Ultra parlak bir X-ışın kaynağının bu örneğinde, iki sıcak gaz nehri bir nötron yıldızının yüzeyine çekiliyor. Yeşil renkle gösterilen güçlü manyetik alanlar, nötron yıldızlarının yüzeyinin yakınındaki madde ve ışık etkileşimini değiştirerek ne kadar parlak olabileceklerini artırabilir. Kredi: NASA/JPL-Caltech
NuSTAR) has collected data showing that Ultra-luminous X-ray sources (ULXs) can exceed the Eddington limit, traditionally viewed as the maximum possible brightness for an object. The phenomenon might be due to powerful magnetic fields reshaping absorbed atoms, allowing neutron stars like M87 X-2 to accumulate more mass and emit more light than previously thought possible.
At the extreme end of astrophysics, there are all sorts of phenomena that seem to be counter-intuitive. For example, how can an object not possibly get any brighter? For a long time, this limit, known as the Eddington limit, was thought to be an upper bound on how bright an object could be, and it was directly correlated with the mass of that object. But observations showed that some objects were even brighter than this theoretical limit, and now data collected by NASA’s Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR) confirms that these objects are, in fact, breaking the Eddington limit. But why?
Illustration of the NuSTAR spacecraft, which has a 30-foot (10 meter) mast that separates the optics modules (right) from the detectors in the focal plane (left). This separation is necessary for the method used to detect X-rays. Credit: NASA/JPL-Caltech
The simple answer is magnetic fields. Or at least that is the most likely answer. Unfortunately, the only way to test this answer is by observing astronomical objects, as the magnetic fields around these Ultra-luminous X-ray sources (ULXs) are billions of times stronger than anything we could produce on Earth.
Luckily, the universe is a vast place, so there are plenty of ULXs to look at to determine whether magnetic fields are the cause, but first, it’s essential to understand what causes the limit in the first place.
Çalışmanın bazı bulgularının tartışıldığı video.
Güneş yolculuğu kavramına aşina olan herkes, fotonların bir nesneye çarptığında basınç uygulayabileceğini bilir. Çok fazla baskı olmayabilir, ama en azından biraz. ULX’ler spektrumun daha parlak olan ucuna geldiklerinde, o kadar çok foton yayarlar ki, bu fotonlardan gelen basınç, bu fotonların kaynağı olan gazı ve tozu uzaklaştırmalı, beslemelerini durdurmalıdır ve böylece nesneyi karartmalıdır.
Bazı nesnelerin neden daha parlak görünebileceğine dair çeşitli açıklamalar yapılmıştır. En yaygın olanlardan biri, birçok ULX’in güçlü bir şekilde yönlü olmasıdır. Bu durumlarda, bir “rüzgar” kaynak nesnenin etrafında bir koni yapısı oluşturur ve fotonları belirli bir yöne iter. Bu yön Dünya’yı gösteriyorsa, nesne Eddington sınırından daha parlak görünürdü.
Ancak yeni çalışma farklı bir açıklama sunuyor. 2014 yılında başlangıçta bir nötron yıldızı olduğu bulunan bir nesne üzerinde NuSTAR’dan alınan verileri kullandı. M82 X-2 adlı nesne, böylece tüm ULX’lerin kara delikler olması gerektiğine dair önceki bir teoriyi çürüttü. Nötron yıldızları, kara deliklerden biraz daha az kütlelidir, ancak yine de çevrelerindeki herhangi bir parçacığı buharlaştıran muazzam bir yerçekimsel çekime sahiptir. Bu buharlaşmış parçacıklar, NuSTAR tarafından algılanabilen X-ışını enerjisini yaratan şeydir.
Çalışmada ULX’in temelini oluşturan nötron yıldızlarını anlatan Kurzgesagt videosu.
M87 X-2 bu enerjinin çoğunu yaratıyor ve araştırmacılar bunun nedeninin her yıl yakındaki bir yıldızdan 9 milyar trilyon ton malzeme çalması olduğunu buldular. Bu, her yıl 1.5 Dünya yutmaya eşdeğerdir. Bu malzeme transferini başlangıç noktası olarak alan araştırmacılar, gözlemlerle tutarlı bir değer bularak M87 X-2’nin beklenen parlaklığını hesapladılar. Ve bu değer de Eddington limitinden yüksektir.
Bu, tam olarak neden daha yüksek olduğuna işaret ediyor. M87 X-2 söz konusu olduğunda, veriler, atomların kendilerinin emilmekte olduğu bir teoriyi desteklemektedir. nötron yıldızı olağan küresel konfigürasyonları yerine aşırı manyetik alanlar tarafından neredeyse sicim gibi şekillere zorlanır. Bu, fotonların uzaklaşmasını zorlaştırır, böylece yıldızın üzerinde daha fazla kütlenin birikmesine ve onun büyük ölçekte fotonlar üretmeye devam etmesine izin verir.
Teoriyi daha fazla test etmek için M87 X-2 ve diğer ULX’lerin daha fazla gözlemlenmesi gereklidir. NuSTAR ve diğer X-Ray gözlemevleri çalışmalarına devam ettiği sürece, şüphesiz bu türden çok daha fazla veri gelecektir.
Orijinal olarak yayınlanan bir makaleden uyarlanmıştır. Evren Bugün.
Bu konu hakkında daha fazla bilgi için bkz. NASA, Ultra Parlak X-Ray Kaynaklarının Arkasındaki Sırrı Açıklıyor.