Gaia Uzay Teleskobu astronomların parlak yıldızların etrafındaki gizlenen cisimleri görüntülemelerine yardımcı oluyor

Bilim insanları, Gaia veri kataloğundaki çok parlak yıldızlara eşlik eden ve aralarında kahverengi cüceler olarak bilinen başarısız yıldızların da bulunduğu sekiz sönük cismi doğrudan görüntüledi. Bu yıldızlar ve eşlikçileri ilk olarak Gaia kataloğundaki milyonlarca yıldız arasından belirlendi. Şili'deki Cerro Paranal'ın zirvesinde bulunan Çok Büyük Teleskop'ta (ÇBT) yer alan gelişmiş bir yakın kızılötesi interferometre olan yer tabanlı GRAVITY cihazıyla yapılacak takip araştırmaları için ideal oldukları düşünüldü. GRAVITY, interferometri adı verilen bir süreçte birden fazla teleskoptan gelen kızılötesi ışığı birleştirerek, güneş dışı bir gezegenin veya ötegezegenin ilk doğrudan gözlemini gerçekleştirdi.

Gaia gözlemlerinin takibini yapan GRAVITY, sekiz parlak yıldızın etrafındaki yoldaş yıldızlardan gelen ışık sinyallerini doğrudan tespit etti; bunlardan yedisi şimdiye kadar keşfedilmemiş teorik cisimlerdi. Yoldaş cisimlerin üçü küçük ve sönük yıldızlar, diğer beşi ise kahverengi cüceler. Kahverengi cüceler yıldızlar gibi oluşur ve gaz devi gezegenlerden daha fazla kütleye sahiptir, ancak anakol yıldızlarında olduğu gibi çekirdeklerinde hidrojenin helyuma füzyonunu tetikleyecek kadar kütleye sahip değildirler, başarısız yıldızlar lakaplarını da buradan alırlar.

Kahverengi cücelerden biri ana yıldızının yörüngesinde Dünya ile Güneş arasındaki mesafeye eşit bir uzaklıkta dolanıyor. Bir kahverengi cüce ilk kez ana yıldızına bu kadar yakın görülüyor. Küçük, sönük yıldızlar ya da parlak yıldızların etrafındaki kahverengi cüceler gibi sönük cisimleri doğrudan gözlemlemek hiç de kolay değildir. Aslında bunların ışık sinyallerini tespit etmek, parlayan bir deniz fenerinin üzerinde duran bir ateş böceğinin ışığını görmeye benzer. Anlaşılır bir şekilde, ateş böceğinin ışığını görüntülemeye yönelik her türlü girişim, deniz fenerinin daha parlak ışığı tarafından gölgelenir; aynı durum parlak yıldızlar ve onların sönük yoldaşları için de geçerli.

Gaia bu yıldızların sönük yoldaşlarını doğrudan tespit edemese de, uzay teleskobu onların varlığına dair çıkarımlarda bulunabiliyor. Bunun nedeni, bir kahverengi cüce (ya da genel olarak küçük bir yıldız) daha büyük, daha parlak bir yıldızın yörüngesinde dolandığında, kütleçekimi ana yıldızı çeker. Böylece daha büyük, daha parlak yıldızın hareketinde bir yalpalama gerçekleşir. Bu yıldız Dünya'dan uzaklaştıkça ışığın dalga boyu uzar ve elektromanyetik tayfın kırmızı ucuna doğru kayar. Tam tersi durumda, Dünya'ya doğru yalpalarken, ışığın dalga boyları kısalır ve ışığı elektromanyetik tayfın mavi ucuna doğru kayar.

Bu kırmızı ve mavi kayma etkisi, Dünya'daki ses dalgalarını etkileyen Doppler kayması olgusuyla benzerlik gösterir. Örneğin, bir ambulans sirenini çalarak size doğru hızla ilerlerken, ses dalgaları sıkışır ve siren daha tiz bir ses çıkarır; bu, maviye kaymaya benzetilebilir. Ambulans yanınızdan geçerken sesin dalga boyları uzar ve siren pesleşir, tıpkı yıldızdan gelen ışığın uzaklaştıkça kırmızıya kayması gibi. Bu kırmızıya kayma ve maviye kayma etkisi çok küçüktür, ancak Gaia bunu fark edebilecek kadar hassas. Gaia örneğindeki bu yıldızların küçük yoldaşları, parlak yıldız ebeveynlerinden sadece mili açı saniyeleri mertebesinde ayrılırlar. Bu ayrım bir madeni paranın 100 kilometre uzaktan görünmesi gibidir. Ekip lideri ve Avrupa Güney Gözlemevi (ESO) bilim insanı Thomas Winterhalder, “Gözlemlerimizde Gaia verileri bir tür işaret tabelası görevi görüyor” dedi. “Gökyüzünün GRAVITY ile görebildiğimiz kısmı çok küçük, bu yüzden nereye bakacağımızı bilmemiz gerekiyor. Gaia'nın yıldızların hareketleri ve konumlarına ilişkin benzersiz hassas ölçümleri, aracımızı gökyüzünde doğru yöne yönlendirmek için çok önemli.”

Gaia ve GRAVITY'nin iş birliği, ekibin sadece bu yoldaşları tespit etmenin ötesine geçmesine yardımcı oldu. İki veri seti, ekibin yıldızların kütlelerini ve yoldaşların kütlelerini ayırmasını da sağladı. Ek olarak, yıldızlardan ve yoldaşlarından gelen ışığın dalga boylarındaki farklılıkların ölçülmesi ve bu bilgilerin yukarıda bahsedilen kütle tahminleriyle birleştirilmesi, ekibin yoldaşların yaşlarını çıkarmasına olanak sağladı. Bu, kahverengi cücelerin gözlemlenen yaş ve kütlelerde beklenenden daha az parlak olduğunu ortaya çıkardı; bu da bu cisimlerin yörüngesinde daha küçük ve hatta daha sönük başka bir yoldaşın (belki uyduların) olabileceğini ima ediyor.

“Gaia'nın yıldızların hareketleri ve konumlarına ilişkin benzersiz hassas ölçümleri, Dünya'daki teleskopları doğru yöne yönlendirmek için çok önemli.” — Thomas Winterhalder

GAIA’NIN İÇİNDE

1. Termal çadır: Uzay aracının görev yükü ve hizmet modülü için koruyucu kaplama.
2. Güneş kalkanı: Uzay aracını serin tutmak için açılan on metre çapında bir disk.
3. Ana güneş panelleri: Güneş kalkanının tabanına tutturulmuş sekiz katlanabilir panelden oluşan bir halka.
4. Bilimsel yük: Gaia, uzay aracının ekseni boyunca uzanan tek bir teleskop yerine, yanlara doğru bakan bir çift teleskoba sahiptir.
5. Servis modülü: Bu, uzay aracının yönü ve termal idaresinden sorumlu merkezi bilgisayarı içerir.
6. İtki sistemi: İstasyonda kalmak için küçük bir roket motorunun yanı sıra ince ayarlar için soğuk gazlı bir mikro itki sistemi.
7. Bağlantı anteni: Bu anten, günde sekiz saat boyunca saniyede beş megabite kadar veriyi Dünya'ya geri gönderir.
8. Ek güneş panelleri: Daha küçük, sabit bir güneş paneli halkası. Tüm paneller birlikte çalışarak yaklaşık iki kilowatt elektrik üretir.