Bir sanatçının magnetar patlaması izlenimi. Kredi: NASA’nın Goddard Uzay Uçuş Merkezi
2020’de bir yıldızın ani yavaşlaması, “anti-glitch” teorisini test etme fırsatı sunuyor.
5 Ekim 2020’de, gezegenimizden yaklaşık 30.000 ışıkyılı uzaklıkta bulunan, çoktan ölmüş bir yıldızın hızla dönen bir kalıntısı, ani bir hız değişikliği yaşadı. Kozmik bir anda dönüşü yavaşladı. Ve birkaç gün sonra aniden radyo dalgaları yaymaya başladı.
Rice Üniversitesi astrofizikçisi Matthew Baring ve ekibi, son derece manyetik olan SGR 1935+2154’ün alışılmadık yavaşlamasının veya “anti-glitch”inin nedeni hakkında yeni bir teoriyi test edebildi. nötron yıldızı özel yörüngeli teleskoplardan zamanında yapılan ölçümler nedeniyle magnetar olarak anılır.
Nature Astronomy’de bu ay yayınlanan bir çalışmada Baring ve ortak yazarlar, X-ışını verilerini kullandılar. Avrupa Uzay AjansıX-ışını Çoklu Ayna Misyonu (XMM-Newton) ve NASAMagnetar’ın dönüşünü analiz etmek için Nötron Yıldızı İç Kompozisyon Kaşifi’ni (NICER) kullanın. Ani yavaşlamanın, yıldızın yüzeyinde büyük parçacıklardan oluşan bir “rüzgarı” uzaya püskürten volkan benzeri bir kırılmadan kaynaklanabileceğini gösterdiler.
Araştırma, böyle bir rüzgarın yıldızın manyetik alanlarını nasıl değiştirebileceğini, daha sonra Çin’in Beş Yüz Metrelik Açıklıklı Küresel Teleskobu (FAST) tarafından ölçülen radyo emisyonlarını açması muhtemel tohumlama koşullarını nasıl değiştirebileceğini belirledi.
Matthew Baring, Rice Üniversitesi’nde fizik ve astronomi profesörüdür. Kredi bilgileri: Henry Baring
Fizik ve astronomi profesörü Baring, “İnsanlar, nötron yıldızlarının yüzeylerinde volkanlara eşdeğer olabileceğini düşünüyor” dedi. “Bulgularımız, durumun böyle olabileceğini ve bu durumda, kırılmanın büyük olasılıkla yıldızın manyetik kutbunda veya yakınında olduğunu gösteriyor.”
SGR 1935+2154 ve diğer magnetarlar, bir tür nötron yıldızıdır, ölü bir yıldızın yoğun yerçekimi altında çökmüş kompakt kalıntılarıdır. Yaklaşık bir düzine mil genişliğinde ve bir çekirdeğin yoğunluğu kadar atommagnetarlar birkaç saniyede bir döner ve evrendeki en yoğun manyetik alanlara sahiptir.
Magnetarlar, X ışınları ve ara sıra radyo dalgaları ve gama ışınları dahil olmak üzere yoğun radyasyon yayarlar. Gökbilimciler, bu emisyonlardan olağandışı yıldızlar hakkında pek çok şeyi deşifre edebilirler. Örneğin fizikçiler, X-ışınlarının darbelerini sayarak bir magnetarın dönme periyodunu veya Dünya’nın bir günde yaptığı gibi bir tam dönüş yapmak için geçen süreyi hesaplayabilirler. Magnetarların dönme periyotları tipik olarak yavaşça değişir ve saniyede tek bir dönüşle yavaşlaması on binlerce yıl alır.
Baring, aksaklıkların genellikle yıldızın derinliklerindeki ani kaymalardan kaynaklanan dönme hızındaki ani artışlar olduğunu söyledi.
“Çoğu aksaklıkta, titreşim süresi kısalıyor, bu da yıldızın eskisinden biraz daha hızlı döndüğü anlamına geliyor” dedi. “Ders kitabı açıklaması, zamanla, yıldızın dış, manyetize edilmiş katmanlarının yavaşladığı, ancak iç, manyetize olmayan çekirdeğin yavaşlamadığı şeklindedir. Bu, bu iki bölge arasındaki sınırda bir stres birikmesine yol açar ve bir aksaklık, daha hızlı dönen çekirdekten daha yavaş dönen kabuğa ani bir dönme enerjisi aktarımına işaret eder.
Magnetarların ani dönüş yavaşlamaları çok nadirdir. Gökbilimciler, Ekim 2020 olayı da dahil olmak üzere yalnızca üç “anti-glitch” kaydetti.
Aksaklıklar rutin olarak yıldızın içindeki değişikliklerle açıklanabilirken, anti-glitches muhtemelen açıklanamaz. Baring’in teorisi, bunların yıldızın yüzeyindeki ve etrafındaki uzaydaki değişikliklerden kaynaklandığı varsayımına dayanmaktadır. Yeni makalede, o ve ortak yazarları, Ekim 2020 anti-glitch’ten ölçülen sonuçları açıklamak için volkan kaynaklı bir rüzgar modeli oluşturdular.
Baring, modelin dönme yavaşlamasını hesaba katmak için yalnızca standart fiziği, özellikle açısal momentumdaki değişiklikleri ve enerjinin korunumunu kullandığını söyledi.
“Yıldızdan birkaç saat yayılan güçlü, büyük bir parçacık rüzgarı, dönüş periyodunun düşmesi için gerekli koşulları oluşturabilir” dedi. “Hesaplamalarımız, böyle bir rüzgarın nötron yıldızı dışındaki manyetik alanın geometrisini değiştirme gücüne sahip olacağını gösterdi.”
Rüptür volkan benzeri bir oluşum olabilir, çünkü “X-ışını titreşiminin genel özellikleri muhtemelen rüzgarın yüzeydeki yerel bir bölgeden fırlatılmasını gerektiriyor” dedi.
“Ekim 2020 etkinliğini benzersiz kılan şey, anti-glitch’ten sadece birkaç gün sonra magnetardan hızlı bir radyo patlamasının yanı sıra kısa bir süre sonra darbeli, geçici radyo emisyonunun açılmasıydı” dedi. “Yalnızca bir avuç geçici darbeli radyo manyetarını gördük ve bu, bir anti-glitch ile neredeyse eş zamanlı bir magnetarın radyo açılmasını ilk kez görüyoruz.”
Baring, bu zamanlama çakışmasının, arıza önleyici ve radyo emisyonlarının aynı olaydan kaynaklandığını öne sürdüğünü ve volkanizma modeliyle ilgili ek çalışmaların daha fazla cevap sağlayacağını umduğunu savundu.
“Rüzgar yorumu, radyo emisyonunun neden devreye girdiğini anlamak için bir yol sağlıyor” dedi. “Daha önce sahip olmadığımız yeni bilgiler sağlıyor.”
Referans: G. Younes, MG Baring, AK Harding, T. Enoto, Z. Wadiasingh, AB Pearlman, WCG Ho, S. Guillot , Z. Arzoumanian, A. Borghese, K. Gendreau, E. Göğüş, T. Güver, AJ van der Horst, C.-P. Hu, GK Jaisawal, C. Kouveliotou, L. Lin ve WA Majid, 12 Ocak 2023, Doğa Astronomisi.
DOI: 10.1038/s41550-022-01865-y
Çalışma Ulusal Bilim Vakfı, Japonya’nın RIKEN İleri Bilim Enstitüsü ve Tayvan’ın Bilim ve Teknoloji Bakanlığı tarafından finanse edildi.