Popüler BilimEvren

SN 1987A Süpernovası

23 Şubat 1987’de galaksimiz Samanyolu’nun uydu galaksilerinden biri olan Büyük Macellan Bulutsusu’nda (LMC) çıplak gözle görülebilen bir süpernova belirdi. Bu gökbilim tarihinde en heyecan verici olaylardan biriydi. Çünkü SN 1987A, 400 yıldır çıplak gözle görülebilen ilk süpernova patlamasıydı.

Son on yıl içinde NASA/ESA Hubble Uzay Teleskobu ve Şili’deki La Silla ve Paranal Gözlemevlerindeki ESO teleskopları, evrenin bugüne dek en derin ve çok etkileyici görünümlerini gözler önüne sermişlerdi. Hubble ve ESO teleskoplarının kusursuz uzaysal/açısal çözünürlükleri, yani görüntü keskinlikleri, gözlemcilerin evrene bugüne kadar olduğundan çok daha yakından bakmalarını sağlamıştır. Bu yolla, uzun zamandır çözülemeyen sorulara da yanıtlar bulunmaktaydı.

SN 1987A

SN 1987A adlı süpernova, belki de en ünlü süpernovadır. Adının ilk bölümü (SN) olayın türünü, yani süpernova olduğunu, sonraki kısım (1987) gözlendiği yılı ve son olarak (A) kısmı, o yıl gözlenen kaçıncı süpernova olduğunu belirtir.

Süpernovalar, belirli türden yıldızların ölümü sonucunda ortaya çıkan oldukça şiddetli patlamalardır. Temel olarak iki tip süpernova vardır. Burada söz ettiğimiz süpernova, çok muhteşem bir biçimde yaşamını sonlandıran en az 8 Güneş kütlesine sahip büyük kütleli yıldızların gerçekleştirdiği Tip II süpernovadır.

1054 yılında patlayan bir süpernova, o yıllarda Çin ve Japon kayıtlarına geçmiştir. Bugün Yengeç Bulutsusu (Crab Nebula) olarak bilinen bir kalıntı bırakmış olan bu patlama, uzaklığı 7000 ışık yılı olmasına karşın haftalarca Venüs gezegeninden daha parlak olarak görünmüş ve yaklaşık iki yıl boyunca gözle kolaylıkla görülebilen bir parlaklıkta kalmıştır (Venüs, Ay ve Güneş’ten sonra gökyüzünde görülen en parlak gök cismidir).

Bugün bile atılan madde, saatte 4 milyon kilometre hızla genişlemesini sürdürmektedir. Bir süpernova patlaması sırasında çok şiddetli bir biçimde uzaya atılan yıldız maddesinin hızı saniyede 10.000 km yani ışık hızının %3’ü seviyelerine ulaşabilir. Kalıntının genişleyen bu kabuğuna ise süpernova kalıntısı denir. Bu kalıntı yıldızlararası ortamda sönümleninceye kadar binlerce yıl görünür olarak kalır. Bulutsu içinde patlamış olan yıldızın bir bölümü, yıldızın kütlesine bağlı olarak bir nötron yıldızına ya da kara deliğe dönüşür.

Süpernovalar milyarlarca Güneş parlaklığına eş değer bir parlaklığa sahip olabilirler.

Evrendeki en parlak gök cisimlerinden olmaları onları, en uzaklardan görebildiğimiz gök cisimlerinden biri yapar. Özellikle Tip Ia süpernovalar, kozmoloji biliminde uzaklık ölçümünde sıklıkla kullanılır (Tip II’lere göre daha spesifik bir parlaklıkları vardır). Fakat süpernovalar o kadar fazla sayıda değillerdir. Ortaya çıkma oranları, galaksi başına yüz yılda yalnızca birkaç tane kadardır.

SN 1987A süpernova patlaması

Görselde, SN 1987A süpernovası hemen hemen ortada yer almaktadır ve bir kare ile işaretlenmiştir. Bu kare, daha rahat görünebilmesi için büyütülmüş olarak fotoğrafın sağ üstünde gösterilmektedir. Görüldüğü gibi bu süpernova, oldukça büyük bir yıldızlararası bulutun içinde bulunmaktadır. Bu bulut, yıldız kuluçkalarından biridir, yani yeni yıldızların oluşum ortamıdır. Fotoğrafta görülen parlak yıldızların çoğu, bu bulutun içerisinde doğmuşlardır.

