AstroNotlar’dan, merhaba! Bu hafta sizlere, astronominin en popüler ve en çok çalışılan konularından biri olan değişen yıldızlardan ve kataklismik değişenlerden bahsedelim istedik.
Nedir bu değişen yıldızlar?
Basitçe Değişen yıldızlar, adından da anlaşılabileceği gibi parlaklıkları zaman içinde değişen yıldızlara denir. Parlaklıkları genelde ya çok gençken, ya da çok yaşlı iken değişir. Bunun nedenlerine baktığımızda ise genişleme, daralma, püskürme gibi yıldızın iç dinamiğinden bahsedebilir, ya da ikiden fazla yıldızın birbirlerinin yörüngelerinde dönerken oluşturdukları tutulmalardan kaynaklanan dış dinamiklerden dolayı oluştuğunu söyleriz.
2000 yılına kadar 30,000’in üzerinde değişken yıldız bulunup kataloglanmıştır, ki bu sayının binlerce değişen yıldız keşfi ve gözlemi yapan Gaia uydusu fırlatılmadan önce olduğunu da belirtmeden geçmeyelim. Bugün Kutup Yıldızı dahil olmak üzere birçok yıldızın, değişen yıldız olduğunu ve parlaklıklarının değiştiğini biliyoruz.
Keşiflerinin milattan önceye kadar uzandığını söyleyebiliriz, ama bu tür yıldızların birer “değişen yıldız” olarak ilk sınıflanması ve ayrı bir yıldız türü olarak kataloglanmaya başlanması 1638’de Johannes Holwarda’nın Omicron Ceti yıldızının 11 aylık sürelerle zonkladığını, yani yıldızın yüzey katmanlarında dönemsel genişleme gösterdiğini keşfetmesiyle başlıyor. 1596’da David Fabricius zaten Omicron Ceti’yi bir nova olarak nitelendirmişti. 1642 yılında Johannes Hevelius tarafından bu yıldıza Latince’de “mükemmel” anlamına gelen “Mira” adı veriliyor ve benzeri türde keşfedilen tüm yıldızlara da günümüzde “Mira türü değişenler” denilmekte.
İkinci keşfedilen değişen yıldız ise Algol yıldız; 1669 yılında italyan astronom Geminiano Montanari tarafından farkediliyor. Daha sonra 1686 yılında “Chi Cygni” yıldızı ve 1704 yılında da “R Hydrae” yıldızını keşfediliyor. John Goodricke, 1784 yılında değişen yıldızlar için doğru bir tanımlama yapıyor ve 1786 yılına gelindiğinde ise toplamda on değişen yıldız biliniyor. Ayrıca John Goodricke, uzun vadeli ve büyük miktarda parlaklık değişimi gösteren “Delta Cephei” değişenlerini ve sürekli bir değişime sahip “Beta Lyrae” değişenlerini de keşfeden isimdir. Değişen yıldızların keşfi 1890 yılından sonra, fotografi tekniğinin gelişmesiyle büyük bir hızla artmıştır.
Nasıl gözlemleniyor peki değişen yıldızlar? Bir yıldızın değişen olup olmadığını nasıl anlıyoruz?
“Yıldız Işığındaki Mesaj” adlı bölümümüzde detaylı olarak incelediğimiz bir konu aslında bu. Bir yıldızın değişen olup olmadığını anlamak için parlaklık değişimine bakıyoruz. Eğer bir yıldız periyodik olarak parlaklık değişimi sergiliyorsa, yani yıldızdan bize gelen ışık miktarı düzenli aralıklarla değişiyorsa, bir değişen yıldızdır. Tabi bunu anlamamız için bir yıldızın uzun süreli fotometrik gözlemlerine, yani yıldızdan gelen foton sayısını, ışık miktarını ölçtüğümüz gözlemlere ihtiyacımız var. Fakat burada şundan da bahsetmemiz gerekir, her yıldız fotometrik olarak değişen yıldız olmayabilir. Bazı yıldızların değişen olup olmadığını anlamamız için tayf gözlemlerine, yani yıldızdan gelen ışığı dalgaboylarına ayırıp analiz ettiğimiz gözlemlerine de ihtiyaç duyarız. Seçtiğiniz bir yıldızda ışık değişimi gözlediğiniz anda, aynı periyot tekrar edinceye kadar gözlem verisi toplamanız gerekmekte, bu bazen birkaç saat de olabilir, birkaç gün de, birkaç hafta ve hatta ay da. Yani aslında kolay ve basit bir iş gibi görünse de, incelikleri olan ve zahmetli bir süreç aslında.
