Sanatçının beyaz cüce pulsar izlenimi. Bu ikili yıldız sisteminde hızla dönen bir beyaz cüce (sağda), elektronları neredeyse ışık hızına kadar hızlandırır. Bu yüksek enerjili parçacıklar, beraberindeki kırmızı cüce yıldıza (solda) çarpan radyasyon patlamaları üreterek, tüm sistemin radyodan X-ışını aralığına kadar titreşmesine neden oluyor. Katkıda bulunanlar: M. Garlick/Warwick Üniversitesi/ESO
Gökbilimciler nadir görülen bir şey keşfetti Beyaz cüce pulsarbeyaz cücelerdeki yıldız evrimi ve manyetik alanlar hakkındaki anlayışımızı geliştiriyoruz. Bu keşif, dinamo modelini destekliyor ve evrende buna benzer daha fazla pulsarın varlığını öne sürüyor.
Warwick Üniversitesi ve Leibniz Astrofizik Enstitüsü Potsdam (AIP) tarafından yapılan iki bağımsız çalışmada nadir görülen bir yıldız sistemi türünün keşfi, dinamo modelinin yıldız evrimine ilişkin tahminlerine yeni bakış açıları sağlıyor. Bir beyaz cüce yıldız ile bir kırmızı cüce yıldızın birlikte Güneş’in içine sığabileceği son derece yakın bir ikili sistem olan yeni beyaz cüce pulsar, türünün bilinen yalnızca ikinci örneğidir.
Beyaz Cüceleri ve Pulsarları Anlamak
Beyaz cüceler, Güneşimizin kütlesine sahip ancak Dünya gezegenimiz kadar küçük olan son derece yoğun yıldız kalıntılarıdır. Düşük kütleli bir yıldızın tüm yakıtını yakması, dış katmanlarını kaybetmesi ve iç kısmının güçlü bir şekilde büzülmesiyle oluşurlar. Bunlar aynı zamanda “yıldız fosilleri” olarak da adlandırılıyor ve yıldız evriminin çeşitli yönlerine dair bilgiler sunuyor.
Pulsarlar ise 1960’lı yıllardan beri biliniyor ve 3000’den fazlası bulundu. Bunlar hızla dönen, güçlü manyetik nötron yıldızlarıdır; yüklü parçacıklar ultra güçlü elektrik alanları tarafından yüzeyden koparılır ve ardından neredeyse ışık hızına kadar hızlandırılır. Sonuç olarak radyoda X-ışını ve hatta gama aralığına kadar radyasyon, yani ışık yayarlar. Yıldızların hızlı dönüşü nedeniyle Dünya’ya kısa radyasyon darbeleri ulaşır, bu da onların adının nedeni olan pulsardır.
Şaşırtıcı Bir Keşif: Beyaz Cüce Pulsarları
Bilim camiasını büyük bir şaşkınlık içinde bırakacak şekilde, pulsar fenomeni ilk kez 2016 yılında bir beyaz cüce üzerinde gözlendi. Sürpriz, bu yıldız AR Scorpii’de ne aşırı hızlı dönüş ne de güçlü elektrik alanlarının olmamasıydı. gerçek pulsarlar mevcuttu.
Ancak beyaz cüce yıldız, çok yakın bir ikili sistemde bulundu ve yakın komşusu olan Güneş benzeri bir kırmızı cüce yıldız tarafından, manyetik alanına enjeksiyon yoluyla parçacıklar sağlandı. Bu, pulsar fenomenini dışarıdan ateşler ve kırmızı yoldaş yıldızı sanki bir stroboskoplaymış gibi ışınlayarak tüm sistemin düzenli aralıklarla önemli ölçüde daha parlak ve sönük hale gelmesine neden olur. İki yıldız, beyaz cüce ve kırmızı cüce, Güneşimizin içine sığacak kadar birbirine yakındır.
