Sanatçının gelişen beyaz cüce (ön plan) ve milisaniyelik pulsar (arka plan) ikili sistem izlenimi. NSF’ye bağlı NOIRLab’ın bir programı olan Cerro Tololo Amerikalar Arası Gözlemevi’nin bir parçası olan, Şili’deki Cerro Pachón’daki 4.1 metrelik SOAR Teleskopu’nu kullanan gökbilimciler, bir milisaniyelik pulsarın yörüngesinde dönen beyaz cüceden oluşan bir ikili sistemin ilk örneğini keşfettiler. milisaniyelik pulsar, dönme sürecinin son aşamasındadır. Başlangıçta Fermi Uzay Teleskobu tarafından tespit edilen kaynak, bu tür ikili sistemlerin evriminde bir “kayıp halka”dır. Kredi: NOIRLab/NSF/AURA/J. da Silva/Spaceengine Teşekkür: M. Zamani (NSF’s NOIRLab)
NOIRLab tarafından işletilen SOAR Teleskobu tarafından araştırılan ikili sistem, gelişiminin sondan bir önceki aşamasında bulunan ilk sistemdir.
Gökbilimciler, Şili’deki 4.1 metrelik SOAR Teleskobu’nu kullanarak, bir yıldızın bir yıldız olma sürecinde olduğu bir ikili sistemin ilk örneğini keşfettiler. Beyaz cüce yörüngede bir nötron yıldızı Bu, hızla dönen bir dönüşe dönüşmeyi yeni bitirmiş pulsar. Başlangıçta Fermi Gama Işını Uzay Teleskobu tarafından tespit edilen çift, bu tür ikili sistemlerin evriminde bir “kayıp halka”dır.
Parlak, gizemli bir gama ışını kaynağının, son derece düşük kütleli bir beyaz cüceye dönüşme sürecinde bir yıldızın yörüngesinde dönen, milisaniyelik pulsar olarak adlandırılan, hızla dönen bir nötron yıldızı olduğu keşfedildi. Bu tür ikili sistemler, gökbilimciler tarafından “örümcek” olarak adlandırılır, çünkü pulsar, beyaz bir cüceye dönüşürken eşlik eden yıldızın dış kısımlarını “yeme” eğilimi gösterir.
İkili, NSF’ye bağlı NOIRLab’ın bir programı olan Cerro Tololo Amerikalar Arası Gözlemevi’nin (CTIO) bir parçası olan Şili’deki Cerro Pachón’daki 4.1 metrelik SOAR Teleskopu kullanılarak gökbilimciler tarafından tespit edildi.
NASA‘nin Fermi Gama Işını Uzay Teleskobu, 2008’de piyasaya sürülmesinden bu yana Evrende bol miktarda gama ışını üreten nesneleri kataloglamaktadır, ancak tespit ettiği gama ışını kaynaklarının tümü sınıflandırılmamıştır. Gökbilimciler tarafından 4FGL J1120.0-2204 olarak adlandırılan böyle bir kaynak, şimdiye kadar tüm gökyüzünde tanımlanamayan ikinci en parlak gama ışını kaynağıydı.
Washington DC’deki ABD Deniz Araştırma Laboratuvarı’ndan Samuel Swihart liderliğindeki ABD ve Kanada’dan gökbilimciler, 4FGL J1120.0-2204’ün gerçek kimliğini belirlemek için SOAR Teleskobu üzerindeki Goodman Spektrografını kullandılar. NASA’nın Swift ve ESA’nın XMM-Newton uzay teleskopları tarafından gözlemlendiği üzere, X-ışınları da yayan gama ışını kaynağının, saniyede yüzlerce kez dönen bir “milisaniye pulsarından” oluşan ikili bir sistem olduğu gösterildi ve son derece düşük kütleli bir beyaz cücenin habercisi. Çift, 2600 ışıkyılı uzaklıkta yer almaktadır.
Swihart, “Michigan Eyalet Üniversitesi’nin SOAR Teleskobu üzerinde ayırdığı zaman, onun güney yarımküredeki konumu ve Goodman tayfölçerinin kesinliği ve kararlılığı, bu keşfin önemli yönleriydi” diyor.
ABD Ulusal Bilim NOIRLab Program Direktörü Chris Davis, “Bu, genel olarak orta büyüklükteki teleskopların ve özellikle SOAR’ın diğer yer ve uzay tabanlı tesislerle yapılan olağandışı keşifleri karakterize etmeye yardımcı olmak için nasıl kullanılabileceğinin harika bir örneğidir” diyor. Temel. “SOAR’ın önümüzdeki on yılda diğer birçok zaman değişkenli ve çok haberci kaynağın takibinde çok önemli bir rol oynayacağını tahmin ediyoruz.”
Goodman spektrografı tarafından ölçülen ikili sistemin optik tayfı, ön-beyaz cüce yoldaştan gelen ışığın Doppler’e kaydığını – dönüşümlü olarak kırmızıya ve maviye kaydığını – bu da onun her 15 saatte bir kompakt, büyük kütleli bir nötron yıldızının yörüngesinde döndüğünü gösterir.