Değişen yıldız gözlemleri, bir ekseninde parlaklık birimi olan “kadir” cinsinden görünür parlaklık, diğerinde birimi genellikle gün ya da yıldızın değişim evresi olan zaman cinsinden oluşan “ışık eğrisi grafiği” üzerine işaretlenir. Y ekseninde parlaklık ölçeği aşağıdan yukarı doğru artacak şekilde ve X ekseninde zaman, soldan sağa artacak şekilde çizilir. Yıldızların dönemsel davranışları hakkındaki bilgiler, örten çift yıldızların yörünge dönemleri, yani iki yıldızın birbirleri etrafında bir ortak kütle merkezi etrafında dolanma süreleri ve yıldız patlamalarının düzenlilik ya da düzensizlik derecesi, ışık eğrisi grafiklerinden yararlanılarak bulunabilir. Buradaki “patlamalar” tanımını da biraz açmak lazım. Tüm yıldızlar yalnızca bir kez patlama geçirmez, bazı yıldızlar hayatları boyunca düzenli olarak ufak ve temel yapılarını bozmayacak düzeyde patlamalar geçirir. Kataklismik değişen yıldızlar ve novalar gibi.
Işık eğrisi grafiklerinin daha ayrıntılı incelenmesi, astronomların yıldızların kütlelerini ya da boyutlarını hesaplamasını bile sağlar. Onlarca yıllık gözlem verileri, bir yıldızdaki değişim dönemini açığa çıkartır, hatta bu durum yıldızın yapısal değişikliğinin bir işareti bile olabilir.
Değişen yıldızların kısa zaman ölçeklerinde veya anlık oluşan değişimlerine ait parametreler, evrimleri boyunca daha uzun zaman ölçekli değişimler de gösterebilmektedir. Örneğin bileşenleri arasında madde alışverişi olan kısa dönemli bir çift yıldızın fotometrik ve tayfsal gözlemlerinde bu etkinliğe ilişkin izler kısa zaman ölçeklerinde değişimler yaratabiliyor. Uzun vadede sistemin yörünge döneminin değişim göstermesine neden olur. Bir başka örnek olarak Delta Scuti türü zonklayan bir değişen yıldızın, zonklama döneminin süresi, yıldız evrimleştikçe göstereceği büyüklük değişiminden etkilenecektir. Değişen yıldızların fotometrik verilerinin uzun zaman ölçekleri içinde izlenmesi, parlaklık ve renk değişimine neden olan fiziksel süreçlerin daha iyi anlaşılmasını da sağlar. Bu açıdan bakıldığında değişen yıldızların uzun zaman aralığına dağılmış kesintisiz gözlemlerinin yapılması ve bu gözlemlerin sistematik olarak arşivlenmesi çok büyük bir önem taşımaktadır.
Değişen yıldızların sınıflandırmasını temelde iki ana başlık altında inceleriz: Yapısal değişenler ve dış kaynaklı değişenler. Tabii bu iki alt türünde kendi altlarında birçok alt türleri vardır. Bu alt türler de temelde parlaklık değişim miktarı ve yıldızların değişim dönemi gibi başlıklar altında incelenir.
