Uzaylı Mega Yapılarını Unutun, Yeni Gözlemler Tek Başına Tozlu Tekir Yıldızını Açıklıyor
Son birkaç yılda parlaklıkta olağandışı değişiklikler yaşayan sanatçının KIC 8462852 konsepti. (NASA / JPL-CALTECH)
Bilinen en sıra dışı yıldızın kararmasını nihayet bilimsel olarak açıkladı. İşte alışılmadık, tozlu çözünürlük.
Gezegen avcılığı bilimi, geçiş yönteminin öncülük etmesiyle 21. yüzyılda gerçek anlamda yükselişe geçti. Bir gezegen bizim görüş hattımıza göre ana yıldızının önünden geçtiğinde, yıldızın ışığının bir kısmı kısa bir süreliğine kaybolacaktır. Bu geçişler, ötegezegen avcılarının diğer yıldızların etrafındaki dünyaları araması için üretken bir yöntemdir. Bugün itibariyle etraflarında dünyalar olan binlerce yıldız biliyoruz ve bunların çoğu transit olarak keşfedildi.
Gezegenleri aramak için optimize edilmiş bir görev tasarladığınızda, tekniğin birkaç tuhaflığı ortaya çıkarmasını beklersiniz. Ancak hiçbir şey gökbilimcileri, düzenli olarak tekrarlanan sinyaller olmaksızın akışı muazzam miktarda azalan Tabby'nin yıldızı olan tuhaf top için hazırlamadı. Kuyruklu yıldız fırtınalarından uzaylı mega yapılarına kadar uzanan senaryoları içeren yıllarca süren spekülasyonlardan sonra, bilim adamları sonunda gizemi çözdü . Toz, tamamen yeni bir şekilde suçlu gibi görünüyor.
Tabby'nin yıldızından gelen kızılötesi (L) ve morötesi (R) emisyonları: KIC 8462852. Bunlar, gözlemlenen akı düşüşlerinin çok sayıda doğal açıklamasına dair hiçbir kanıt göstermiyor. (KIZILÖTESİ: IPAC/NASA (2KİTLE), SOLDA; ULTRAVIOLE: STSCI (GALEX), SAĞDA)
NASA'nın Kepler misyonu, uzun yıllar boyunca 100.000'den fazla yıldızı araştırarak oyunu değiştirdi. NASA'nın Kepler uzay aracının gözlemlediği yüz binlerce yıldızdan biri en sıra dışı olarak öne çıkıyor. KIC 8462852 — halk dilinde ya Tabby'nin/Boyajian'ın yıldızı (ilginç davranışını keşfeden Tabetha Boyajian'dan sonra) ya da WTF olarak bilinir mi? (akı nerede?) yıldız — onu tamamen benzersiz kılan özelliklerin bir kombinasyonuna sahiptir. Bir anda, o:
- akışında %22'ye varan büyük düşüşler sergiler (çoğu gezegen<1% dips),
- onlarca yıllık zaman dilimlerinde yavaşça kaybolur ara sıra aydınlanma olaylarıyla (başka hiçbir benzer yıldızın yaptığı bilinmiyor),
- genel parlaklığın düşüşler etrafında dalgalandığı yerlerde (gezegenlerde görülen yumuşak azalma ve artıştan ziyade),
- ancak kızılötesi emisyonu yoktur (büyük akı düşüşlerine sahip diğer tüm yıldızların sahip olduğu).
Bu büyük bir bulmaca yarattı.
Çok sayıda gezegen öncesi sistem görüntülendi, ancak ötegezegen disk resimleri için tasarlanmış son teknoloji kızılötesi görüntüleyici, rutin olarak ~10″ veya piksel başına 0.003 dereceden daha düşük çözünürlükler elde eden SPHERE'dir. KIC 8462852, bu özelliklere veya bu kızılötesi emisyona sahip değildir. (SHINE (EXOPLANETLER İÇİN KÜRE KIZILÖTESİ ARAŞTIRMASI) İŞBİRLİĞİ / ARTHUR VIGAN)
Gezegen olamaz çünkü hiçbir gezegen yıldızından bu kadar çok ışığı engelleyecek kadar büyük değildir. Süper Satürn gibi muazzam bir halka sistemi olan bir gezegen tasavvur etseniz bile, bu akı düşüşleri hem periyodik olacak hem de düz bir plato ile pürüzsüz bir model sergileyecektir. Bu, mevcut verilerle çelişmektedir.
Sanatçının genç dev gezegeni veya kahverengi cüce J1407b'yi çevreleyen güneş dışı halka sistemi anlayışı. Olağanüstü halka sistemlerine sahip dünyalar büyük akı düşüşleri üretebilir, ancak bu düşüşler periyodik olacak ve gözlemlenmeyen gezegen benzeri bir bileşen içerecektir. (RON DEĞİRMENCİ)
Bu, gezegenleri, bir ön-gezegen diski ve aşırı tozlu bir ortamı olan çok genç bir yıldız olabilirdi. Çevrelerinde büyük akı düşüşleri olan yıldızlar gördük ve hepsi bu kategoriye girdi.
