Bir kara dul pulsarını ve onun küçük yıldız yoldaşını betimleyen animasyon. Kredi: NASA’nın Goddard Uzay Uçuş Merkezi/Cruz deWilde
Merkezin yakınında ortaya çıkmış olabilecek sistem, Samanyoluüçüncü bir yıldız arkadaşı tarafından yörüngede.
Yakındaki bir yıldızın parlaması çizdi MİT gökbilimciler, Dünya’dan 3.000 ışıkyılı uzaklıkta yeni ve gizemli bir sisteme. Garip yıldız tuhaflığı, yeni bir “kara dul ikilisi” – hızla dönen bir nötron yıldızı ya da pulsarBu, araknid adaşının eşine yaptığı gibi, daire çizerek ve daha küçük bir yoldaş yıldızı yavaş yavaş tüketiyor.
Samanyolu’nda gökbilimcilerin bildiği yaklaşık iki düzine kara dul ikili dosyası var. ZTF J1406+1222 adlı bu en yeni aday, pulsar ve yoldaş yıldızının her 62 dakikada bir birbirlerinin etrafında dönmesiyle, şimdiye kadar tanımlanmış en kısa yörünge periyoduna sahip. Sistem özellikle olağandışıdır, çünkü her 10.000 yılda bir iki iç yıldızın etrafında dönen üçüncü, çok uzaklarda bir yıldıza ev sahipliği yapar.
Bu muhtemel üçlü kara dul, böyle bir sistemin nasıl oluşmuş olabileceğine dair soruları gündeme getiriyor. MIT ekibi, gözlemlerine dayanarak bir başlangıç hikayesi öneriyor: Çoğu kara dul ikili dosyasında olduğu gibi, üçlü sistem muhtemelen küresel bir küme olarak bilinen yoğun bir eski yıldız takımyıldızından ortaya çıktı. Bu özel küme, Samanyolu’nun merkezine doğru sürüklenmiş olabilir. Kara delik üçlü kara dulu olduğu gibi bırakırken kümeyi ayırmak için yeterliydi.
Bir kara dul pulsarının ve onun yıldız yoldaşının resimli bir görünümü. Pulsarın gama ışını emisyonları (macenta) yıldızın bakan tarafını (turuncu) güçlü bir şekilde ısıtır. Pulsar, eşini yavaş yavaş buharlaştırıyor. Kredi: NASA’nın Goddard Uzay Uçuş Merkezi/Cruz deWilde
MIT Fizik Bölümü’nde Pappalardo Doktora Sonrası Araştırma Görevlisi olan Kevin Burdge, “Bu karmaşık bir doğum senaryosu” diyor. “Bu sistem muhtemelen Samanyolu’nda güneşten daha uzun süredir dolaşıyor.”
Burdge, dergide bugün (4 Mayıs 2022) yayınlanan bir çalışmanın yazarıdır. Doğa Bu, ekibin keşfini detaylandırıyor. Araştırmacılar üçlü sistemi tespit etmek için yeni bir yaklaşım kullandılar. Kara dul ikili dosyalarının çoğu, merkezi pulsar tarafından yayılan gama ve X-ışını radyasyonu yoluyla bulunurken, ekip, ZTF J1406+1222’yi tespit etmek için görünür ışık ve özellikle ikilinin eşlik eden yıldızından gelen yanıp sönmeyi kullandı.
Burdge, “Bu sistem, kara dullar açısından gerçekten benzersiz, çünkü onu görünür ışıkla ve geniş yoldaşı ve galaktik merkezden geldiği gerçeği nedeniyle bulduk” diyor. “Hala bu konuda anlamadığımız çok şey var. Ancak bu sistemleri gökyüzünde aramak için yeni bir yolumuz var.”
Çalışmanın ortak yazarları, aşağıdakiler de dahil olmak üzere birden fazla kurumdan işbirlikçidir. Warwick ÜniversitesiCaltech, Washington ÜniversitesiMcGill Üniversitesi ve Maryland Üniversitesi.
Gündüz ve gece
Kara dul ikili dosyaları, büyük yıldızların çökmüş çekirdekleri olan hızla dönen nötron yıldızları olan pulsarlar tarafından desteklenmektedir. Pulsarların baş döndürücü bir dönme periyodu vardır, birkaç milisaniyede bir dönerler ve bu süreçte yüksek enerjili gama ve X-ışınları yayarlar.
Normalde, pulsarlar büyük miktarda enerji yaktıkları için dönerler ve hızla ölürler. Ancak arada sırada geçen bir yıldız, bir pulsar’a yeni bir hayat verebilir. Bir yıldız yaklaştıkça, pulsarın yerçekimi, maddeyi yıldızdan çeker ve bu da pulsarı geri döndürmek için yeni enerji sağlar. “Geri dönüştürülmüş” pulsar daha sonra yıldızı daha da soyan ve sonunda onu yok eden enerjiyi yeniden yaymaya başlar.
