ÇİFT YILDIZLARIN EVRİMİ

Anıl ATALAN - İstanbul Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Astronomi ve Uzay Bilimleri Anabilim Dalı, İstanbul

1. Giriş

Bir yıldızın evrimi genel olarak yıldızın yarıçapı veya ışıma gücü açısından açıklanır. Yıldız evrimi sırasında ışıma gücünde ve yarıçapında değişimler gösterir. Bu nedenle yıldızın kütle ve kimyasal bileşimi bilinmelidir. Bunun dışında yakın çift sistemlerin evriminde sitemin toplam kütlesi, kütle oranı ve yörünge dönemi oldukça önem taşır. Çünkü kütle ve açısal momentum aktarımı nedeniyle sistemdeki bu üç bileşen sürekli değişir.

Yıldızlar ile ilgili en önemli fiziksel özellik olan kütle çift yıldızlarda en doğru biçimde belirlenebilir. Özellikle örten çift yıldızlar geometrik olarak ayrıntıların belirlenmesine yardımcı olur. İkinci yıldızın meydana getirdiği etki yıldızı deformasyona uğratabilir. Bu etki örten çift yıldızlarda çok kolay gözlenemese de meydana gelen bozulma çekim ivmesini ve yörüngeyi değiştirebilir. Yıldız yapısının bozulmasına ilişkin diğer belirtiler; madde aktarımı, eksen dönmesi ve yansıma etkisi olarak sıralanır.

Yakın çiftlerin yıldız evrimi sürecinde etkin olduğu düşüncesi 1941 yılında Otto STRUVE tarafından, 𝞫 Lyrae’in tutulma sırasındaki karakteristik davranışlarını açıklamak için bileşenlerin arasında gaz akışı olabileceği önermesi ile başlamıştır. Bu düşünce benzer yıldızlarda aynı olayın gözlenmesiyle anlam kazanmıştır. Buradan hareketle tek başına evrimleşen bir yıldızın aksine, çift yıldızlı sistemlerde madde aktarımı gibi etkiler sayesinde evrim süreci hızlanabileceği görülebilir.

Tek yıldızların evrimine bakıldığında onları etkileyen bir madde akışı olmadığından genişlemeleri kendi evrim süreçlerine bağlıdır ve bu nedenle düzenlidir. Ancak çift sistemlerde ana yıldızın genişlemesi yoldaşının etkinliği nedeniyle engellenir. Çünkü büyük çapa sahip yıldız yüzeyinden bir bölümü eşlikçi yıldızına aktarır. Bu aktarım, büyük yıldızın Roche lobunda taşma meydana gelmesi sebebiyledir.

İki yıldızında Roche loblarını doldurması halinde ise birbirine değen bir sistem oluşur. Bu durumda sistem bir haltere benzemektedir. Değen sistemler potansiyel yüzey başka bir genişlemeyle dolduğu ana kadar beraber dönebilirler. Böylece yıldızlar kendilerini Roche lobuna uydurarak evrimlerini sürdürürler. Çünkü yıldızlar iç yapılarını kütle değişimlerine göre ayarlayabilirler.

1. Kütle Aktarımı

Kütle aktarımına neden olan en önemli etken açısal momentumun kaybıdır. Bu çekimsel ışınım ve manyetik frenleme ile olabilir.
Çekimsel ışınım, iki yıldızın birbiri etrafında dönerken uzayı düzenli olarak bükmesi sonucunda dışarı doğru oluşan bir dalga yayınlanmasına denir. Bu dalgaları belirlemek çok zordur çünkü taşıdıkları enerji oldukça düşüktür. Bu nedenle çekimsel ışınım sonucu meydana gelen kütle aktarımı çok az olur.

Manyetik frenleme ise Roche lobunu dolduran yıldız çevresinde rüzgar oluşturur ve bu rüzgarlar nedeniyle madde atarak kendi momentumunu düşürür. Manyetik alan çizgileri atılan maddenin yıldız ile dönmesine neden olur. Ancak bu rüzgar çok az bir kütlenin transferini sağlar. Buna rağmen çekimsel ışınımdan daha etkindir.

1. Sonuç

Kütle aktarımının bir sonucu olarak kütlesi azalan yıldız genişler. Ancak çift sistem olmaktan kaynaklı bir durum olarak genişleme sınırlı ve kontrollü bir biçimde olur. Buna rağmen bir süre sonra bir süpernova oluşturarak nötron yıldızına dönüşebilir. Bundan sonra diğer kütlesini arttıran yıldız normal biçimde evrimine devam eder.

1. Kaynaklar

‘The Evolution of Binary Systems’, Philipp Podsiadlowski

'Single and Binary Star Evolution', Icko Iben,Jr.

‘STRUCTURE AND EVOLUTION OF SINGLE AND BINARY STARS’, Ed: C.W.H. de Loore and C. Doom Kluwer, 1992