İkili Yıldız Sistemleri Nasıl Oluşur? Astronomlar Sonunda Gizemi Çözdü

Güneşimizden milyarlarca kat daha parlak olan olağanüstü bir süpernova patlaması, bir nötron yıldızının sıcak ve yoğun yoldaşını yörüngede doğduğuna işaret ediyordu. Şimdi bu iki yoğun kalıntı, yaklaşık bir milyar yıl içinde birbirlerine sarılacak ve sonunda evrendeki bilinen en ağır elementlerden bazılarını birleştirecek ve verebilecek.

Patlama, yaklaşık 920 milyon ışıkyılı uzaklıktaki Samanyolu'na benzeyen bir galakside gerçekleşti. California'daki Palomar Gözlemevinde küçük bir teleskop, ilk fotonları “iPTF 14gqr” adlı süpernovadan, güneşin yüzeyinden 10 kat daha sıcakken patlamadan birkaç saat sonra tespit etti. Süpernova'nın parlaklığı önümüzdeki iki hafta boyunca geliştikçe, uluslararası bir gökbilimci ekibi, patlamanın kaynağını güneşin yarıçapı ile 500 kat büyük bir yıldıza kadar izlemek için verileri kullandı.

Ancak bu keşfi özellikle dikkat çekici yapan yıldızın sadece büyüklüğü değildi. Sıradışı olan şey, yıldızın bilinen tüm patlayan dev yıldızların en hafifleri gibi görünmesiydi. Bu büyük yıldız, kütlesinin neredeyse hepsinden, belki de yoğun bir yörünge ortağı tarafından soyulmuştu. Patladığında, arkadaşı yörüngeye devam eden yeni doğmuş bir nötron yıldızını geride bıraktı.

İki süper yoğun yıldızın birbirinin yörüngesinde bulunduğu ikili yıldız sistemlerinin oluşumunu anlamak her zaman bir bilmece olmuştur. Bu yoğun ikili yıldız sistemlerini ortaya çıkaran bu kısacık süpernovaların bulunması nadiren zordur, çünkü gökyüzünde hızlı bir şekilde görünür ve kaybolur - tipik bir süpernovadan yaklaşık beş kat daha hızlıdır.

Meslektaşlarım ve ben yeni bir çalışmada ayrıntılarıyla açıkladığım “ultra soyulmuş” bir süpernovaya ilişkin bu ilk gözlem, yalnızca bu sistemlerin oluşumu hakkında fikir vermekle kalmayıp, aynı zamanda bu eşsiz masif yıldızların hayatlarının son aşamalarını da ortaya koyuyor. ölmeden önce bütün kütlelerini yağmaladılar.

Uzun Süren Bir Gizemi Çözmek

Sekiz katından fazla doğan yıldızlar, güneşin kütlesi hızla tükenir ve yaşamlarının sonunda yerçekimine yenik düşer - kendi üzerlerine çöküyor ve bir süpernovada patlıyor. Bu olduğunda, yıldızın tüm dış katmanları - birkaç kez güneşin kütlesi - dağılır.

Danışmanım Mansi Kasliwal ile çalışmaya başladığımda yeni bir yüksek lisans öğrencisi olarak, hızla parlaklıkta soluyan süpernovaları çalışmaya karar verdim. İPTF tarafından keşfedilen olayların veritabanına bakarken, bir yıldan daha uzun bir süre önce keşfedilmiş ancak gerçek fiziksel yapısı gizemli kalmaya devam eden hızla gelişen bir süpernova olan iPTF 14gqr ile karşılaştım.

Veriler şaşırtıcıydı çünkü ön modellerimiz bu süpernova'nın devasa büyük bir yıldızın ölümünden kaynaklandığını öne sürüyordu, ancak kendi içindeki patlamaya oldukça eğikti. Enerjisi tipik bir süpernova'nın sadece onda biri iken güneşin kütlesinin sadece beşte birini çıkardı. Tüm eksik madde ve enerji neredeydi?

İpuçları patlayan yıldızın patlamadan önce neredeyse orijinal kütlesinin tamamından sıyrılmış olması gerektiğini belirtti. Ama bu dev yıldızdan bu kadar çok şeyi ne çalmış olabilir? Belki de görünmeyen bir ikili yoldaş?

“Ultra soyulmuş süpernova” fikrine ilk kez rastladığımda, nadir görülen ikili yıldız senaryoları hakkında okumaya başladım.