Burdge, “Bu sistemlere, tıpkı örümceğin eşini yediği gibi, pulsarın onu geri dönüştüren şeyi nasıl tükettiğinden dolayı kara dul deniyor” diyor.
Bugüne kadarki her kara dul ikilisi, pulsardan gama ve X-ışını flaşları aracılığıyla tespit edildi. Bir ilk olarak, Burdge, eşlik eden yıldızın optik yanıp sönmesi yoluyla ZTF J1406+1222 ile karşılaştı.
Yoldaş yıldızın gündüz tarafının – sürekli olarak pulsar’a bakan tarafı – pulsardan aldığı sürekli yüksek enerjili radyasyon nedeniyle gece tarafından çok daha sıcak olabileceği ortaya çıktı.
Burdge, “Doğrudan pulsarı aramak yerine, onun pişirdiği yıldızı aramayı deneyin diye düşündüm” diye açıklıyor.
Gökbilimciler, parlaklığı periyodik olarak büyük miktarda değişen bir yıldız gözlemlerlerse, bunun bir pulsar ile ikili bir sistemde olduğuna dair güçlü bir işaret olacağını düşündü.
yıldız hareketi
Bu teoriyi test etmek için Burdge ve meslektaşları, gece gökyüzünün geniş alan görüntülerini alan Kaliforniya merkezli bir gözlemevi olan Zwicky Geçici Tesis tarafından alınan optik verileri incelediler. Ekip, yıldızların parlaklığını, yaklaşık bir saat veya daha kısa bir zaman ölçeğinde, herhangi birinin 10 veya daha fazla faktörle çarpıcı bir şekilde değişip değişmediğini görmek için inceledi – bir pulsarın etrafında sıkıca dönen bir yoldaş yıldızın varlığını gösteren işaretler.
Ekip, bilinen bir düzine kara dul ikili dosyasını seçebildi ve yeni yöntemin doğruluğunu doğruladı. kesinlik. Daha sonra, parlaklığı her 62 dakikada bir 13 kat değişen bir yıldız tespit ettiler; bu, muhtemelen ZTF J1406+1222 olarak etiketledikleri yeni bir kara dul ikili dosyasının parçası olduğunu gösteriyor.
Avrupa Uzay Ajansı tarafından işletilen ve gökyüzündeki yıldızların konumu ve hareketinin kesin ölçümlerini tutan bir uzay teleskobu olan Gaia tarafından alınan gözlemlerde yıldıza baktılar. Sloan Dijital Gökyüzü Araştırması’ndan alınan onlarca yıllık yıldız ölçümlerine bakıldığında ekip, ikili sistemin başka bir uzak yıldız tarafından takip edildiğini buldu. Hesaplamalarına bakılırsa, bu üçüncü yıldız her 10.000 yılda bir iç ikili sistemin etrafında dönüyor gibi görünüyordu.
Merakla, gökbilimciler, kara dulların doğrulanmasının tipik yolu olan ikili sistemde pulsardan doğrudan gama veya X-ışını emisyonlarını tespit etmediler. Bu nedenle ZTF J1406+1222, ekibin gelecekteki gözlemlerle doğrulamayı umduğu bir kara dul ikili dosyası olarak kabul edilir.
Burdge, “Kesin olarak bildiğimiz tek şey, gündüz tarafı gece tarafından çok daha sıcak olan ve her 62 dakikada bir bir yörüngede dönen bir yıldız gördüğümüzdür” diyor. “Her şey onun bir kara dul ikili dosyası olduğuna işaret ediyor gibi görünüyor. Ancak bununla ilgili birkaç tuhaf şey var, bu yüzden tamamen yeni bir şey olması mümkün.”
Ekip, gökyüzündeki daha fazla nötron yıldızını ve kara dulları aydınlatmak için optik tekniği uygulamanın yanı sıra yeni sistemi gözlemlemeye devam etmeyi planlıyor.
Referans: Kevin B. Burdge, Thomas R. Marsh, Jim Fuller, Eric C. Bellm, Ilaria Caiazzo, Deepto Chakrabarty, Michael W. Coughlin, Kishalay De tarafından “Geniş bir hiyerarşik üçlüde 62 dakikalık yörünge periyodu kara dul ikili” , VS Dhillon, Matthew J. Graham, Pablo Rodríguez-Gil, Amruta D. Jaodand, David L. Kaplan, Erin Kara, Albert KH Kong, SR Kulkarni, Kwan-Lok Li, SP Littlefair, Walid A. Majid, Przemek Mróz, Aaron B. Pearlman, ES Phinney, Jan van Roestel, Robert A. Simcoe, Igor Andreoni, Andrew J. Drake, Richard G. Dekany, Dmitry A. Duev, Erik C. Kool, Ashish A. Mahabal, Michael S. Medford, Reed Riddle ve Thomas A. Prince, 4 Mayıs 2022, Doğa.
DOI: 10.1038/s41586-022-04551-1
Bu araştırma kısmen Ulusal Bilim Vakfı tarafından desteklenmiştir.