Bünyesel değişen yıldızların değişkenliği, yıldızın yapısındaki değişiklikten oluşur ve iki alt gruba ayrılır: Zonklayan değişenler ve Kataklizmik değişenler. Bahsettiğimiz gibi zonklayan değişenler, yüzey katmanlarında dönemsel genişleme gösteren yıldızlardır. Kataklizmik veya Türkçe söylemek gerekirse “patlayan değişenler” ise, yüzeylerinde ve iç kesimlerinde oluşan termonükleer süreçler sonucu patlama gösteren yıldızlardır. Tayfları, patlayan yıldızların sakin evrelerindeki tayfına benzeyen ve kökeni nükleer reaksiyonlar olmadığı halde, ani enerji salmaları ile nova benzeri patlama yapıları gösteren yıldızlar da bu grupta toplanmıştır.
Kataklismik değişen yıldızları gözlememiz bize ne kazandırdı?
Kataklizmik Değişenler üzerinde yapılan araştırmalar, bu tür yıldızların davranışı, yapısı ve birbirlerine aktardıkları madde ile ilgili bir çok çalışmadan oluşuyor diyebiliriz. Bunlardan bazılarından bahsedecek olursak;
Kataklismik değişenlerde gerçekleşen madde yığılmasının ışık eğrileri üzerindeki doğasının incelenmesi, küçük kütleli nötron yıldızları ve X-ışını çiftlerinde olduğu gibi kısa süreli patlamalar hakkında birçok ipucu verirler.
Yıldızlar arasındaki kütle transferi ile bu kütle transferi sonucu bir yıldızın etrafında oluşan yığılma diskinin oluşumunu anlamak ve fiziğini çalışmak için Kataklizmik Değişenler en pratik cisimler. Çünkü diskler, yeryüzünden daha az ulaşılabilir olan nötron yıldızı çiftlerine göre kat be kat daha kolay incelenebilir. Ayrıca yığılma diskinin tayfından, bir yıldızdan diğerine gerçekleşen kütle akım hızının bir fonksiyonu olarak, disklerin evrimi üzerinde modellere ulaşılabilir. Yığılma diskleri, kendisinden gezegenlerin türediği erken Güneş nebulasının oluşumunda da önemli bir rol oynamakta, bu yüzden Güneş sistemimizin ilk zamanlarını daha iyi anlamak açısından disk oluşumlarını incelememiz özellikle önemli.
Bir başka öğrendiğimiz önemli sonuç, kataklismik değişenlerde oluşan patlamalar ya da yüksek hızlı rüzgarlar biçimindeki radyal dış akışlar, çizgisel ivmeli rüzgar teorilerini araştırılmasında bir laboratuvar görevi yapar.
Kataklismik Değişenler, beyaz cüce yapısını belirlemede de iyi bir kaynak durumundadırlar, çünkü bazı kataklismik değişen yıldız sistemlerinde beyaz cüceler bulunur. Aynı zamanda Kataklismik Değişenler, düşük ışıma gücüne sahip X–ışın kaynaklarının tespitleri için bir araştırma sahasıdır.
Kataklismik Değişenler, patlamaları ve manyetik alanlarından dolayı bizlere birçok ipuçları sağlamıştır. Yıldızlardaki manyetik alan varlığının gelişme süreci üzerindeki etkisini gözden geçirmek için iyi bir araç durumundadır.
En önemlisi ise, nova patlamalarından önce beyaz cücelerin evrimsel geçmişleri hakkında da birçok bilgiyi bize kazandırdılar ve kazandırmaya devam ediyorlar.
Gözlemsel ya da teorik yollarla elde edilmiş olan bu bilgiler daha da uzar gider. Yüksek enerji araştırmaları, Kataklizmik Değişenler için o denli bilgi ortaya koydu ki, 1980’lerde manyetik Kataklismik Değişenlerin keşfine ve çeşitli disk kararsızlığı modellerinin gelişmesine neden oldu. İnceleme alanların çok gelişmesinden dolayı, son yıllarda araştırmalar doğal olarak Kataklismik Değişenlerin daha özel ve karakteristik davranışları üzerinde yoğunlaştı.
