On Milyarda Bir İkili Yıldız Sistemi – Tanımlanan İlk Kilonova Ata Sistemi

SMARTS 1,5 metrelik Teleskobu kullanan gökbilimciler, on milyarda bir ikili yıldız sistemi ortaya çıkardı.

NSF’lerin bir Programı olan Şili’deki Cerro Tololo Amerikalar Arası Gözlemevinde SMARTS 1,5 metrelik Teleskobu kullanan gökbilimciler NOIRLab, olağanüstü derecede nadir bir ikili yıldız sisteminin ilk örneğini ortaya çıkardı; bu sistem, sonunda bir kilonovayı tetiklemek için tüm doğru koşullara sahip – nötron yıldızlarının çarpışmasıyla yaratılan ultra güçlü, altın üreten patlama. Böyle bir düzenleme o kadar nadirdir ki, tüm dünyada bu türden yalnızca 10 kadar sistemin var olduğu düşünülmektedir. Samanyolu Gökada. Bulgular bugün (1 Şubat 2013) dergide yayınlandı Doğa.

CPD-29 2176 olarak bilinen bu sıra dışı sistem, Dünya’dan yaklaşık 11.400 ışıkyılı uzaklıkta bulunuyor. İlk olarak tarafından tanımlandı NASANeil Gehrels Swift Gözlemevi. Daha sonra SMARTS 1,5 metrelik Teleskop ile yapılan gözlemler, astronomların bu sistemi oluşturan yıldızların yörünge özelliklerini ve türlerini çıkarmasına olanak sağladı. nötron yıldızı ultra sıyrılmış bir süpernova ve kendisi de ultra sıyrılmış bir süpernova olma sürecinde olan yakın yörüngedeki büyük kütleli bir yıldız tarafından yaratılmıştır.

Ultra sıyrılmış bir süpernova, dış atmosferinin büyük bir kısmı bir eşlik eden yıldız tarafından sıyrılmış olan büyük bir yıldızın ömrünün sonundaki patlamasıdır. Bu süpernova sınıfı, aksi takdirde yakındaki bir yoldaş yıldızı sistemden “kovacak” geleneksel bir süpernovanın patlayıcı gücünden yoksundur.

Bu infografik, ilk doğrulanmış kilonova atası olan yıldız sistemi CPD-29 2176’nın evrimini göstermektedir. Aşama 1, ikili yıldız sisteminde iki büyük mavi yıldız oluşur. Aşama 2, iki yıldızdan daha büyüğü ömrünün sonuna yaklaşıyor. 3. Aşama, iki yıldızdan daha küçüğü, daha büyük, daha olgun arkadaşından materyali çeker ve onu dış atmosferinin çoğundan sıyırır. 4. Aşama, daha büyük yıldız, ultra-sıyrılmış bir süpernova oluşturur, bir yıldızın ömrünün sonuna doğru patlaması, daha normal bir süpernovadan daha az “tekme” ile gerçekleşir. Aşama 5, şu anda gökbilimciler tarafından gözlemlendiği gibi, önceki süpernovadan kaynaklanan nötron yıldızı, ikili çift üzerindeki tabloları çevirerek, arkadaşından malzeme çekmeye başlar. 7. Aşama, dış atmosferinin büyük bir kısmının kaybedilmesiyle birlikte, eşlik eden yıldız da ultra-sıyrılmış bir süpernovaya maruz kalır. Bu aşama yaklaşık bir milyon yıl içinde gerçekleşecek. Aşama 7, karşılıklı yakın yörüngede bulunan bir çift nötron yıldızı, bir zamanlar iki büyük yıldızın olduğu yerde şimdi duruyor. Aşama 8, iki nötron yıldızı birbirine doğru sarmal hareket ederek yörünge enerjilerini zayıf yerçekimi radyasyonu olarak bırakır. Aşama 9, bu sistemin son aşaması, her iki nötron yıldızı çarpışarak Evrenimizdeki ağır elementlerin kozmik fabrikası olan güçlü bir kilonova üretir. Kredi: CTIO/NOIRLab/NSF/AURA/P. Marenfeld

“Mevcut nötron yıldızı, arkadaşını sistemden çıkarmadan oluşmalıdır. Makalenin baş yazarı ve Embry-Riddle Havacılık Üniversitesi’nden Noel D. Richardson, “Ultra sıyrılmış bir süpernova, bu yoldaş yıldızların neden bu kadar dar bir yörüngede olduklarının en iyi açıklamasıdır” dedi. “Bir gün bir kilonova yaratmak için, diğer yıldızın da ultra-sıyrılmış bir süpernova olarak patlaması gerekecek, böylece iki nötron yıldızı sonunda çarpışabilir ve birleşebilir.”

