Keşfedilen İlk Çift Yıldız: Mizar ve Alcor

Keşfedilen İlk Çift Yıldız: Mizar ve Alcor

Prof. Ethem Derman* hocamızın kaleme aldığı yazı dizisi yayınını sürdürüyoruz. Ethem hocamız bu yazısında Büyük Ayı takımyıldızını ve bu bölgedeki Mizar-Alcor çiftinin süregelen keşif hikayesini anlatıyor. Eğlenceli ve bilgilendirici bir yazı.

Büyük Cezve'nin sapının ortasındaki yıldızın adı Mizar'dır. Eskiden yaşlılarımız bu takım yıldızı Büyük Cezve diye öğretirlerdi ama ona şimdi Büyük Ayı takımyıldızı diyoruz. Gelişmiş ülkelerde de hem büyük Ayı hem de Büyük Kepçe olarak bilinir. Işık kirliliğinin en yoğun olduğu yerlerde dahi 7 yıldızı ile göz kamaştıran bu takımyıldıza isnat edilen masal ile başlayalım yazımıza.

Büyükayı takım yıldızının şematik gösterimi. Bazı eski kitaplarda ayının kuyruğu ile başı yer değiştirir; ama son zamanlarda en çok kabul göreni bu gösterim.

Masalımız uzun, çok uzun zaman önce başladı. Öykümüzün geçtiği yerde büyük, kirli ve problemli bir ayı varmış. Bu ayı günlerini bir köyden diğerine giderek geçirirmiş. Gittiği yerlerdeki her şeyi kırıp döker ve yüzlerce insanı öldürürmüş. Herkes bu ayıdan nefret edermiş ve onu avlayıp öldürmek için çok çaba harcamışlar fakat hiçbiri onu avlamayı başaramamış. Sonunda insanların o kadar gözü dönmüş ki tüm dünyadan en iyi avcıları aramaya başlamışlar ve buldukları ile anlaşmaya varmışlar. Eğer bu ayıyı öldürürlerse avcılara büyük bir servet ödemeye söz vermişler. Hemen av başlamış ve avcılar ayıyı bulmuşlar. Ayılar çok akıllı hayvanlardır, yetenekli avcıların bir araya gelerek intikamlarını almak için kendisini öldürmeye çalıştıklarını hemen anlamış. En akıllı şeyi yaparak koşmaya başlamış. Avcılardan arkasından gözleri dönmüş bir şekilde günlerce, haftalarca takip etmişler. Ayı aniden gökyüzüne atlamış, bugün dört parlak yıldızla simgelenir. Fakat avcılar da ayıyı takip ederek arkasından gökyüzüne atlamışlar, cezvenin sapındaki üç yıldız da avcıları simgeler. Sonunda avcılardan biri ayıyı ok ile vurarak yaralamış. İşte her sonbaharda ayının yarasından birkaç damla kan aşağıya düşerek yaprakları renklendirir.

Çok iyi bildiğiniz Büyük Ayı takımyıldızını oluşturan yıldızların isimlerini görebilirsiniz.

Konumuz büyük ayı olsaydı daha yazacak çok şey vardı ama biz cezvenin sapının ortasındaki Mizar yıldızı ile ilgiliyiz. Çok karanlık bir noktadan bu yıldıza gözünüzle baktığınızda onun bir çift yıldız olduğunu görebilirsiniz yani yanında bir tane daha yıldız vardır. Eski araplar bunu çok kolay görmüşler ve bu çifti “At ve Sürücüsü” olarak düşünmüşlerdir. Görme gücünüzü denemek istiyorsanız bizden 78 ışık yılı uzaklıktaki Mizar'a bakmanız önerilir çünkü eskiden de askerlerin gözlerini test etmek için de yine Mizar kullanılırmış. Güzel ve karanlık bir gecede bu deneyi yapabilirsiniz. Mizar'ın bu arkadaşının adı da Alcor'dur.

Mizar ve arkadaşı Alcor teleskop bulunduktan sonra çok daha ayrıntılı incelenmiştir ve 1617 yılından 2009 yılına kadar ilginç bulgular elde edilmiştir. Galileo'nun öğrencisi Benedetto Castelli ona teleskopla bakan ilk kişi olmuştur. Mizar ve Alcor teleskopla bulunan ilk görsel çift yıldız olmuştur. Daha sonra Galileo bu çift yıldız hakkında ayrıntılı kayıtlar tutmuştur. Parlak olan Mizar 2.23 ve sönük Alcor ise 3.99 kadir parlaklığındadır ve aralarındaki uzaklık 11.8 yay dakikasıdır. Unutmayalım gökyüzünde iki yıldız arasındaki uzaklık bir yaydır ve açı birimi cinsinden ölçülür.