Ancak Boyajian'ın yıldızı bir ön-gezegen diskine sahip olmak için çok yaşlı: yüz milyonlarca yıl çok yaşlı. Aynı zamanda, en önemlisi, bir ön-gezegen diski olan bir yıldızın sahip olması gereken kızılötesi akı emisyonunu göstermez. Yıldızın orijinal olarak WTF olarak adlandırılmasının nedeni bu mu? (akı nerede?) yıldız.
Sanatçının, gezegen öncesi bir diskle çevrili genç bir yıldız izlenimi. Güneş benzeri yıldızların etrafındaki gezegen öncesi diskler hakkında bilinmeyen birçok özellik vardır, ancak hepsi kızılötesi radyasyon sergiler. Tabby'nin yıldızının hiçbiri yok. (ESO/L. ÇALÇADA)
Söz konusu güneş sisteminin iç kısmına düşerken büyük miktarda toz yaydıkları bir dizi kuyruklu yıldız olayı olabilir. Bu, nispeten yakın zamanda gösterildiği gibi, görülen kısa vadeli akı düşüşlerini açıklayabilir.
Eta Corvi adlı kendimize yakın bir yıldızın etrafındaki kuyruklu yıldız fırtınasını gösteren bir çizim. Kuyruklu yıldız senaryosu, yüksek kaliteli bir astronomik spektrumun artık göz ardı ettiği Tabby yıldızının etrafındaki kararmanın bir açıklamasıdır. (NASA / JPL-CALTECH)
Ancak önerilen bu çözümün açıklayamadığı başka bir fenomen daha var: yıldızın uzun vadeli kararması. Bu yıldıza, o bilim adamı tarafından keşfedildiği için Tabby'nin yıldızı veya Boyajian'ın yıldızı denmiyor; sadece ilginç ve önemli yeni davranışla ilgili bilimsel araştırmaya öncülük ettiği için.
Ancak bu yıldız bir asırdan fazla süredir biliniyor ve gözlemler, bu modelin açıklayamayacağı uzun vadeli bir solma olduğunu gösteriyor. Ayların zaman çizelgelerinde kuyruklu yıldız tozu havaya uçar; bir yüzyıldan fazla bir zaman ölçeğinde azaltılmış bir akışı sürdürmek için neredeyse sürekli bir kuyruklu yıldız bombardımanı gerekir. Benzer bir yörüngede birçok kuyruklu yıldız gerekli olacaktır, ki bu nasıl elde edileceğini bildiğimiz bir şey değil.
KIC 8462852 yıldızının Harvard ışık eğrisi ve akısı değişmeyen diğer iki yıldız. (BRADLEY E. SCHAEFER, VIA ARXIV.ORG/ABS/1601.03256 )
Peki, hangi olası açıklamalar kaldı? Geliştirilen popüler bir fikir, uzaylı mega yapılar fikriydi: teknolojik olarak insanlığın çok ilerisindeki bir uygarlık, yıldızın ışığının büyük bir yüzdesini periyodik olarak (veya periyodik olarak) bloke eden bir aygıt inşa ediyordu. Yapı giderek daha eksiksiz hale geldikçe, engellenen ışık miktarı artacaktı. Geçen yüzyılda, bu yıldızdan gelen ışığın bu kadar önemli ölçüde kararması, yapının ne kadar tamamlanmış olacağı konusunda bir ilerleme ile açıklanabilir.
Bu, kullanıma hazır olsa bile zorlayıcı bir fikir.
Kısmen gizlenmiş bir yıldız, henüz tamamlanmamış bir uzaylı mega yapısından kaynaklanıyor olabilir ve potansiyel olarak Gaia uzay aracı tarafından tespit edilebilir. Ancak, KIC 8462852'de olan şey bu değil. Hayali kanıtlar bunu dışlıyor. (KEVIN MCGILL / FLICKR)
Ancak sayısız takip gözlemi sayesinde bunun yanlış olduğunu biliyoruz. Sebep? Uzaylı bir mega yapı gibi bir nesne ışığa tamamen opak olurdu: içinden geçemezdi. Bu, gezegenler, aylar veya hayal edebileceğiniz diğer katı nesneler gibi şeyler için de aynı derecede geçerlidir.
