Güneş sisteminin ve Dünyamızın da içinde bulunduğu Samanyolu Galaksisi’nin merkezinde Sagittarius A* adı verilen süper kütleli devasa bir kara delik yer alıyor. Bu kara deliğin yakınında yörüngede dönen IRS 3 adlı yıldıza ilişkin yeni araştırmalar, yıldızın büyük miktarlarda gaz ve toz yaydığını ve böylece içinde su moleküllerinin tespit edildiği son derece büyük bir zarf oluşturduğunu ortaya koyuyor.
Sagittarius A* (kısaca Sgr A*) son derece ekstrem fiziksel koşullara sahip; yoğun radyasyonlu ve güçlü rüzgarların olduğu bir bölgede bulunuyor. Gökbilimciler, kırılgan moleküllerin ve toz tanelerinin (aynı zamanda gezegenlerin ve yaşamın ham maddesidirler) böylesine aşırı bir ortamda nasıl hayatta kalabildiğini uzun süredir merak ediyordu.
Astronomy & Astrophysics dergisinde yayınlanan araştırmada Köln Üniversitesi Astrofizik Enstitüsünden PD Dr. Florian Peißker liderliğindeki gökbilimciler, Sagittarius A*’nın yakın çevresini inceledi. Çalışma için JWST’nin orta kızılötesi spektrumda gözlem yapılmasını sağlayan MIRI adlı cihazı kullanılarak, yıldıza ait şimdiye kadar kaydedilmiş en eksiksiz kızılötesi spektrum elde edildi.
Spektrumu değerlendirmek için ise, Hyperion adlı bir radyasyon-taşınım koduyla yıldızı çevreleyen gaz ve toz kabuğunun bilgisayar modelleri oluşturuldu, yaklaşık 100 bin farklı varyasyon test edildi. Modeller, Güneş’in parlaklığının yaklaşık 60 bin katı parlaklığa sahip bir yıldıza ve her biri farklı sıcaklıklara, yoğunluklara ve toz bileşimlerine sahip iç içe geçmiş çoklu kabuklardan oluşan bir zarfa işaret etti. Yıldız çevresi zarfı (circumstellar envelope); bir yıldızın çekirdeğine kütleçekimsel olarak bağlı olmayan, dış gaz ve toz katmanına deniyor. Zarflar genellikle yoğun yıldız rüzgarları sonucu oluşur ya da yıldızın henüz oluşum sürecinin başında ortamda hazır bulunur.
“Süper rüzgar” evresinde bir kırmızı dev yıldız: IRS 3
Gözlemlerde, kara delikten yaklaşık 0,6 ışık yılı (42 bin astronomik birim) uzaklıktaki IRS 3 yıldızına odaklanıldı. Bir astronomik birim, Dünya ile Güneş arasındaki mesafeye eşit ancak astronomik açıdan bakıldığında IRS 3, Sgr A* kara deliğinin hemen yakınında yer alıyor.
IRS 3, yaklaşık 72 milyon yaşında ve Güneş’in kütlesinin yaklaşık 6 katı büyüklüğünde kırmızı bir dev yıldız. Ömrünün sonuna yaklaşan bu cisim, gökbilimcilerin “asimptotik dev kol (asymptotic giant branch / AGB)” olarak adlandırdığı bir evrede, yani gaz ve toz katmanlarını uzaya püskürtüyor. Büyük kütleli yıldızların yaşamının sonunda meydana gelen, son derece hızlı kütle kaybının yaşandığı bir evre olarak biliniyor.
Araştırmalar, IRS 3’ün her 18 günde bir Dünya’nın kütlesine eşdeğer kütle kaybettiğini ve zarfının sürekli büyümesine neden olduğunu ortaya koyuyor. Bu durum, 10 bin astronomik birim yarı çapa sahip zarfın hem boyutunu hem de yoğunluğunu açıklıyor.
Gelişmiş yıldızlarda genellikle büyük zarflar görülür ancak bu, IRS 3’ün Sgr A*’nın hemen yakınında tek başına bulunduğu anlamına geliyor fakat bölgede milyonlarca başka yıldızın varlığı düşünüldüğünde durum oldukça sıra dışı bir hal alıyor.
Yıldız zarfında su bulundu
Öte yandan, zarfın içinde ise beklenmedik moleküller bulundu. Kara delik ve çevresindeki yüksek radyasyonun moleküllerin hayatta kalmasını engelleyeceği düşünülüyordu. Daha önceki yer tabanlı gözlemler, IRS 3’ün karbonca zengin olabileceği ihtimalini açık bırakmıştı fakat yeni Webb verileri yalnızca oksijence zengin, silikat bazlı tozun oluşturduğu iki belirgin soğurma özelliği gösteriyor. Bu kombinasyon, karbon ağırlıklı bir bileşimi devre dışı bırakıyor ve IRS 3’ü kesin olarak oksijence zengin bir dev yıldız olarak sınıflandırıyor.
Araştırmacılara göre daha da çarpıcı olan, yıldızı çevreleyen malzemede net su molekülü işaretlerinin tespit edilmesi. Su ve diğer karmaşık moleküller son derece kırılgan ve kara delik çevresinden yayılan türden mor ötesi ve X-ışını radyasyonu tarafından kolayca parçalanabilir. Galaktik merkeze bu kadar yakın bir yerde bozulmamış suyun bulunması, yıldızın tozlu zarfının, hassas kimyayı ekstrem koşullara sahip çevresinden koruyacak kadar kalın olduğunu düşündürüyor.
Avrupa Uzay Ajansı’ndan (ESA) Dr. Macarena Garcia Marin, “Suyun tespit edilmesi özellikle heyecan verici çünkü yoğun radyasyonun hakim olduğu bir ortamda moleküler malzemenin hayatta kalabildiğini gösteriyor. Ve, süper kütleli bir kara deliğe bu kadar yakın olsa bile yıldızların çevrelerine madde katkısında bulunmaya devam edebildiğinin işareti.” dedi.
Köln Üniversitesi Astrofizik Enstitüsünde Prof. Dr. Lucas Labadie’nin çalışma grubundaki araştırmacılar, birkaç yıl içinde Şili’nin Atacama Çölü’ndeki Aşırı Büyük Teleskop’ta (Extremely Large Telescope) faaliyete geçecek olan yeni nesil cihazları şu anda geliştiriyor. METIS adı verilen bu cihaz sayesinde gelecekte gökbilimciler, IRS 3’ün zarfının ve içinde barındırdığı sırların gizemini daha da derinlemesine çözebilir.
Kaynak: Astronomy & Astrophysics