Sevgili Uğur İkizlerin albümünden alınmış bir Mizar-Alcor çiftinin görüntüsü. Kendi yaptığı 15 cm'lik teleskobu ile alınmış bu fotoğrafta yazımızda geçen üç önemli yıldızı görüyorsunuz.

Görsel çift yıldız kavramı geçince sizlere gökbilimde genel olarak üç çeşit çift yıldız olduğunu anlatmam gerek. Çekimsel olarak birbirine bağlı ve her iki bileşenini de teleskopla gördüğümüz çiftlere “görsel çift yıldız” deriz. Teleskopla iki yıldızı birbirine çok yakın görürüz ama çekimsel olarak birbirine bağlı değilse yani biri diğerinden çok uzakta ama izdüşümleri birbirlerine yakınsa bunlara da “optik çift yıldız” adı verilir. Yani aslında bunlar gerçek bir çift yıldız değil, görünüşte öyle gözükürler. Birbirine çok yakın olduğu için teleskopta tek yıldız olarak gözükmesine karşın çift olan çok sayıda çift yıldız vardır. Bunları, bileşenlerin kütle merkezi çevresindeki hareketlerini Doppler olayı ile saptayabildiğimizden bunlara da “tayfsal çift yıldız” deriz. Yörünge düzlemi görüş doğrultumuzda olan ve hareketleri sırasında geomerik olarak birbirini örterek ışığı değişen “örten çift yıldızlar” aynı zamanda birer tayfsal çiftlerdir.

1650 yılında bir italyan gökbilimci aynı zamanda katolik bir papaz olan Giovanni Riccoli, Mizar'ı incelerken aslında onun da görsel bir çift yıldız olduğunu buldu ve parlak olanı Mizar A ve sönük olanı ise Mizar B adı ile bilinir. Parlaklıkları sırasıyla 2.27 ve 3.95 kadirdir. Aralarındaki uzaklık 14.4 yay saniyesidir ve Mizar'ın uzaklığını bildiğimizden bu açıklık en az 500 gök birimidir (GB). 1 GB'nin 150 milyon km olduğunu bildiğimize göre Kepler'in üçüncü yasasından bu görsel çift yıldızın dönemini hesapladığımızda en az 5000 yıl olduğunu buluruz. Bu da biz yaşadığımız sürece bu yıldızların ortak kütlr merkezi çevresindeki hareketlerini göremiyeceğimiz anlamına gelir. Mizar'ın bir çift yıldız olduğunu Castelli göremedi diye merak edersek Galileo'dan itibaren çapı daha büyük teleskoplar yapıldı. Teleskobun çapı ne denli büyük ise gökyüznde birbirine daha yakın görsel çift yıldızları ayırt edebilir. Dolayısıyla yıllarca bir çift yıldız olarak bilinen Mizar ve Alcor'un aslında bir üçlü olduğu anlaşıldı.

Mizar ile Alcor'un arasında kalan 8. kadirden bir yıldız var, bunu Sevgili Uğur İkizler'in çektiği fotoğrafta da görmek olası. Bu yıldızın adı “Sidus Ludoviciana” veya “Ludwig'in Yıldızı”dır. Böyle sönük yıldızlara genellikle bir ad verilmez, dolayısıyla bu da nereden çıktı diye araştırdığınızda Castelli 1616 yılında bu yıldızı kayıtlarında göstermiş olduğunu ama ününü 2 Aralık 1722 tarihinde aldığı görülüyor. Geisen kentinde matematik ve teoloji profesörü olan Johann Georg Liebknecht bu yıldızı tekrar keşfediyor. O akşam büyük güzel teleskobu ile Mizar ve Alcor'a bakarken birdenbire bu yıldızı görüyor ve onun yıldızlar arasında hareket ettiğini sanıyor. Bu da olsa olsa bir gezegen olur diyerek ona kralının adını veriyor. Bu bir yağcılık değil, o zamanların bir kuralı. Gezegen olsa tutulma düzleminde olması gerekir, daha önemlisi yıldızlar arasında hareket etmesi gerekir, doğal olarak gezegen olmadığı anlaşılıyor ama ismi üstünde yadigar kalıyor. Bugün Ludwig yıldızının 400 ışık yılı uzaklıkta olduğunu biliyoruz ve Mizar-Alcor çifti ile hiçbir ilişkisi yok. Liebknecht'in bu konuda yazdığı küçük kitapçık meslektaşları ve öğrencileri arasında sanırım alay konusu olmuştur.

