Betelgeuse, Orion takımyıldızında bulunan ve ünlü avcının omuzunu oluşturan devasa bir kırmızı süper dev yıldızdır. Yıldız, nesillerdir gökbilimcileri büyülemiş olsa da, 2019 sonlarında ve 2020 başlarında parlaklığının beklenmedik bir şekilde 100 yıldan fazla bir süredir kaydedilen en düşük seviyeye düşmesiyle dünya çapında dikkat çekti. Büyük Kararma olarak bilinen bu olay, yaşlanan yıldızın içinde neler olup bittiği hakkında soruları gündeme getirdi.

ABD Ulusal Bilim Vakfı’nın Karl G. Jansky Çok Büyük Dizisi (NSF VLA) ve Atacama Büyük Milimetre/Submilimetre Dizisi (ALMA) gözlemleri, Betelgeuse’nin geniş dış atmosferinin büyük ölçüde normale döndüğünü ortaya koyuyor. Daha da ilginç olanı, ölçümler, yakındaki bir eş yıldızın dev yıldızın atmosferini fiziksel olarak bozduğuna dair yeni kanıtlar sunuyor.

Araştırma, MIT Haystack Gözlemevi’nde Baş Araştırma Bilimcisi ve Müdür Yardımcısı olan Dr. Lynn D. Matthews liderliğinde, Harvard & Smithsonian Astrofizik Merkezi, Manchester Üniversitesi ve Avrupa Güney Gözlemevi’nden bilim insanlarıyla birlikte yürütüldü. Ekip, 22 GHz ile 485 GHz arasında değişen yedi radyo frekansında 2021 ile 2026 yılları arasında toplanan gözlemleri analiz etti.

Farklı radyo frekansları, gökbilimcilerin bir yıldızın atmosferinin farklı derinliklerini incelemelerine olanak tanır. Araştırmacılar, her iki teleskoptan elde edilen gözlemleri birleştirerek, Betelgeuse’nin dış katmanlarının yapısını, görünür yüzeyinin hemen üstünden başlayıp yarıçapının birkaç katına kadar uzanan bir alanda yeniden oluşturdular.

“Burada ikna edici bir sonuca ulaşmamızı sağlayan şey, NSF VLA ve ALMA’dan gelen inanılmaz verilerin birleşimiydi,” dedi Matthews. “Bu tesisleri kullanarak yakındaki yıldızların disklerini gerçekten çözümleyebilmemiz inanılmaz.”

Betelgeuse Gizemli Büyük Kararmasının Ardından Kendine Geliyor

En son ölçümler, bilim insanlarının Betelgeuse’nin olağanüstü sönme olayından bu yana nasıl değiştiğini anlamalarına da yardımcı oluyor. Büyük Kararma’dan (Betelgeuse’nin bir milyar ton güneş maddesini dışarı atarak görüşümüzü kısmen engellediği olay) birkaç ay önce, Matthews liderliğindeki daha önceki bir araştırma, yıldızın atmosferinde radyo dalga boylarında alışılmadık derecede düşük sıcaklıklar tespit etmişti.

O dönemde araştırmacılar, Betelgeuse’nin derinliklerindeki türbülanslı konveksiyonun, dışarı doğru yayılan ve çevredeki gazı bozan bir şok dalgası oluşturmuş olabileceğini öne sürmüşlerdi. Bu bozulma, daha sonra toz oluşturan ve yıldızın ışığının bir kısmını gizleyen muazzam miktarda maddenin salınımını tetiklemeye yardımcı olmuş olabilir.

Yeni gözlemler, atmosferin o zamandan beri Betelgeuse’ye daha tipik sıcaklıklara kadar ısındığını gösteriyor. Yıldızın yarıçapının yaklaşık 2,7 katı uzaklıktaki gazın ölçülen parlaklık sıcaklığı yaklaşık 3.500 Kelvin’dir (Betelgeuse’nin kendi yüzey sıcaklığıyla karşılaştırılabilir).

Gökbilimciler Beklenmedik Derecede Soğuk Bir Atmosfer Katmanı Keşfetti

Araştırmacılar ayrıca bilim insanlarının yıllardır varlığından şüphelendiği bir özelliği de doğruladılar: Betelgeuse’nin görünür yüzeyi ile kromosfer olarak bilinen daha yüksek atmosferik katmanı arasında alışılmadık derecede soğuk bir gaz bölgesi.

Ekip, ALMA’yı gözlemlenen en yüksek frekanslarda kullanarak, önceki radyo ölçümlerinin izin verdiğinden daha yakından yıldızın yüzeyine inebildi. Sonuçlar, sıcaklıkların yaklaşık 2200 Kelvin’e kadar düştüğünü, yani görünür yüzeyin veya fotosferin sıcaklığından 1000 dereceden fazla düşük olduğunu ortaya koydu.

Bu soğuk bölge, gökbilimcilerin daha önce öncelikle kızılötesi gözlemlerle tanımladığı moleküler gaz içeren bir katman olan “MOLsfer”e karşılık geliyor. Yeni radyo ölçümleri, Betelgeuse atmosferinin bu anlaşılması zor bölümünün çok daha doğrudan incelenmesini sağlıyor ve uzun zamandır şüphelenilen “sıcaklık minimumunu” doğruluyor.

Gizli bir eşlikçi yıldız, Betelgeuse’nin görünümünü bozuyor olabilir.

