Ölen yıldızların kozaları hızlı mavi optik geçişleri açıklayabilir

2018’de keşfedildiklerinden beri, hızlı mavi optik geçişler (FBOT’ler) hem gözlemsel hem de teorik astrofizikçileri tamamen şaşırttı ve tamamen şaşırttı.

O kadar sıcak ki mavi parlıyorlar, bu gizemli nesneler evrendeki bilinen en parlak optik fenomendir. Ancak şimdiye kadar keşfedilen sadece birkaçı ile FBOT’ların kökenleri belirsiz kaldı.

Şimdi bir Northwestern Üniversitesi astrofizik ekibi, bu meraklı anomalilerin kökeni için yeni ve cesur bir açıklama sunuyor. Yeni bir model kullanan astrofizikçiler, FBOT’ların ölmekte olan yıldızların fırlattığı jetleri çevreleyen aktif olarak soğuyan kozalardan kaynaklanabileceğine inanıyorlar. FBOT’larla ilgili tüm gözlemlerle tamamen tutarlı olan ilk astrofizik modelini işaret ediyor.

Araştırma, 11 Nisan’da yayınlandı. Kraliyet Astronomi Derneği’nin Aylık Bildirimleri.

Devasa bir yıldız çökerken, ışık hızına yakın hızlarda enkaz çıkışları başlatabilir. Bu çıkışlar veya jetler, jet etrafında bir “koza” oluşturmak için ölmekte olan yıldızın çöken katmanlarına çarpar. Yeni model, jet kozayı dışa doğru – çöken yıldızın çekirdeğinden uzağa – ittiğinde soğuduğunu ve gözlemlenen bir FBOT emisyonu olarak ısıyı serbest bıraktığını gösteriyor.

Araştırmayı yöneten Northwestern’den Ore Gottlieb, “Bir jet bir yıldızın derinliklerinde başlar ve sonra kaçmak için dışarı çıkar” dedi. “Jet yıldızın içinden geçerken koza olarak bilinen geniş bir yapı oluşturur. Koza jeti sarar ve jet yıldızdan kaçtıktan sonra bile bunu yapmaya devam eder, bu koza jetle birlikte kaçar. Hesapladığımızda Koza ne kadar enerjiye sahipse, bir FBOT kadar güçlü olduğu ortaya çıktı.”

Gottlieb, Northwestern’in Astrofizikte Disiplinlerarası Keşif ve Araştırma Merkezi’nde (CIERA) bir Rothschild Üyesidir. Makaleyi, Northwestern’deki Weinberg Sanat ve Bilim Koleji’nde fizik ve astronomi yardımcı doçenti olan CIERA üyesi Sasha Tchekovskoy ile birlikte yazdı.

hidrojen sorunu

FBOT’lar (telaffuz edilen F-bot), başlangıçta optik dalga boyunda tespit edilen bir tür kozmik patlamadır. Adından da anlaşılacağı gibi, geçici olaylar neredeyse göründükleri kadar çabuk kaybolur. FBOT’lar birkaç gün içinde en yüksek parlaklığa ulaşır ve ardından hızla söner; standart süpernovaların yükselmesi ve bozulmasından çok daha hızlıdır.

Sadece dört yıl önce FBOT’ları keşfettikten sonra, astrofizikçiler gizemli olayların başka bir geçici sınıfla ilgili olup olmadığını merak ettiler: gama ışını patlamaları (GRB’ler). Tüm dalga boylarında en güçlü ve en parlak patlamalar olan GRB’ler, ölmekte olan yıldızlarla da ilişkilidir. Devasa bir yıldız yakıtını tüketip bir kara deliğe çöktüğünde, güçlü bir gama ışını emisyonu üretmek için jetler fırlatır.

Gottlieb, “GRB’lerin ve FBOT’ların ilişkili olabileceğini düşünmemizin nedeni, her ikisinin de çok hızlı olması – ışık hızına yakın hareket etmesi – ve her ikisinin de asimetrik şekilli olması, yıldızın küresel şeklini kırmasıdır.” Dedi. “Ama bir sorun vardı. GRB üreten yıldızlarda hidrojen yok. GRB’lerde hidrojen belirtisi görmüyoruz, oysa FBOT’larda her yerde hidrojen görüyoruz. Dolayısıyla, aynı fenomen olamaz.”

Gottlieb ve ortak yazarları, yeni modellerini kullanarak bu soruna bir yanıt bulmuş olabileceklerini düşünüyorlar. Hidrojen açısından zengin yıldızlar, hidrojeni en dış katmanlarında barındırma eğilimindedir – bir jetin nüfuz edemeyeceği kadar kalın bir katman.

Gottlieb, “Temelde, yıldız jetin delip geçemeyeceği kadar büyük olurdu.” Dedi. “Yani jet asla yıldızdan dışarı çıkamayacak ve bu yüzden bir GRB üretemez. Ancak bu yıldızlarda ölmekte olan jet tüm enerjisini yıldızdan kaçmanın tek bileşeni olan kozaya aktarır. Koza, hidrojen içeren FBOT emisyonları yayacaktır. Bu, modelimizin tüm FBOT gözlemleriyle tamamen tutarlı olduğu başka bir alandır.”

Resmi bir araya getirmek

FBOT’lar optik dalga boylarında parlak bir şekilde parlasalar da, radyo dalgaları ve X-ışınları da yayarlar. Gottlieb’in modeli de bunları açıklıyor.

Koza, yıldızı çevreleyen yoğun gazla etkileşime girdiğinde, bu etkileşim bir radyo emisyonu salmak için yıldız malzemesini ısıtır. Ve koza (çökmüş yıldızdan oluşan) kara delikten yeterince uzağa genişlediğinde, kara delikten X-ışınları sızabilir. X-ışınları, FBOT olayının tam bir resmini oluşturmak için radyo ve optik ışığı birleştirir.

Gottlieb, ekibinin bulgularından cesaret alırken, FBOT’ların gizemli kökenlerini kesin olarak anlayabilmemiz için daha fazla gözlem ve modele ihtiyaç olduğunu söylüyor.

Gottlieb, “Bu yeni bir geçici olay sınıfı ve onlar hakkında çok az şey biliyoruz.” Dedi. “Bu patlamaları tam olarak anlayabilmemiz için daha erken evrimlerini tespit etmemiz gerekiyor. Ancak modelimiz süpernovalar, GRB’ler ve FBOT’lar arasında bir çizgi çekebiliyor ve bence çok zarif.”

Tchekovskoy, “Bu çalışma, FBOT’ların daha gelişmiş simülasyonlarının yolunu açıyor.” Dedi. “Bu yeni nesil model, merkezi kara deliğin fiziğini doğrudan gözlemlenebilirlere bağlamamıza izin verecek ve aksi takdirde FBOT merkezi motorunun gizli fiziğini ortaya çıkarmamızı sağlayacak.”