SN 1987A’nın ilk görüntüleri, patlamadan sonraki 1278. günde elde edilmiştir. Hubble Uzay Teleskobu, patlamadan 3 yıl sonra, yani 1990 yılında gönderildiğinden, daha önce detaylı görüntü alınamamıştır. Süpernovanın fotoğrafına bakıldığında, üç ayrı halka göze çarpmaktadır. Ayrıca ortadaki daha parlak (beyaz) halkanın ortasında kalan yıldız da görülmektedir. Diğer halkaların kenarlarında görülen iki yıldız ise doğrultu olarak o yönde yer alan yıldızlardır ve süpernova kalıntısı ile aslında bir bağlantıları yoktur.

Halkalar Nasıl Oluştular?

SN 1987A süpernovasındaki bu halkaların anlamı nedir, nasıl oluşmuşlardır, neden üç ayrı halka vardır? Bunları biraz açıklayalım. Süpernovaların, çok şiddetli bir patlama sonucu uzaya attıkları madde, çok sıcak ve enerjisi çok yüksek yıldız maddesidir. Bu madde hızla dışa doğru yayılırken, eğer varsa, bu örnekte olduğu gibi ortamdaki gaz ve tozla doğal olarak etkileşecektir. Bu durağan madde ile yüksek hızlı, sıcak maddenin çarpışması, ayrıca burada olduğu gibi belirlenebilecek bir görünüm ortaya çıkarabilmektedir. Ancak burada görülen halkanın nasıl oluştuğu tam olarak anlaşılabilmiş değildir. Çünkü yıldıza, maddenin yıldızdan patlama sonucu atılacağı noktalardan çok daha uzakta bulunmaktadır.

SN 1987A süpernovasının bu halkası, daha önce, büyük olasılıkla ölmekte olan yıldızın son bir kaç bin yıllık yaşamı sırasında, yıldız rüzgarlarıyla dışa doğru taşınan maddeden oluşmuş olmalıdır. Maddenin böyle çok iyi belirlenmiş ince bir halka biçiminde nasıl biçimlendiği çok iyi açıklanamamaktadır; fakat bir kez oluştuğunda, halka maddesi, SN 1987A’dan gelen bir mor öte ışınım parlaması ona ulaştığında hızla parlamaya başlamıştır.

Halka aslında çember biçimindedir ancak bakış doğrultumuzla halka düzlemi arasındaki açı yüzünden elips biçiminde görülmektedir. Bu halkanın patlamadan sonraki 400 gün içinde yerdeki teleskoplarla elde edilen görüntüleri incelendiğinde, önce halkanın bize yakın kısımlarının parlamaya başladığı, sonra giderek sağ ve sol kenarlara doğru parlamanın arttığı ve son olarak ta bizden uzak kısmının da parlamasıyla tümünün parlak görülmeye başladığı anlaşılabilmektedir.

Burada ilginç olan bir durum, bu gözlemin ışık hızının sonlu olduğu konusunda bize bir veri sağlamasıdır. Ayrıca bu gözlemlerin kullanılmasıyla, SN 1987A süpernovasının halkasının çapını duyarlı bir biçimde belirlemek ve bu çapı kullanarak süpernovanın bize olan uzaklığını belirlemek mümkün olabilmektedir. Kısaca açıklamak gerekirse, patlama olduktan sonra yıldızdan ışık hızıyla çıkan morötesi ışınım, eğer halka kusursuz bir çember ise, halkanın her yerine aynı zamanda ulaşacaktır. Yıldızın bulunduğu yerden bakabilmek mümkün olsaydı, halkanın her yerinin aynı anda parladığını görebilirdik. Oysa biz uzaktan baktığımız için, bu moröte ışınımın bize doğru gelen kısmı halkaya varıp onu aydınlattıktan sonra bu aydınlanmaya ait ışık yoluna devam ederek bize ulaşmıştır.

