'Vampir Yıldızları' Çok Fazla Yedikten Sonra Kusuyor

Bilim insanları, beyaz cüce yıldızlar olarak isimlendirilen kimi meyyit yıldız kalıntılarının neden patladığını daha yeterli anlamak için yapay zekaya (AI) yöneldi.

Ia süpernovalar olarak isimlendirilen bu enerjik patlamalar, ağır elementlerin oluşmasından ve bunların cihana yayılmasından sorumlu olabilir. Gelecekteki yıldızların, gezegenlerin ve hatta hayatın yapı taşları haline gelebilecek olanlar da bu elementlerdir. Ia süpernovalarla alakalı emisyonlar, gökbilimciler tarafından “standart mumlar” olarak isimlendirilir ve geniş kozmik aralıkları ölçmek için kullanılır.

Ancak bu kozmik patlamalar, büyük yıldızların vefatına eşlik eden, nötron yıldızlarının ve kara deliklerin doğuşuyla sonuçlanan süpernovalardan epey farklıdır. Ia süpernovalar, “ölü” bir beyaz cüce yıldızın, bir ortak yıldızdan sıyrılan gereçle beslenmesiyle meydana gelir.

Ia süpernovaların kozmik evrimdeki değerine ve göksel ölçüm aracı olarak kullanımlarına karşın gökbilimciler, bunların nasıl ve neden meydana geldiğini hâlâ tam olarak bilmiyorlar.

“Süpernovaları araştırırken onların spektrumlarını tahlil ederiz. Spektrumlar, süpernovada oluşturulan elementlerden etkilenen farklı dalga boylarındaki ışığın yoğunluğunu gösterir. Her element, eşsiz dalga uzunluklarında ışıkla etkileşime girer ve bu nedenle spektrum üzerinde eşsiz bir imza bırakır,” diyor Warwick Üniversitesi’nden araştırma lideri Mark Magee. “Bu imzaları tahlil etmek, bir süpernovada hangi elementlerin oluşturulduğunu belirlemeye yardımcı olabilir ve süpernovanın nasıl patladığına dair daha fazla detay sağlayabilir.”

Beyaz Cüceler Neden Patlar?

Yaklaşık 5 milyar yıl içinde Güneş, çekirdeğindeki nükleer füzyon için gerekli yakıt olan hidrojeni tüketecek. Hidrojenin helyuma dönüşmesinin sona ermesi, güneşi kendi yerçekiminin içe yanlışsız itmesine karşı şu anda destekleyen dışa gerçek radyasyon basıncını da kesecek.

Güneş’in çekirdeği çökecek ve nükleer füzyonun hala devam ettiği dış katmanlar şişecek. Bu, Güneş’i kırmızı bir deve dönüştürecek ve bu etapta güneş sistemi içerisindeki gezegenlerin yutulmasına sebep olacak. Bu kırmızı dev evresi yaklaşık 1 milyar yıl sürecek. Bu basamakta güneşin şişmiş dış katmanları dağılacak ve soğuyacak. Son sonuç, gezegenimsi bulutsu ismi verilen bir gaz ve toz bulutu ile çevrelenmiş, için için yanan bir yıldız çekirdeği yahut beyaz cüce olacak. Güneş için beyaz cüce evresi varlığının sonunu işaret edecek.

Kabaca Güneş büyüklüğündeki öteki yıldızlar da beyaz cücelere dönüşüyor, lakin ikili bir partnerleri varsa bu onların hayatlarının sonu olmayabilir. Birtakım beyaz cüceler yok olmak yerine büyük bir gürültüyle yok olabilir.

Tıpkı bir vampirin kurbanının kanıyla ziyafet çekmek için mezarından çıkması üzere, şayet bir beyaz cüce, eşlik eden bir yıldıza gereğince yakınsa (ya da o yıldız kendi kırmızı dev kademesinde şişmişse) beslenmeye başlayabilir.

Ancak açısal momentumun korunumu nedeniyle bu donör yıldızdan gelen husus direkt beyaz cücenin yüzeyine düşemez. Bunun yerine, donör yıldız ile beyaz cüce ortasında, ağır yıldız kalıntısına yavaş yavaş beslenen materyalden yapılmış bir disk oluşturur. Bu biriken unsur, yıldız kalıntısının yüzeyinde birikerek beyaz cücenin kütlesini, Güneş’in kütlesinin 1,4 katına eşit olan Chandrasekhar hududunun ötesine taşır. Bu, bir yıldızın süpernovaya dönüşmesi için geçmesi gereken kütle sonunu temsil eder.

Bir beyaz cücenin donör bir yıldızla yamyamlıkla beslenmesi, sonuçta denetimsiz bir termonükleer patlamaya yol açar.

Devasa yıldızların çekirdeklerinin kendi üzerine çökerek nötron yıldızlarını yahut kara delikleri doğurmak üzere parçalanmasıyla ortaya çıkan Ia süpernovalar ile “çekirdek çökmesi” süpernovaları ortasındaki en büyük farklardan biri, beyaz cücelerin, yıldızların oluşturduğu patlamayla büsbütün yok olmasıdır.

Bu süreci daha uygun anlamak için Warwick Üniversitesi takımı makine tahsiline yöneldi. Grup, yapay zekanın bu biçimini kullanarak, klasik olarak çok vakit alan ve büyük ölçüde bilgi süreç gücü gerektiren Tip Ia süpernova simülasyonlarını hızlandırmayı başardı. Grup, ekseriyetle bir modelin 10 ila 90 dakika sürebileceğini açıkladı.

Magee, “Süpernovayı tam olarak anlamak için yüzlerce yahut binlerce modeli karşılaştırmak istiyoruz. Bu birden fazla durumda hakikaten mümkün değil,” dedi. “Yeni araştırmamız bu uzun süreçten uzaklaşacak. Farklı patlama çeşitlerinin neye benzediği konusunda makine tahsili algoritmalarını eğiteceğiz ve bunları çok daha süratli modeller oluşturmak için kullanacağız.”

İnsanların sanat yapıtı yahut metin üretmek için yapay zekayı kullanmasına benzeri formda, araştırmacılar süpernova simülasyonları oluşturabileceklerini ekledi. Takım artık yapay zeka takviyeli simülasyonların sunduğu sonuçları, gerçek Ia süpernovaların gerçek hayattaki gözlemleriyle karşılaştırabiliyor.

Magee, “Bir saniyeden kısa müddette binlerce model üretebileceğiz, bu da süpernova araştırmalarına büyük bir katkı sağlayacak,” dedi. “Bu datalardan, ne çeşit bir süpernova olduğunu ve tam olarak nasıl patladığını belirlemek için gerçek süpernovalarla karşılaştırılan modeller hazırlıyoruz.”

Ancak bu yaklaşımın yararları sürat ile sonlu değildir. Yapay zeka tabanlı sürecin artan doğruluğu, araştırmacıların Tip Ia patlamaları etrafında oluşan ve daha sonra kainata dağılan elementlerin aralığını daha düzgün belirlemesine de imkan tanıyacak.

Magee, “Süpernovalar tarafından salınan elementlerin araştırılması, meydana gelen patlamanın tipinin belirlenmesinde çok kıymetli bir adımdır, zira kimi patlama cinsleri kimi elementleri başkalarından daha fazla üretir,” dedi. “Daha sonra patlamanın özelliklerini süpernovaya mesken sahipliği yapan galaksilerin özellikleriyle ilişkilendirebilir ve patlamanın nasıl gerçekleştiği ile patlayan beyaz cücenin çeşidi ortasında direkt bir ilişki kurabiliriz.”