İnanılmaz derecede nadir bir kozmik tuhaflığın keşfini temsil etmenin yanı sıra, bunun gibi kilonova progenitör sistemlerini bulmak ve incelemek, astronomların kilonovaların nasıl oluştuğunun gizemini çözmelerine yardımcı olabilir ve Evrendeki en ağır elementlerin kökenine ışık tutabilir.

NOIRLab astronomu ve ortak yazar André-Nicolas Chené, “Uzun bir süredir gökbilimciler, sonunda bir kilonovaya yol açabilecek kesin koşullar hakkında spekülasyon yaptılar” dedi. “Bu yeni sonuçlar, en azından bazı durumlarda, iki kardeş nötron yıldızının, biri klasik bir süpernova patlaması olmadan oluşturulduğunda birleşebileceğini gösteriyor.”

Bununla birlikte, böyle alışılmadık bir sistem üretmek uzun ve olası olmayan bir süreçtir. “Samanyolu’nun en az 100 milyar yıldız ve muhtemelen yüz milyarlarca daha fazla yıldız içerdiğini biliyoruz. Bu olağanüstü ikili sistem, esasen on milyarda bir sistemdir,” dedi Chené. “Çalışmamızdan önce, Samanyolu gibi sarmal bir gökadada bu türden yalnızca bir veya iki sistemin var olması gerektiği tahmin ediliyordu.”

Bu sistem sonunda bir kilonova oluşturmak için gereken tüm doğru şeylere sahip olsa da, bu olayı incelemek geleceğin astronomlarına kalmış olacak. Devasa yıldızın devasa bir süpernova patlaması olarak yaşamını sona erdirmesi ve geride ikinci bir nötron yıldızı bırakması en az bir milyon yıl alacak. Bu yeni yıldız kalıntısı ve önceden var olan nötron yıldızı, daha sonra kozmik bir balede yavaş yavaş bir araya gelmeli ve yerçekimi radyasyonu olarak yörünge enerjilerini yavaşça kaybetmelidir.

Sonunda birleştiklerinde ortaya çıkan kilonova patlaması çok daha güçlü üretecek. yerçekimi dalgaları ve ardında gümüş ve altın da dahil olmak üzere çok miktarda ağır element bırakıyor.

Richardson, “Bu sistem, bazı nötron yıldızlarının yalnızca küçük bir süpernova vuruşuyla oluştuğunu ortaya koyuyor” dedi. “CPD-29 2176 gibi sistemlerin artan popülasyonunu anladığımızda, bazı yıldız ölümlerinin ne kadar sakin olabileceği ve bu yıldızların geleneksel süpernovalar olmadan ölüp ölemeyeceği konusunda fikir edineceğiz.”

Referans: “Ultra soyulmuş bir süpernovadan türeyen yüksek kütleli bir X-ışın ikilisi” 1 Şubat 2023, Doğa.
DOI: 10.1038/s41586-022-05618-9

Ekip, Noel D. Richardson (Embry-Riddle Havacılık Üniversitesi), Clarissa Pavao (Embry-Riddle Havacılık Üniversitesi), Jan J. Eldridge (Auckland Üniversitesi), Herbert Pablo (Amerikan Değişken Yıldız Gözlemcileri Derneği), André- Nicolas Chené (NSF’nin NOIRLab/Gemini Gözlemevi), Peter Wysocki (Georgia Eyalet Üniversitesi), Douglas R. Gies (Georgia Eyalet Üniversitesi), Georges Younes (George Washington Üniversitesi) ve Jeremy Hare (NASA Goddard Uzay Uçuş Merkezi).

NSF’nin ABD’nin yer tabanlı optik-kızılötesi astronomi merkezi olan NOIRLab’i, Uluslararası Gemini Gözlemevi’ni (NSF, NRC–Kanada, ANID–Şili, MCTIC–Brezilya, MINCyT–Arjantin ve KASI–Kore Cumhuriyeti’nin bir tesisi) işletmektedir. Kitt Peak Ulusal Gözlemevi (KPNO), Cerro Tololo Inter-Amerikan Gözlemevi (CTIO), Toplum Bilim ve Veri Merkezi (CSDC) ve Vera C. Rubin Gözlemevi (Enerji Bakanlığı’nın SLAC Ulusal Hızlandırıcı Laboratuvarı ile işbirliği içinde işletilmektedir). NSF ile bir işbirliği anlaşması kapsamında Astronomi Araştırma Üniversiteleri Birliği (AURA) tarafından yönetilmektedir ve merkezi Tucson, Arizona’dadır. Astronomi topluluğu, Arizona’daki Iolkam Du’ag (Kitt Peak), Hawai’i’deki Maunakea ve Şili’deki Cerro Tololo ve Cerro Pachón’da astronomik araştırma yapma fırsatına sahip olmaktan onur duyar. Bu sitelerin sırasıyla Tohono O’odham Nation’a, Yerli Hawai topluluğuna ve Şili’deki yerel topluluklara karşı sahip olduğu çok önemli kültürel rolü ve saygıyı tanıyor ve kabul ediyoruz.