Son olarak sıcak gündem maddemiz “Yuri Gecesi”ne de değinmeden bölümü bitirmeyelim.
Evet, bütün bir yıl boyunca büyük heyecanla beklediğimiz birkaç özel günden birisi de bizim için Yuri Gecesi’dir. Geçen seneden beri, bu sene de pandemiden dolayı biraz buruk geçecek olsa da, bu durum günün anlam ve önemini değiştirmiyor elbette ki. Yuri Gecesi, her yıl 12 Nisan’da uzay keşiflerinde dönüm noktasının kutlandığı uluslararası bir kutlama günü. Adını uzaya ilk çıkan kozmonot Yuri Gagarin’den alıyor. Yuri Gagarin 12 Nisan 1961 tarihinde Vostok 1 uzay aracıyla uzaya çıkan ilk insan olmuştur. Yuri Gecesi’ne sık sık “Dünya Uzay Partisi” de denir, çünkü tüm Dünya’da etkinlikler, partiler düzenlenir. Dünya’nın hangi noktasında Yuri Gecesi etkinliği var ve size en yakın “Uzay Partisi” nerede öğrenmek isterseniz sitemizi ziyaret etmeyi unutmayın. Hatta Yuri Gecesi’ne özel bir yayınımıza bakmak isterseniz sizleri yine sitemize bekliyoruz. Bu seneki Yuri Gecesi’nin bir diğer özelliği de, bu senenin 60. yıl olmasıdır. Yani insanlığın uzayla olan serüveni, bu günden tam 60 sene önce başlamış ve hala Mars’a gidemedik… Önümüzdeki güzel ve daha nice kutlayacağımız 60 Yuri Gecesi’ne…
Yayınımızı bitirmeden önce bir de AstroNotların 2021 gelişmelerini yeniden hatırlatmak istiyorum. Bildiğiniz gibi, 2021 itibariyle aylık takvimler yapmaya başladık. Emre Erkunt’un astrofotoğrafını çektiği Pelikan Bulutsusuna ev sahipliği yapan Nisan ayı takvimimiz ile telefon veya masaüstü arka planlarınızı şenlendirmek isterseniz sitemizi ziyaret edebilirsiniz. Poster şeklinde tasarladığımız bu takvimleri çıktı da alabilirsiniz. İkinci haberimiz ise yine yeni yapmaya başladığımız Kayıt Dışı bölümler! Yayınlarımızı kaydederken kayıt sırasında kırpılan ve eğlendiğimiz anlarımızı da dinleyicilerimizle buluşturmak istedik. Kayıt Dışı seslerimizi dinlemek için sosyal medyadan bizi takip etmeyi unutmayın!
astronotlar.org@gmail.com e-posta adresimize konuştuğumuz içeriklere dair düşüncelerinizi ve değinmemizi istediğiniz konuları yazabilir, bir kitap, link veya bilgi paylaşımında bulunabilirsiniz. Sosyal medya hesaplarımızı Instagram ve Twitter’dan “astro_notlar” olarak takibe almayı unutmayın! Facebook’tan vazgeçmem diyenler ise bizi AstroNotlar sayfasında bulabilirler. Gelecek hafta görüşünceye dek, gökyüzüne iyi bakın, hoşçakalın!
E-posta: astronotlar.org@gmail.com
Facebook: facebook.com/astronotlar.org
Instagram: instagram.com/astro_notlar
Twitter: twitter.com/astro_notlar
Anchor: anchor.fm/astronotlar
KAYNAKLAR VE GÖRSELLER
https://acikders.ankara.edu.tr/pluginfile.php/105691/mod_resource/content/1/02_DeğişenYıldızlar.pdf
https://tr.wikipedia.org/wiki/Kataklizmik_değişen_yıldızlar