Burada Mizar A ve B ile Alcor arasındaki uzaklık ve yıldızların parlaklıkları gösterilmiştir. En önemlisi Ludwig yıldızını da görmekteyiz.

13 Kasım 1889 tarihinde Harvard Gözlemevi müdürü Edward C. Pickering, Mizar A'nın hemen hemen aynı parlaklıkta iki bileşenden meydana geldiğini bir gökbilim konferansında duyurdu. Bu keşfin altında yatan bilimsel gözlem uzun zamandır bu yıldızın alınan tayflarıydı. Tayfta her çizgi çift gözüküyordu ve birbirlerine göre yer değiştiriyordu. Bu ise gözlenen cismin tek değil çift olduğunun bir göstergesiydi ve tayfsal olarak ilk bulunan çiftti. Dönemi 20.5 gün olan bu tayfsal çift yıldız ile bizim grubun sayısı birden dörde yükselmişti.

1908 yılında Potsdam gözlemevinden Hans Ludendorff ve Yerkes Gözlemevinden Edwin B. Frost birbirlerinden bağımsız olarak Mizar B'nin de tayfsal bir çift yıldız olduğunu keşfettiler. Bu yıldızın tayfında sadece bir yıldıza ait soğurma çizgileri görülüyordu bu ise diğer bileşenim çok sönük olduğunun kanıtıydı. Yörüngesel hareket Mizar A çiftine göre çok daha yavaştı. İlk bulgulara göre 175 gün olduğu ileri sürülmüştü ama 1961 yılında Helmut Abt dönemin hemen hemen iki kat, yani bir yıl olduğunu gösterdi. Sayı böylece beşe çıkmıştı.

2009 yılının Aralık ayında Rochester Üniversitesinden bir grup araştırmacı Alcor'un bir çift yıldız olduğunu buldu. Aslında bu grup Alcor'un bir ötegezegeni var mı diye bir araştırma başlatmıştı. Yöntemleri gayet basitti. Alcor'un CCD ile alınan yüksek ayırma güçlü fotğraflarında görüntünün kenarlarında meydana gelen saçılmaları veri işleme tekniği ile temizleyip orada bir gökcismi var mı yok mu ona bakıyorlardı. Bu yöntemi bir çok parlak yıldızda denemişlerdi. Evet sönük bir cisim vardı ama bu bir ötegezegen değil bir yıldızdı ve onu artık Alcor B olarak biliyoruz. Sonuçta Alcor'un da görsel bir çift yıldız olduğu anlaşılmıştı. Grubun sayısı böylece altı olmuştu.

Şimdi gelelim en önemli soruya. Eskiden bu yana görsel bir çift olduğu bilinen Mizar ve Alcor gerçekten çekimsel olarak birbirine bağlı mıdır? Hipparcos uydusu ile yapılan gözlemler Mizar ve Alcor'un bize olan uzaklıklarını 78.1 ve 81.1 ışık yılı olarak vermiştir. Aradaki fark 3 ışık yılıdır ve bu çok büyüktür. Fakat verilen ölçüm hatalarını gözönüne aldığımızda yıldızlar birbirlerin 0.7 ışık yılı yakınında olabiliyor. Bazı gökbilimciler ölçüm hatalarının daha büyük olduğunu ve her iki yıldızın da Güneş'den hemen hemen aynı uzaklığa sahip olduğunu ileriye sürüyorlar. Eğer bu sav doğru ise iki yıldızın 0.27 ışık yılı ayrıklığında ve yörünge döneminin 750 000 yıl olduğu kabul edilmektedir. Bu tezin anlamlı olmasının bir nedeni de gözönüne aldığımız bu iki yıldızın yine büyük ayıdaki 20 yıldızla beraber aynı uzay hareketini göstermesi ve aynı kimyasal bolluğa sahip olması bize bunların tek bir yıldızlararası buluttan meydana geldiğini göstermesidir.

Görsel çift yıldız olmasından şüphe edilmesinin nedeni Alcor'un Mizar çevresindeki uzay hareketlerindeki düzensizlikten kaynaklanıyordu. Rochester grubu Alcor'un tek değil de çift olması dolayısıyla bu uzay hareketini yaptığını ortaya koydu ve bu müthiş ikilinin çekimsel olarak birbirine bağlı olduğunu bir anlamda kanıtladı.

*Ethem Derman, Ankara Üniversitesi-Astronomi ve Uzay Bilimleri Bölümü.