Chandra X-ışını Gözlemevi ve XMM-Newton’u kullanan gökbilimciler, devasa bir kara delik tarafından yok edilen bir yıldızın kalıntılarını titizlikle incelediler. ASASSN-14li adlı bu olay, Dünya’ya yakınlığı nedeniyle benzeri görülmemiş bilgiler sunuyor. Araştırma, yıldızın şimdiye kadar bir kara delik tarafından tüketilen en büyük kütleli yıldızlardan biri olduğunu ortaya koyuyor. Bulgular aynı zamanda uzak galaksilerdeki kara deliklerin yakınındaki yıldız kümelerini tanımlamanın yollarını da öneriyor ve X-ışınlarında gözlemlenen elementlerin kökenlerine ilişkin önceki teorilere meydan okuyor. Kredi: NASA/CXC/A. Hobart’ın
Gökbilimciler, dev bir yıldız olan ASASSN-14li’nin bir yıldız tarafından yutulan ayrıntılarını ortaya çıkardı Kara delikönceki teorilere meydan okuyor ve kozmik keşif için yeni yöntemlerin ipuçlarını veriyor.
Araştırmacılar, dev bir kara deliğin çok yakınına geldiğinde parçalanan ve daha sonra iç kısımları uzaya fırlatılan bir yıldız hakkında kapsamlı bir adli tıp çalışmasını tamamladılar.
NASAChandra X-ışını Gözlemevi ve ESA’nın XMM-Newton’u, bir yıldızı parçaladığı bilinen bir kara deliğin yakınındaki nitrojen ve karbon miktarını inceledi. Gökbilimciler bu elementlerin, yıldız kara deliğe yaklaşırken parçalanmadan önce yıldızın içinde yaratıldığını düşünüyor.
Araştırmayı yöneten Michigan Üniversitesi’nden Jon Miller, “Eskiden yıldız olan bir şeyin cesaretini görüyoruz” dedi. “Geride bırakılan unsurlar, ne tür bir yıldızın ölümüyle karşılaştığını anlamak için takip edebileceğimiz ipuçları.”
Bu sanatçının illüstrasyonu, bir yıldızın süper kütleli bir kara deliğe çok yaklaştıktan sonra parçalandığı ASASSN-14li adı verilen “gelgit bozulması olayının” (TDE) sonrasını tasvir ediyor. Yıldız parçalandıktan sonra, gazının bir kısmı (kırmızı) yörüngede dönerek kara deliğin içine düşerken, gazın bir kısmı da rüzgarla (mavi) uzağa sürüklendi. Katkıda bulunanlar: NASA/CXC/Michigan Üniversitesi/J. Miller ve diğerleri; İllüstrasyon: NASA/CXC/M.Weiss
Gelgit Bozulması Olayları: Daha Yakından Bir Bakış
Gökbilimciler son yıllarda büyük bir kara deliğin kütleçekimsel kuvvetlerinin bir yıldızı yok ettiği “gelgit kesintisi olaylarının” birçok örneğini buldular. Bu, yıldızın kalıntılarının ısınmasıyla optik ve morötesi ışıkta ve X-ışınlarında sıklıkla görülen bir parlamaya neden olur. ASASSN-14li olarak adlandırılan bu olay çeşitli nedenlerle öne çıkıyor.
Kasım 2014’teki keşif sırasında, bu, yaklaşık on yıl içinde keşfedilen Dünya’ya en yakın gelgit bozulmasıydı (290 milyon ışıkyılı). Bu yakınlık nedeniyle ASASSN-14li, yok edilen yıldız hakkında olağanüstü düzeyde ayrıntı sağladı. Miller’in ekibi, kara deliğin etrafındaki nitrojen ve karbon miktarına ilişkin önceki çalışmalara kıyasla daha iyi tahminler yapmak için yeni teorik modeller uyguladı.
Bu animasyon, şanssız bir yıldızın canavar bir kara deliğe çok fazla yaklaşması durumunda neler olacağını göstermektedir. Yerçekimi kuvvetleri, yıldızı parçalayarak bir gaz akışına dönüştüren yoğun gelgitler yaratır. Akışın arka kısmı sistemden kaçarken ön kısmı geriye doğru dönerek kara deliği bir enkaz diskiyle çevreliyor. Bu dehşet verici olaya gelgit kesintisi olayı adı veriliyor. Katkıda bulunanlar: NASA’nın Goddard Uzay Uçuş Merkezi/Chris Smith (USRA/GESTAR)
Los Angeles Kaliforniya Üniversitesi’nden ve Carnegie Gözlemevleri’nden ortak yazar Brenna Mockler, “Bu X-ışını teleskopları uzayda adli tıp araçları olarak kullanılabilir” dedi. “Bulduğumuz nitrojenin karbona oranı, Güneş’in kütlesinin yaklaşık üç katı ağırlığa sahip, ölüme mahkum bir yıldızın iç kısmındaki malzemeye işaret ediyor.”
