu cevaplaması zor bir soru olacak” diye de ekliyor.
Kaynaklar
Yazan: İlknur YEŞİLYURT
Kaynak**
Kaynak***
Kaynak****