Ekibi, bu özellikleri alıp ikili yıldız sistemlerinin nasıl evrimleştiğini açıklayan modellere uygulayabilen Swihart, “Spektra, eşlik eden yıldızın yaklaşık sıcaklığını ve yüzey çekimini kısıtlamamıza da izin verdi” diyor. Bu, yoldaşın, 8200 °C (15.000 °F) yüzey sıcaklığına ve Güneş’inkinin sadece %17’si kadar bir kütleye sahip, son derece düşük kütleli bir beyaz cücenin habercisi olduğunu belirlemelerine izin verdi.
Güneş’inkine benzer veya daha az kütleye sahip bir yıldız ömrünün sonuna geldiğinde, çekirdeğindeki nükleer füzyon süreçlerini beslemek için kullanılan hidrojen tükenecektir. Bir süre için, helyum yıldızı ele geçirir ve güç verir, onun büzülmesine ve ısınmasına neden olur ve genişlemesini ve evrimini yüz milyonlarca kilometre büyüklüğünde kırmızı bir deve dönüşmesini sağlar. Sonunda, bu şişmiş yıldızın dış katmanları ikili bir yoldaşta birikebilir ve nükleer füzyon durur, arkasında Dünya büyüklüğünde ve 100.000 °C’yi (180.000 °F) aşan sıcaklıklarda cızırdayan bir beyaz cüce bırakır.
4FGL J1120.0-2204 sistemindeki proto-beyaz cücenin gelişimi henüz bitmedi. Swihart, “Şu anda şişkin ve benzer kütlelere sahip normal beyaz cücelere göre yarıçapı yaklaşık beş kat daha büyük” diyor. “Soğumaya ve büzülmeye devam edecek ve yaklaşık iki milyar yıl içinde, zaten bildiğimiz aşırı düşük kütleli beyaz cücelerin çoğuyla aynı görünecek.”
Milisaniye pulsarları her saniyede yüzlerce kez döner. Bir yoldaştan, bu durumda beyaz cüceye dönüşen yıldızdan madde toplayarak döndürülürler. Milisaniyelik pulsarların çoğu, dönen nötron yıldızından çıkan yüklü parçacıkların bir akışı olan pulsar rüzgarı, eşlik eden bir yıldızdan yayılan malzeme ile çarpıştığında, genellikle gama ışınları ve X-ışınları yayar.
Yaklaşık 80 son derece düşük kütleli beyaz cüce bilinmektedir, ancak Swihart, “Bu, muhtemelen bir nötron yıldızının yörüngesinde dönen aşırı düşük kütleli bir beyaz cücenin ilk habercisidir” diyor. Sonuç olarak, 4FGL J1120.0-2204, bu dönüş sürecinin arka ucuna benzersiz bir bakıştır. Keşfedilen diğer tüm beyaz cüce-pulsar ikili dosyaları, dönme aşamasını çoktan geçmiş durumda.
Swihart, “İlişkilendirilmemiş Fermi gama ışını kaynaklarını hedefleyen SOAR Teleskobu ile takip spektroskopisi, arkadaşın bir şeyin yörüngesinde döndüğünü görmemizi sağladı” diyor. “Bu gözlemler olmadan, bu heyecan verici sistemi bulamazdık.”
Referans: Samuel J. Swihart, Jay Strader, Elias Aydi, Laura Chomiuk, Kristen C. Dage, Adam “4FGL J1120.0–2204: Son Derece Düşük Kütle Proto-Beyaz Cüce ile Eşsiz Bir Gama Işını Parlak Nötron Yıldızı İkilisi” Kawash, Kirill V. Sokolovsky, Elizabeth C. Ferrara, Kabul Edildi, Astrofizik Dergisi.
arXiv:2201.03589
Ekip, Samuel J. Swihart (Ulusal Araştırma Konseyi Araştırma Görevlisi, Ulusal Bilimler Akademisi ve ABD Deniz Araştırma Laboratuvarı, Washington, DC), Jay Strader (Veri Yoğun ve Zaman Alanı Astronomi Merkezi, Fizik ve Astronomi Bölümü, Michigan’dan oluşur. Eyalet Üniversitesi), Elias Aydi (Fizik Bölümü, McGill Üniversitesi, Kanada), Laura Chomiuk (McGill Uzay Enstitüsü, McGill Üniversitesi, Kanada), Kristen C. Dage (McGill Uzay Enstitüsü ve Fizik Bölümü, McGill Üniversitesi, Kanada), Adam Kawash (Veri Yoğun ve Zaman Alanlı Astronomi Merkezi, Michigan Eyalet Üniversitesi Fizik ve Astronomi Bölümü), Kirill V. Sokolovsky (Veri Yoğun ve Zaman Alanlı Astronomi Merkezi, Fizik ve Astronomi Bölümü, Michigan Eyalet Üniversitesi) ve Elizabeth C. Ferrara (Maryland Üniversitesi Astronomi Bölümü ve NASA Goddard Uzay Uçuş Merkezi’nde Keşif ve Uzay Araştırmaları Merkezi (CRESST)).