ASASSN-14li’deki yıldız bu nedenle gökbilimcilerin bugüne kadar bir kara delik tarafından parçalandığını gördükleri en büyük ve belki de en büyük yıldızlardan biridir.
ASASSN-14li’nin Önemi
Santa Cruz’daki Kaliforniya Üniversitesi’nden ortak yazar Enrico Ramirez-Ruiz, “ASASSN-14li heyecan verici çünkü gelgit kesintileriyle ilgili en zor şeylerden biri, burada yaptığımız gibi şanssız yıldızın kütlesini ölçebilmektir” dedi. . “Büyük bir yıldızın süper kütleli bir kara delik tarafından yok edilmesini gözlemlemek büyüleyici çünkü daha büyük yıldızların, düşük kütleli yıldızlara göre önemli ölçüde daha az yaygın olması bekleniyor.”
Bu yılın başlarında başka bir gökbilimci ekibi, Güneş’in yaklaşık 14 katı kütleye sahip bir yıldızın bir kara delik tarafından yok edildiğini tahmin ettikleri “Korkunç Barbie” olayını bildirdi. Ancak yıldızın kütlesinin tahmini, ASASSN-14li’de olduğu gibi kara deliğin etrafındaki malzemenin ayrıntılı analizine değil, esas olarak parlamanın parlaklığına dayandığından, bunun bir gelgit bozulması olduğu henüz doğrulanmadı.
ASASSN-14li sonucunun bir diğer heyecan verici yönü de gelecekteki çalışmalar için ne anlama geldiğidir. Gökbilimciler, galaksimizin merkezindeki süper kütleli kara deliği içeren yıldız kümesinde ASASSN-14li gibi orta büyüklükte yıldızlar gördüler. Bu nedenle, gelgit nedeniyle bozulan yıldızların yıldız kütlelerini tahmin etme yeteneği, potansiyel olarak gökbilimcilere, daha uzak galaksilerdeki süper kütleli kara deliklerin etrafındaki yıldız kümelerinin varlığını belirlemenin bir yolunu sağlar.
Bu çalışmaya kadar, X-ışınlarında gözlemlenen elementlerin, süper kütleli kara deliğin önceki patlamalarında açığa çıkan gazdan gelmiş olabileceği yönünde güçlü bir olasılık vardı. Ancak burada analiz edilen elementlerin deseni tek bir yıldızdan gelmiş gibi görünüyor.
Çin’in Hefei kentindeki Bilim ve Teknoloji Üniversitesi’nden Chenwie Yang tarafından 2017’de yayınlanan önceki çalışmada NASA’nın ultraviyole verileri kullanıldı. Hubble uzay teleskobu ASASSN-14li’de karbona kıyasla nitrojen miktarının arttığını ancak Miller’in ekibinin X-ışını verilerini kullanarak bulduğu miktardan daha küçük olduğunu göstermek. Bu yazarlar yıldızın Güneş’inkinden yalnızca 0,6 kat daha büyük olduğunu buldular.
Bu araştırma hakkında daha fazla bilgi için bkz. Dev Kara Delik Tarafından Yok Edilen Büyük Yıldız.
Referans: Jon M. Miller, Brenna Mockler, Enrico Ramirez-Ruiz, Paul A. Draghis, Jeremy J. Drake, John Raymond, Mark T. Reynolds, Xin Xiang, Sol Bin Yun ve Abderahmen Zoghbi, 21 Ağustos 2023, Astrofizik Günlük Mektupları.
DOI: 10.3847/2041-8213/ace03c
Yeni makale 20 Ağustos 2023 sayısında yayınlandı. Astrofizik Günlük Mektupları. Makalenin Miller, Mockler ve Ramirez-Ruiz’in yanı sıra diğer yazarları Paul Draghis (Michigan Üniversitesi), Jeremy Drake (Astrofizik Merkezi | Harvard & Smithsonian), John Raymond (CFA), Mark Reynolds (Michigan Üniversitesi), Xin Xiang (Michigan Üniversitesi), Sol Bin Yun (Michigan Üniversitesi) ve Abderahmen Zoghbi (Maryland Üniversitesi).
NASA’nın Marshall Uzay Uçuş Merkezi Chandra programını yönetiyor. Smithsonian Astrofizik Gözlemevi’nin Chandra X-ışını Merkezi, Cambridge, Massachusetts’teki bilim operasyonlarını ve Burlington, Massachusetts’teki uçuş operasyonlarını kontrol ediyor.