Bu sırada yıldızdan aynı anda çıkmış ancak ters yöne, yani bizden uzak tarafa doğru giden moröte ışınım da yıldıza göre aynı anda halkaya ulaşmış ve onu parlatmış, ancak bu parlamaya ilişkin ışık  bize doğru yola çıktıktan sonra, önce yıldızın olduğu uzaklığa sonra da halkanın bize yakın kısmına ulaşıp yoluna devam ederek bize gelmiştir. Böylelikle ilk gördüğümüz halka ışığına göre, önce yıldızın halkaya olan uzaklığı kadar mesafe katedip halkanın uzak ucuna ulaşmış daha sonra da halkanın çapı kadar yol katedip, ancak ilk ışığın olduğu yere varabilmiştir. Bunun anlamı, ilk görülen ışık ile en uzak noktadan görülen ışık arasında bir zaman farkı olmasıdır. Işığın saniyede yaklaşık olarak 300.000 km yol aldığını bildiğimize göre, bu zaman farkından halkanın çapını hesaplayabiliriz. Hatta buradan yola çıkarak SN 1987A süpernovasının uzaklığı da hesaplanabilmektedir.

Büyük İki Halka Nasıl Oluştu?

Fotoğrafta görülen diğer daha büyük iki halkanın oluşumu ise daha farklı bir nedenledir. SN 1987A süpernova patlaması sonucunda yıldızdan geriye kalan çekirdek bir nötron yıldızı oluşturmuştur (bu keşif çok uzun bir süre yapılamadı. 2019’da ALMA teleskobu tarafından bulundu). Nötron yıldızları çok güçlü manyetik alanlara sahiptirler ve ortamda bulunan yüklü parçacıklar bu alanın yönlendirmesiyle yıldızın kuzey ve güney kutuplarına yönlenirler. Bu hareketleri sırasında da her iki kutuptan yayılan, yönlü, yüksek enerjilere sahip ışınım yaparlar. Genellikle nötron yıldızlarının dönme eksenleriyle manyetik eksenleri çakışık değildir ve bu nedenle bu ışınım bir deniz fenerinde görüldüğüne benzer biçimde uzayı tarayan bir ışınım olarak görülür. İşte bir koni yüzeyi biçiminde uzaya salınan bu yüksek enerjili ışınım, süpernovayı sarmalayan bulutla etkileşerek oradaki maddeyi iyonlaştırır.

SN 1987A’da görülen büyük halkaların yıldıza daha yakın olan kısımlarındaki madde, yüksek enerjili ışınım nedeniyle tümüyle iyonlaşır. Bu nedenle görülebilecek bir ışınım yaymaz. Halkalardan çok daha uzak olan madde ise, uzaklığın fazla olması nedeniyle iyonlaşamadığı için ışınım yaymaz. Ancak belirli uzaklıktaki madde en çok etkilendiğinden, yalnızca onun yaptığı ışınım görülebilmektedir ve her iki kutuptan ışınım salınmış olduğundan, yıldızın zıt iki tarafında iki ayrı eş halka görülmektedir. Süpernovalar yıldız evrimini incelemek açısından çok önemlidirler ve gök bilimciler için çok iyi birer laboratuvar gibidirler.


Hazırlayan: Prof. Dr. Varol Keskin
Editör: Ögetay Kayalı

Referanslar
1. NASA, “The Dawn of a New Era for Supernova 1987a”, <https://www.nasa.gov/feature/goddard/2017/the-dawn-of-a-new-era-for-supernova-1987a>
2. Chandra X-Ray Observatory, “Supernova 1987A: The Dawn of a New Era for Supernova 1987A”, <https://chandra.cfa.harvard.edu/photo/2017/sn1987a/>

Prof. Dr. Varol Keskin

Rasyonalist kıdemli yazar. Ege Üniversitesi Astronomi ve Uzay Bilimleri Bölümünde profesör. Özellikle çift yıldızlar odaklı çeşitli fotometrik çalışmalar yapmıştır. Aynı zamanda 2017 yılında Türkiye adına ilk defa bir ötegezegen keşfeden ekibin bir üyesidir.
Başa dön tuşu
Bilim dünyasındaki önemli gelişmelerden haberdar olmak için haftalık/aylık bültenimize abone olun.
Devam ederek gizlilik politikasını kabul etmiş olursunuz.