Güneş benzeri yıldızları Güneş’ten ayıran nedir?

Boğaziçi Üniversitesi Feza Gürsey Fizik ve Matematik Uygulama ve Araştırma Merkezi üyesi Dr. Emre Işık’ın (Türk-Alman Üniversitesi) ilk yazar olarak yer aldığı makale Astrophysical Journal Letters adlı dergide yayınlandı. Max Planck Güneş Sistemi Araştırma Enstitüsü’nde (MPS) araştırmacı iken makaleye konu olan çalışmanın bir bölümünü Feza Gürsey Merkezi’nde yürüten Işık ve MPS’deki ekibi, Güneş lekelerinin diğer yıldız lekelerinden nasıl ayrıştığını anlamak için bilgisayar ortamında Güneş benzeri bir “deneysel yıldız” oluşturdu.

Almanya'daki Max Planck Güneş Sistemi Araştırma Enstitüsü (MPS), Türk-Alman Üniversitesi, Boğaziçi Üniversitesi ve Güney Kore'deki Kyung Hee Üniversitesi'ne bağlı bilim insanlarının yer aldığı araştırma kapsamında yayımlanan makalede yaşam kaynağımız Güneş ile aynı özelliklere sahip birçok yıldızın nasıl Güneş’ten çok daha güçlü bir şekilde parlaklık dalgalanmaları gösteriyor olduğu sorusuna odaklanılıyor. Astronomi ve astrofizik alanlarında dünyanın en önde gelen dergilerinden olan The Astrophysical Journal Letters’da bu hafta yayımlanan makaleye konu olan çalışmada Kepler uzay teleskopunun gözlediği 350’den fazla Güneş benzeri yıldızın sıradışı ışık değişimlerini ve Güneş lekelerinin diğer yıldız lekelerinden nasıl ayrıştığını anlamak için bilgisayar ortamında bir tür “deneysel yıldız“ yaratıldı.

Boğaziçi Üniversitesi Feza Gürsey Fizik ve Matematik Uygulama ve Araştırma Merkezi üyesi olan Dr. Emre Işık, çalışmanın önemli bölümünü Max Planck Güneş Sistemi Araştırmaları Enstitüsü’nde araştırmacı iken gerçekleştirdi. Halen Türk-Alman Üniversitesi Bilgisayar Mühendisliği Bölümü’nde öğretim üyesi olarak görev yapan Dr. Emre Işık’ın ilk yazar olarak yer aldığı ve “The Astrophysical Journal“da yayınlanan makale “Amplification of Brightness Variability by Active-region Nesting in Solar-like Stars” başlığını taşıyor.

Parlaklık dalgalanmalarının nedeni lekeler

Güneş’in görünen yüzeyinde oluşan ve çevresine göre sıcaklığı daha düşük olduğundan karanlık lekeler olarak görünen Güneş lekeleri, Güneş’in çarpıcı özellikleri arasında. Zaman zaman Dünya’dan teleskop olmaksızın görülebilecek boyutlara ulaşabilen Güneş lekeleri, genellikle birkaç gün varlığını sürdürebiliyor. Bu süre zarfında Güneş yüzeyiyle birlikte görüş alanından geçerek dönen lekeler, birkaç haftalık sürelerde Güneş parlaklığında dalgalanmalara neden olabiliyor.

Güneş akranlarından ne kadar farklı?

Bunun gibi dalgalanmalar sadece Güneş için değil, uzak yıldızlar için de geçerli. Mayıs 2020’de Science dergisinde yayımlanan bir araştırmada 350’den fazla Güneş benzeri yıldızın ışık eğrileri Güneş’inkilerle karşılaştırıldı ve bunların çoğunun Güneş’ten ortalama dört kat daha büyük parlaklık dalgalanmaları gösterdiği saptandı. Dr. Emre Işık yürütücülüğündeki araştırmada, önemli ölçüde Güneş’e benzeyen bu yıldızlardaki parlaklık dalgalanmalarının nasıl bu denli belirgin olabileceği hesaplandı. Dr. Emre Işık, araştırma fikrinin nasıl ortaya çıktığını şöyle açıklıyor: “Bu yıldızlardaki lekelerin Güneş lekelerinden nasıl ayrıldığını kendimize sorduk. Aralarındaki farkın çok temel fiziksel ayrımlardan mı yoksa ufak farklılıklardan mı kaynaklandığını anlamak istedik.”

