Beyaz cücelerin bilinmezliklerini araştıran bilim insanları, Albert Einstein’in Genel Görelilik Kuramı’nı destekleyen ve ilk kez gözlemlenen kanıtlara ulaştı.
Astronomlar bir beyaz cücenin kütlesiyle çapı arasındaki ilişkiyi uzun süre önce kuramsal olarak ortaya koymuştu ancak yeni çalışmaya kadar gözlemlemeleri mümkün olmamıştı. Bu ilişkiye göre, beyaz cüceler kütle kazandıkça boyutları küçülüyor.
Yeni çalışmada araştırmacılar, bu garip olayı gözlemlemek için binlerce beyaz cüceden elde edilen veriyi bir arada kullanan yeni bir yöntemden yararlandı. Böylece Özel Görelilik Kuramı’na yeni bir kanıt daha ekledi.
Beyaz cüceler ve kütle-hacim ilişkisi
Güneş ve benzer kütledeki yıldızlar yakıtlarını tükettiklerinde önce genişliyor. Dış katmanlarını uzaya püskürttükten sonra kalan kütleleri ise muazzam ölçüde küçülüyor ve hemen hemen Dünya hacmindeki bir çekirdeğe sıkışıyor (Güneş’in hacmi Dünya’dan 1,3 milyon kat büyük). Bu çekirdeğe beyaz cüce ismi veriliyor ve bu, ömrünü tüketen bir yıldızın olası sonlarından biri olarak biliniyor.
Ancak bu yıldız kalıntıları, bir tuhaflığı da beraberinde getiriyor; beyaz cücelerin kütlesi arttıkça boyutları artmak yerine azalıyor.
Beyaz cücelerin kütlesiyle çapı arasındaki bu tuhaf ilişki 1930’lardan bu yana kuramsal açıdan inceleniyor. Kütlesi artan beyaz cücelerin aynı zamanda küçülebilmesinin, elektronların durum değiştirmesine bağlı olduğu düşünülüyor. Buna göre ölü yıldız daha büyük kütle çekiminin altında ezildikçe atomların dış katmanlarındaki elektronlar sökülmeye ve böylece serbest dolaşan elektron sayısı artmaya başlıyor.
Bu mekanizma, yerçekimsel etkilerle ilgilenen Einstein’in Genel Görelilik Kuramı’yla atomaltı parçacıkların hareket ve etkileşimlerini inceleyen kuantum mekaniğinin birleşimiyle açıklanıyor.
Yeni çalışmaya danışmanlık yapan, Johns Hopkins Üniversitesi Fizik ve Astronomi Bölümü doçentlerinden Nadia Zakamska bunu şöyle açıkladı:
"Kütle-çap ilişkisi yerçekimiyle kuantum mekaniğinin çarpıcı bir bileşimidir. Ancak sezgilerimize aykırıdır. Bir nesne kütle kazandıkça büyümesi gerektiğini düşünürüz."
Araştırma ekibinin yeni yöntemi nasıl işliyor?
Independent Türkçe'de yer alan habere göre, ekip söz konusu yeni yöntemle, Sloan Dijital Gökyüzü Araştırması (SDSS) ve Gaia Uzay Teleskobu’nun topladığı verilerde 3 bin beyaz cücenin kütle-çap ilişkisini inceledi.
Astronomlar bu beyaz cücelerin “yerçekimsel kırmızıya kayma etkisini” ölçtü. Bu fenomen, kütle çekimin ışığa ve yıldızlara etkisini niteliyor. Işık nesneden uzaklaşırken, kütle çekim nedeniyle dalga boyu da uzuyor. Bu da ışığın daha kırmızı görünmesine yol açıyor.
Araştırmacılar kırmızıya kayma etkisini ölçerek benzer yarıçaplara sahip beyaz cücelerin radyal hızını (bizden uzaklaşma veya bize yaklaşma hızı) belirleyebildi. Bu sayede astronomlar yıldızların kütlelerindeki farklılıkları da hesaplayabildi.
Araştırmada kullanılan yöntem bir teoriyi gözlemlenen bir olaya dönüştürdü. Yeni yöntem gelecekte daha fazla yıldızın araştırılmasında kullanılabilecek ve astronomların beyaz cücelerin kimyasal bileşimini analiz etmesine de yardım edecek.
Space.com’un aktardığına göre çalışma, yayımlanmak üzere hakemli bilim dergisi The Astrophysical Journal’a kabul edildi.