En ilgi çekici keşiflerden biri, Betelgeuse’ye son derece yakın bir yörüngede olduğuna inanılan daha küçük yıldız Siwarha ile ilgili. Gökbilimciler, Betelgeuse’nin parlaklığının yaklaşık her 2100 günde bir değiştiği şaşırtıcı bir döngüyü açıklamak için bu eşlikçi yıldızın varlığını ilk olarak 2024 yılında öne sürdüler. Daha sonraki doğrudan görüntüleme ve spektroskopik gözlemler, eşlikçi yıldızın varlığına dair ek destek sağladı.

Siwarha ismi, Betelgeuse ile olan ilişkisini yansıtır. Dev yıldızın adı, Arapça’da “el-Jawza’nın eli” anlamına gelen ifadeden gelirken, Siwarha ise “onun bileziği” anlamına gelir.

Bir gezegen veya yıldızın ana gezegeninden uzaklaşmasının aksine, Siwarha’nın Betelgeuse’nin genişlemiş atmosferinden doğrudan geçen bir yörünge izlediğine inanılıyor. Tahmini yörünge mesafesi, kırmızı süper devin yarıçapının yalnızca yaklaşık iki katıdır.

“Bu eş cisim, yıldıza o kadar yakın bir yörüngede dönüyor ki, aslında yıldızın genişletilmiş atmosferinden geçiyor,” diye açıkladı Matthews.

Siwarha yörüngesinde ilerlerken, tıpkı hızlı bir teknenin suyu yararak geçmesi gibi, çevresindeki gazı itebilir. Ortaya çıkan bu iz, atmosferi bozarak, daha küçük yıldızın kendisi radyo gözlemlerinde görünmez kalsa bile, gökbilimcilerin tespit edebileceği değişikliklere yol açabilir.

Aslında araştırmacılar, Siwarha’nın topladıkları radyo ölçümleriyle doğrudan tespit edilemeyecek kadar onlarca hatta yüzlerce kat daha sönük olduğunu hesapladılar. Bunun yerine, Betelgeuse’nin atmosferinin şeklini inceleyerek varlığına dair dolaylı kanıtlar aradılar.

Betelgeuse’nin Değişen Şekli Yeni İpuçları Ortaya Çıkarıyor

Bilim insanları, Betelgeuse’nin radyo dalga boylarında her zaman mükemmel yuvarlak görünmediğini keşfetti. Atmosferi bazen hafifçe uzamış, oval bir görünüm alıyor ve bu değişikliklerin zamanlaması, Siwarha’nın beklenen konumuyla eşleşiyor gibi görünüyor.

Bu bağlantıyı araştırmak için ekip, farklı zamanlarda alınan gözlemler üzerinden atmosferin dairesel şekilden sapmasını (“elipslik”) ölçtü.

Araştırmacılar, Siwarha’nın dev yıldızdan en büyük görünür ayrılık noktasında olması beklendiğinde Betelgeuse’nin daha uzun göründüğünü keşfettiler. Eşlik eden yıldızın bizim bakış açımızdan Betelgeuse’nin önünden veya arkasından geçmesi öngörüldüğünde, atmosfer daha yuvarlak görünür.

Bu ilişki, daha küçük yıldızın yerçekimi ve gaz içindeki fiziksel geçişi yoluyla Betelgeuse’nin dış katmanlarının şeklini etkileyebileceğine dair güçlü kanıtlar sunmaktadır.

Bu etki, bir gölette yayılan dalgaları fark etmeye benzer, ancak bunların nedenini görememek gibidir. Siwarha radyo dalga boylarında doğrudan tanımlanamayacak kadar sönük olsa da, Betelgeuse’nin atmosferinin değişen şekli, daha büyük yıldızın etrafındaki hareketini ortaya çıkarabilir.

Gelecekteki gözlemler Betelgeuse hakkında daha fazla bilgi ortaya çıkarabilir.

Umut vadeden sonuçlara rağmen, gökbilimciler Siwarha’nın yörüngesi ile atmosferik bozulmalar arasındaki bağlantıyı doğrulamak için ek gözlemlerin gerekli olduğunu vurguluyorlar. Eş yıldızın yörünge döngüsünün daha büyük bir bölümünü kapsayan, özellikle henüz kapsamlı bir şekilde incelenmemiş radyo frekanslarındaki ölçümler, daha küçük yıldızın Betelgeuse’ü ne kadar güçlü etkilediğini belirlemeye yardımcı olabilir.

Daha gelişmiş cihazlar, zamanla çok daha net bir tablo ortaya koyabilir. Şu anda geliştirilmekte olan Yeni Nesil Çok Büyük Dizi (Next Generation Very Large Array) gözlemevinin, yakındaki yıldızların ve atmosferlerinin ayrıntılı incelenmesini çok daha kolay hale getirmesi bekleniyor.

Bu tür gözlemler, sadece eşlikçi yıldızların dev komşularını nasıl etkilediğini değil, aynı zamanda yaşlanan kırmızı süper devlerin yaşamlarının son aşamalarına yaklaşırken nasıl madde kaybettiğini de ortaya çıkarabilir. Bu etkileşimleri anlamak, gökbilimcilerin Betelgeuse gibi devasa yıldızların evrimini şekillendiren karmaşık süreçleri daha iyi açıklamalarına yardımcı olabilir.

Bulgular , “VLA ve ALMA’dan Betelgeuse’nin Yeni Uzamsal Olarak Çözünür Gözlemleri: Yakın Bir Eşlikçiden Kaynaklanan Atmosferik Bozunmalara Dair Kanıtlar” başlıklı bir makalede The Astronomical Journal’da yayınlandı .