Bilgisayarda Güneş’e benzer “deneysel yıldız” oluşturuldu

Aslında diğer yıldız yüzeyleri Güneş’inki gibi doğrudan gözlenmeye uygun değil, çünkü çok uzaktalar. Bu nedenle araştırmacılar bilgisayarlarına başvurarak bir tür “deneysel yıldız” yarattılar. Birçok yönden Güneş’e ve Güneş benzeri yıldızlara karşılık gelen bu yıldız benzetimi sayesinde yüzeydeki aktif bölgelerin boyutu, sayısı ve dağılımı bilgisayar ortamında modellenebilir hale geldi. Söz konusu aktif bölgeler genellikle yıldız lekeleriyle ilişkilendirilen yüksek manyetik alan şiddetine sahip alanlardan oluşuyor.

Güneş lekesi grupları zaman zaman aynı bölgede yuvalanma eğilimi gösterirler. Görüntü, 31 Temmuz 2002 tarihinde SOHO gözlem uydusu tarafından çekildi. (c) SOHO/MDI
 

Lekeler sık ve yakın kümelenmiş oldukça dalgalanmalar artıyor

Araştırmaya göre bilgisayar ortamında yaratılan Güneş benzeri bir yıldızın nasıl bir aktivite deseni göstereceği fikri Güneş’in kendisinden geliyor. Simülasyonla yaratılan yıldızın aktif bölgeleri Güneş’inkilerden daha sık ve birbirine daha yakın olduğunda parlaklık dalgalanmaları da şiddetleniyor. Dr. Işık bu dalgalanmaların nedenini şöyle açıklıyor: “Güneş lekeleri genellikle gruplar halinde ortaya çıkıyor ve bu grupların neredeyse yarısı birbirini izleyen zamanlarda, birbirine yakın konumlarda ortaya çıkıyor. Diğer bir deyişle, önce tek bir Güneş lekesi grubu beliriyor ve sonraki gruplar da aynı yörede ortaya çıkma eğilimi gösteriyor. Şimdiki araştırmamız gösteriyor ki böylesi “yuva” oluşturma eğilimi arttıkça parlaklıkta daha yüksek ölçüde dalgalanmalar meydana geliyor.”

(c) MPS/Taylan Ayık

Yıldız lekelerinin hangi bölgede ortaya çıktığı da önemli

Araştırmada, Güneş benzeri yıldızlardan bazılarının ilginç başka bir davranışı da açıklandı. Bazı Güneş benzeri yıldızların parlaklık dalgalanmaları son derece düzenliyken, Güneş’te meydana gelen dalgalanmalar oldukça dağınık. Araştırmacılara göre burada yıldız lekesi gruplarının ortaya çıktığı yerler etkili olabilir: Yapılan sayısal simülasyonlar, yıldız lekelerinin iki zıt boylamda ortaya çıkma eğilimi göstermesi durumunda çok daha düzenli parlaklık dalgalanmaları elde edildi.

Varılan noktada uzaktaki yıldızların lekelerinin ne ölçüde yuvalanma gösterdiği ya da hangi boylamlarda hangi sıklıkta meydana geldiğini doğrulamak için daha fazla gözlem gerekiyor; ancak araştırmacıların yaptığı hesaplamalar, Güneş benzeri yıldızların Güneş’ten yalnızca küçük ayrıntılarda farklılaştığına işaret ediyor.

MPS basın bildirisi:

https://www.mps.mpg.de/starspots-revving-up-the-variability-of-solar-like-stars

Makale:

Astrophysical Journal Letters, 22 Eylül 2020 (901, L21)

https://dx.doi.org/10.3847/2041-8213/abb409