Son üç yılda, mavi ışıktan kızılötesi ışığa kadar dört farklı dalga boyu bandında çekilen 19000'den fazla görüntüden, mavi ışığın tüm karartma olaylarında tercihli olarak engellendiğini öğrendik: kısa vadeli akı düşüşlerinden yıldızın uzun süreli solması. Daha kırmızı ışık tercihen iletilirken daha mavi ışığın engellenmesine neden olabilecek bilinen bir şey var: en azından belirli, minimum bir boyuta inen toz parçacıkları.
Barnard 68, toz bakımından zengin Bok küresinin görünür (sol) ve kızılötesi (sağ) görünümleri. Daha küçük boyutlu toz tanecikleri uzun dalga boylu ışıkla etkileşime giremeyecek kadar az olduğundan, kızılötesi ışık neredeyse o kadar engellenmez. (O)
Bu nedenle toz olmalıdır. Akı düşüşlerine neden olan her şey ve ayrıca uzun süreli solmaya neden olan her şey tozlu bir kökene sahip olmalıdır. Kepler düşüşleri ve dünyevi karartma aynı fenomenden kaynaklanır. Yeni gazetenin kendisine göre :
Bu kromatik yok olma, toz partikül boyutlarının ~0,1 mikrona kadar indiği anlamına gelir, bu da bu tozun yıldız radyasyon basıncı tarafından hızla uçup gideceğini, dolayısıyla toz bulutlarının aylar içinde oluşmuş olması gerektiğini gösterir. Modern kızılötesi gözlemler, en az %12,4 ± %1,3 toz kapsamının olduğu (seküler karartmanın bir parçası olarak) bir zamanda alınmıştır ve bu, çevresel tozdan kaynaklanan karartma ile tutarlıdır.
Kanıtların işaret ettiği yer burası: toza. Ama bu hala biraz gizemli.
Tabetha Boyajian'dan (2018, Twitter aracılığıyla) yakın zamanda alınan bazı akı düşüşlerini gösteren son verilerle üst üste bindirilmiş bir yıldızın etrafındaki karmaşık, tozlu bir bölgenin bir çizimi. Toz, burada gösterildiği gibi yıldızın yüzeyinde olamaz. F sınıfı bir yıldız olan KIC 8462852, bunun makul olması için çok sıcak. (T. BOYAJIAN / TWITTER)
Ne de olsa Boyajian'ın yıldızı, birlikte bulmayı beklemeyeceğimiz şeylerin bir bileşimi.
- Normalde hala oluşum aşamasında olan son derece genç bir yıldıza işaret eden büyük miktarda yıldız çevresinde toz bulunmasıyla tutarlıdır.
- Yıldızın kendisi Güneş'ten daha parlak, daha sıcak ve daha kütlelidir: Güneşimizin ürettiği ışık miktarının dört katından fazlasını yayar.
- Yıldız yaşlı: yüz milyonlarca yaşında, tüm hesaplara göre ana dizide kararlı bir şekilde yanıyor.
Başka bir deyişle, yıldızın kendi özellikleri göz önüne alındığında, gördüğümüz tozun yalnızca aylarca sürmesi gerekir. Yıldızın tozunu yenilemesinin bir yolu olmalı. Bildiğimiz kadarıyla, mantıklı olan iki olasılık var: ya içinde yoğun toz bulutları olan bir dış toz halkası ya da düşen bombardıman olayları var ya da yıldızın dışında, yıldız ışığının bu şekilde engellenmesine yol açan bir şey var.
Şu anda önde gelen fikir, bu yıldızın çevresinde tozlu bir enkaz diskinin bulunması gerektiğidir. Eğer öyleyse, uçağın bizim görüş alanımızla bu kadar mükemmel bir şekilde hizalanmış olması inanılmaz derecede tesadüfi bir durum, eğer doğruysa dikkate değer ve olası olmayan bir olay. Olasılıklar %1 kadar büyük olsa bile, böyle bir hizalama olmadan başka benzer yıldızları (%99) görmediğimiz bir bilmece olurdu. (NASA / JPL-CALTECH)
1890'dan beri gözlemlenen azalan parlaklık, mevcut 2018 verileri boyunca devam ediyor gibi görünüyor, ancak sabit değil. Ek olarak, aylarca süren uzun dönemli düşüşler ve bunların üzerine bindirilmiş bir gün veya daha az süren daha kısa düşüşler vardır. Bunun nedeni kesinlikle yaklaşık 100 nanometre boyutuna kadar inen toz partikülleridir. Oranı ışığın farklı dalga boylarında/renklerde nasıl karardığı olduğunu gösterir ve diğer hipotezleri dışlar.
Ama bu toz nereden geliyor? Bunu daraltmaya yardımcı olmak için, dahil olan bilim adamları, son 100 yılı aşkın karartma ve daldırma olaylarını açıklamak için ne kadar tozun dahil edilmesi gerektiğini hesapladılar. Yalnızca bizim bakış açımızla tanımlanan geçiş düzleminde olanlar için, Ay'ın kütlesine eşit miktarda toza sahip olmamız gerekir.