Ultra Şeritli Süpernova

Büyük bir yıldız yoğun ve yakındaki bir ikili eşlik yıldızına sahip olduğunda, eşinin yoğun çekim kuvveti, patlamadan önce neredeyse tüm kütlesinin şüphesiz komşularını soyabilir - bu nedenle “ultra soyulmuş” terimi.

Ultra soyulmuş süpernova, Los Angeles şehir merkezinin büyüklüğünde bir bölgeye sıkışan güneş kütlesinden biraz daha fazlasını içeren, hızla dönen, yoğun bir yıldız cesedi olan bir nötron yıldızının arkasında kalıyor. Bu nötron yıldızı, arkadaşı çevresinde sıkı bir yörüngede tutulur. Arkadaş muhtemelen başka bir nötron yıldızı, hatta beyaz bir cüce veya arkadaşından birkaç milyon yıl önce ölen büyük bir yıldızdan oluşan bir kara delik.

Bu tür ikili sistemler, onlarca yıldır önemli bir astrofiziksel araştırma alanı olmuştur. Bu tür birçok sistemi kendi galaksimizde optik ve radyo teleskoplarıyla doğrudan gözlemledik. Yerçekimsel dalgaların ilk dolaylı tespiti, bir çift nötron yıldız sisteminin gözlemlerinden kaynaklandı. Daha yakın bir zamanda, bir çift nötron yıldız sisteminin ilk birleşmesi, 2017'de hem gelişmiş LIGO hem de elektromanyetik dalgalarda tespit edildi ve astronomlara yerçekimi çalışmalarına ve evrendeki ağır elementlerin kökeni hakkında benzersiz bilgiler verdi.

Ancak, uzun ikili yıldızların nasıl oluştuğunu gizemli bir şekilde kaldı. Nötron yıldızlarının süpernova patlamalarında oluştuğunu biliyoruz. Ancak, ikili nötron yıldızlarını almak için, başlamak için iki büyük yıldızın ikilik birine ihtiyacınız vardır. Bununla birlikte, ikili nötron yıldızlarının sistemi oluşturan iki şiddetli patlamaya dayanabilecek kadar sabit kalmasını sağlamak için kesin bir güç dengesi gerektirir.

Birkaç dolaylı delil, çok nadir bir zayıf ultra soyulmuş süpernova patlaması sınıfında oluştuğunu göstermektedir. Ancak bu hafif patlamalar şu ana kadar doğrudan tespitten kaçmıştı. Ultra soyulmuş bir süpernovaya yönelik bu ilk gözlemsel kanıt, sıkı nötron yıldızı ikili sistemlerinin oluşumunu anlama fırsatı sunar.

Bebek Patlamaları İçin Gökleri Tarama

Süpernovamız, ara Palomar Geçici Fabrika (iPTF) araştırması sırasında tespit edildi. Otomatik iPTF araştırması, her gece gökyüzünün fotoğrafını çekmek ve “yeni yıldızlar” için tarama yapmak için 1 metrelik bir teleskop üzerine monte edilmiş büyük bir kamera kullandı. Bir arama önceliği bebek süpernovaları için avlanıyor ve orijini tam olarak belirliyordu.

Ne zaman yeni bir yıldız bulunursa, anket robotu derhal tamamen farklı bir saat dilimindeki görevli gökbilimcileri takip etmek üzere uyarır. Bu strateji, küresel bir teleskop ağıyla birlikte, patlayan birkaç yıldızı eylemde tutmamızı ve patlamadan hemen önce nasıl göründüklerini anlamamızı sağladı. Aslında, patlamadan sonra nadir bir ultra soyulmuş süpernova anı bulmak şanslı bir tesadüf oldu!

Bu tek olay bize bu patlamalarda salınan kütle ve enerjiye, büyük yıldızların yaşam döngüsüne ve ikili yıldızların oluşumuna dair ilk bilgileri sağlamıştır. Ancak, bu olayların daha büyük bir örneğinden öğrenilecek daha çok şey var.

İPTF'in 10 kez daha hızlı gökyüzünü tarayabilen halefi olan Zwicky Transient Facilty ve GROWTH adlı global bir teleskop ağı ile, bu eşsiz yıldız sistemlerini anlamada yeni bir bölüm başlatarak daha fazla soyulmuş patlamaya tanık olmayı umuyoruz.

Bu makale ilk olarak The Conversation'da Kishalay De tarafından yayınlandı. Orijinal makaleyi buradan okuyun.