ALMA ilk kez nadir bir süper dev yıldız sınıfının etrafındaki kükürdü ortaya çıkardı

Gökbilimciler, nadir büyük yıldız HD 87643’ü çevreleyen, kimyasal açıdan zengin bir kükürt içeren molekül koleksiyonu keşfettiler. Gözlemler, bir B(e) süperdevinin etrafındaki kükürt monoksit ve kükürt dioksitin ilk tespitini de içeriyor. Makale şu tarihte yayınlandı: Astrofizik Günlük Mektupları 1 Temmuz’da.

Nadir ve eski

B(e) süper devleri veya sgB(e), ana hidrojen yanma aşamasını geçmiş, nadir, evrimleşmiş büyük kütleli yıldızlardır. Sıradan B-tipi yıldızlardan çok daha yoğun bir kızılötesi parıltının yanı sıra çevredeki gaz ve toz tarafından üretilen nadir “yasak” çizgiler de dahil olmak üzere, ayırt edici emisyon çizgileri – dolayısıyla adlarındaki “(e)” ile dikkat çekiyorlar.

Bu yıldızlar yaşamlarının son aşamalarına yaklaşırken muazzam miktarda malzeme saçarak dağınık, karmaşık bir çevre oluştururlar: kutuplarından dışarı doğru esen hızlı rüzgarlar ve ekvatorlarını bir disk gibi çevreleyen daha yavaş, daha yoğun, tozlu bir akış.

Bu çalışmada, INAF Catania Astrofizik Gözlemevi’nden Cristobal Bordiu liderliğindeki araştırmacılar, özellikle ekstrem bir B(e) süperdev olan HD 87643’ün ilk ayrıntılı milimetre dalga boyu araştırmasını gerçekleştirmek için Atacama Büyük Milimetre/milimetre-altı Dizisinin Atacama Kompakt Dizisi gözlemlerini kullandı. Bu çalışmadan önce çevresinde yalnızca bir molekül (karbon monoksit) tespit edilmişti.

Analizleri 10 farklı molekülden kaynaklanan emisyonları ortaya çıkardı: CO, ¹³CO, OCS, H₂CO, SO, ³³ŞÖYLE BÖYLE₂HNCO, O¹³CS ve ¹³CS. Birçoğunun kükürt içermesi, bunu herhangi bir B(e) süperdev yıldızı etrafındaki kükürt kimyasının ilk tespitini yapıyor.

Kimyasal bir kıyaslama

Kükürt evrende nispeten yaygın bir elementtir (genelde en çok bulunan 10. elementtir) ve bildiğimiz şekliyle yaşam için gerekli olan altı elementten biridir. Gökbilimciler, kendi güneş sistemimizden gezegen oluşturan disklere ve yıldız doğumhanelerine kadar pek çok kozmik ortamda kükürt bazlı moleküller buldular. Ancak özellikle sıcak, büyük kütleli, ölmekte olan yıldızların etrafında kükürt kimyası neredeyse tamamen keşfedilmemiş durumda. Bu çalışmadan önce değişen bir yıldızın etrafında yalnızca bir adet kükürt taşıyan molekül rapor edilmişti. Bu, HD 87643’teki yeni tespitleri özellikle önemli kılıyor ve bu ekstrem ortamlarda kükürt kimyasının incelenmesine kapı açıyor.

Ekip makalede şöyle yazıyor: “Bu tespitler, daha önce CO ile sınırlı olan HD 87643’ün moleküler envanterini önemli ölçüde genişletiyor.” Bu, “erken türdeki süperdevler için yeni bir kimyasal kriter oluşturuyor: bu çalışma, bir sgB(e) yıldızına doğru kükürt taşıyan türlerin ilk tespitine işaret ediyor.”

Araştırmacılar ayrıca bu yıldızın kimyasında bir bilmeceyi de ortaya çıkardılar. Kükürt monoksitin iki izotopu arasındaki oran, galaksimizdeki diğer ortamlarda bulunan değerlerle karşılaştırıldığında şaşırtıcı derecede düşüktür (yaklaşık 15). Bu, daha nadir ve daha ağır izotopun bu yıldızın yakınında, Samanyolu’nun başka herhangi bir yerinde beklenenden çok daha sık bulunduğunu gösteriyor.

Şaşırtıcı kimya

Standart nükleer fizik dengesizliği açıklayamadı. Bu nedenle ekip alternatif bir açıklama önerdi. Yıldızın yoğun ultraviyole ışığı kükürt dioksit moleküllerini parçalayarak onları kükürt monoksite dönüştürür. Ancak kükürt dioksitin tüm izotopları eşit şekilde parçalanmaz. Ortak, daha hafif izotop, kendisini UV ışığına karşı koruyacak kadar bol olduğundan yalnızca küçük bir kısmı sülfür monoksite parçalanıyor. Daha nadir, daha ağır izotop, kendisini aynı şekilde koruyacak yeterli moleküle sahip değildir, dolayısıyla neredeyse tamamı açığa çıkar ve yok olur.

Sonuç olarak, ağır izotopun çok daha büyük bir kısmı, başlangıçta çok daha az miktarda olmasına rağmen, kükürt monoksite dönüştürülür. Kütleden bağımsız parçalanma olarak bilinen bu süreç, daha önce yalnızca Dünya’dan alınan antik kaya örneklerinde ve meteorlarda belgelenmişti. Eğer onaylanırsa, HD 87643 bu kimyasal olgunun uç bir örneğini işaret edecek.

Araştırmacılar gelecekteki yüksek çözünürlüklü ALMA gözlemlerinin bu yıldızın kükürt kimyasının tam resmini belirlemede faydalı olacağını belirtiyor. Eski yıldızların etrafındaki zorlu koşullarda moleküllerin nasıl oluştuğunu ve hayatta kaldığını anlamak, gezegenlerin oluşumu ve sonunda yaşamın ortaya çıkması için gerekli kimyasal elementlerin dağılımında büyük yıldızların rolünü anlamak için ipuçları barındırıyor.