Başlangıçta, Tabby'nin yıldızını açıklamak için parçalanmış bir kuyruklu yıldız senaryosu düşünülüyordu. Bunun yerine, büyük toz haleleri olan bir dizi uzun dönemli kuyruklu yıldız benzeri nesne, bu geçici, geçici akı düşüşlerine neden olabilir, ancak bunu yapmak için opak nesneler biçiminde olmayan çok büyük miktarda kütle mevcut olmalıdır. (NASA/JPL-CALTECH)
Ama çok daha fazlası olabilir. Daha önceki araştırmacılar da şunu önerdi: çok daha uzak, yıldızlararası toz olabilir , hangi verilerin desteklediği.
Bu, çevresel tozun varlığının yerini alabilir veya buna ek olabilir. Yıldızın etrafındaki bir malzeme diski gittiği sürece, disk minimum düzeydedir. Sadece gözlemlediğimiz düzlemde değil, onun dışında da büyük miktarda toz olabilir: belki bir halede. Bilmiyoruz, ancak eğer varsa, kızılötesi radyasyon yaymak için yeterince yakın olamayacağını biliyoruz. Kuyruklu yıldızlar da kızılötesi radyasyon oluşturmalıdır; James Webb Uzay Teleskobu, akı düşüşleri meydana geldiğinde, kuyruklu yıldız hipotezinin içeride mi yoksa dışarıda mı olduğunu söyleyebilmelidir.
Yıldızın etrafındaki veya yörüngesindeki gezegenlerin etrafındaki tozlu bir enkaz diski, hiçbirinin görülmediği kızılötesi radyasyon yayar. Ancak daha uzakta bir toz halkası (veya hale) varsa bu, bu gözlemleri açıklayabilir. (ESA, NASA ve L. CALCADA (STSCI İÇİN ESO))
Ve son olarak, önerilen ilginç bir aday açıklaması var: Bu toz, yıldız hazımsızlığı vakası .
Bir gaz devi gezegen - diyelim ki Uranüs büyüklüğünde - bu yıldız tarafından yutulduysa, suçlu olabilir. Uzun zaman önce, belki yüzyıllar, hatta binlerce yıl önce bir gezegenin veya bir dizi gezegen gövdesinin ilhamı, yıldızın şimdi orijinal, istikrarlı durumuna geri döndüğü geçici bir parlaklaşmaya neden olabilirdi. O halde gözlemlediğimiz akı düşüşleri, daha önceki bir bozulmadan kaynaklanan gezegensel enkazdan veya daha küçük cisimlerin buharlaşması ve gaz çıkışından kaynaklanıyor olabilir.
Bir sanatçının HD 189733 b izlenimi, ev sahibine o kadar yakın bir Sıcak Jüpiter, atmosferi kaynayarak uzaya karışıyor. Bir gaz devi yakın zamanda KIC 8462852 tarafından yutulduysa, gözlemlenen kararmaya neden olabilecek toz parçacıklarının 'geğirme' olma potansiyeli olabilir. (NASA / GSFC)
Söz konusu mekanizmadan bağımsız olarak, bir sonuca varabiliriz: Boyajian'ın yıldızının kararmasının nedeni tozdur. Bu, yaklaşık 100 nanometreye kadar veya görünür ışığın dalga boyundan daha küçük parçacık boyutları içeren normal, parçacıklı tozdur. Kısa, gün veya daha az düşüşlere neden olan aynı toz, aylarca süren düşüşlere de neden olur ve ayrıca bir yüzyıldan fazla süren düşüşe neden olur. Hepsi düz, normal tozdan kaynaklanıyor.
Şimdi kalan büyük, açık soru bu tozun nereden geldiği? Bunun nedeni, yıldızın genç olması ya da oluşmaya devam etmesi değildir ve yıldızın görünmeyen bir yoldaşına sahip olması konusunda inanılmaz kısıtlamalar vardır. Bunların hepsi yıldızlararası tozdan gelemez. Bir gezegen yutuldu mu? Daha sıra dışı bir şey mi var? Bilmenin tek yolu, bu nesne üzerinde daha fazla ve daha iyi bilim olacaktır. Ancak kesin olan bir şey var: Bir yerlerde uzaylı mega yapılar olsa bile, burada değiller.
Jason Wright'a bu makaleyi oluştururken yaptığı yorumlar ve tavsiyeler için teşekkürler.
Bir Patlama İle Başlar şimdi Forbes'ta , ve Medium'da yeniden yayınlandı Patreon destekçilerimize teşekkürler . Ethan iki kitap yazdı, Galaksinin Ötesinde , ve Treknology: Tricorder'lardan Warp Drive'a Uzay Yolu Bilimi .