Manyetik Alanları ve Dinamo Modelini Keşfetmek
Belirleyici faktör, astrofizikçilerin nedenini bilmediği güçlü bir manyetik alanın varlığıdır. Güçlü manyetik alanları açıklayan önemli bir teori, beyaz cücelerin çekirdeklerinde tıpkı Dünya gibi dinamolar, elektrik jeneratörleri bulunduğunu ancak çok daha güçlü olduğunu söyleyen “dinamo modeli”dir. Ancak bu teoriyi test etmek için araştırmacılar, tahminlerinin doğru olup olmadığını görmek amacıyla diğer beyaz cüce pulsarlarını aramak zorunda kaldı.
Paralel olarak yayınlanan iki yeni çalışmada Doğa Astronomi Ve Astronomi ve AstrofizikAIP katılımıyla uluslararası bir ekip, yeni keşfedilen beyaz cüce pulsar J1912-4410’u (eRASSU J191213.9-441044) anlatıyor. Dünya’dan 773 ışıkyılı uzaklıkta olup, kendi ekseni etrafında bir kez, gezegenimizden 300 kat daha hızlı, beş dakikada dönmektedir. Beyaz cüce pulsarın büyüklüğü Dünya’ya benzer, ancak kütlesi en az Güneş’inki kadar büyüktür. Bu, bir çay kaşığı beyaz cücenin yaklaşık 15 ton ağırlığında olacağı anlamına geliyor. Beyaz cüceler, milyarlarca yıl boyunca soğumadan önce hayata son derece yüksek sıcaklıklarda başlar. J1912-4410’un düşük sıcaklığı onun çok eski olduğunu gösterir.
Dinamo Modelinin Doğrulanması
Çalışma, önceki modellerin öngördüğü gibi daha fazla beyaz cüce pulsarının bulunduğunu doğruluyor. J1912-4410’un keşfiyle doğrulanan dinamo modelinden başka tahminler de vardı. Pulsar sistemindeki beyaz cüceler, büyük yaşlarından dolayı serin olmalıdır. Yoldaşları, beyaz cücenin geçmişteki kütle çekim kuvvetinin yoldaştan kütle çekip hızla dönmelerine neden olacak kadar güçlü olması için yeterince yakın olmalıdır. Tüm bu varsayımlar yeni keşfedilen pulsar için doğrudur: Beyaz cüce 13.000 Kelvin’den daha soğuktur, yaklaşık beş dakikalık yüksek bir dönüş frekansına sahiptir ve beyaz cücenin çekim kuvveti yoldaşı üzerinde güçlü bir etkiye sahiptir.
İşbirlikçi Araştırma ve Geleceğe Yönelik Etkiler
Bir ekip, AR Scorpii’ye benzer özelliklere sahip olanlara odaklanarak aday bulmak için Gaia ve WISE’den gelen verileri kullandı. Birkaç düzine adayı gözlemledikten sonra, çok benzer ışık değişimlerine sahip bir aday buldular. Diğer teleskoplarla yapılan takip gözlemleri, bu sistemin yaklaşık her beş dakikada bir Dünya’ya radyo ve X-ışını sinyali gönderdiğini ortaya çıkardı. Başka bir ekip, yakın beyaz cüce/kırmızı cüce çiftlerini bulmak için Spectrum-X-Gamma uydusundaki eROSITA X-ışını teleskopundan elde edilen verileri kullandı. Her iki ekip de yeni keşiflerini daha fazla araştırmak için güçlerini birleştirdi.
AIP X-ışını Astronomi grubunun başkanı ve çalışmanın ilk yazarı Dr. Axel Schwope, “SRG/eROSITA ile yürütülen X-ışını araştırmasında nesneyi bulduğumuz için çok memnunuz” diyor. Astronomi ve Astrofizik. “ESA’nın XMM-Newton uydusu ile yapılan takip araştırması, yüksek enerjili X-ışını bölgesindeki titreşimleri gösterdi; bu, nesnenin bir beyaz cüce pulsarı olduğunu tanımlayan son eksik kanıt parçasıydı. Bu, yeni nesnenin alışılmadık doğasını doğruladı ve şu anda sadece iki üyeye sahip olmasına rağmen beyaz cüce pulsarlarının yeni bir sınıf olarak kurulmasını sağladı.”
Fizik Bölümünden Dr. Ingrid Pelisoli Warwick Üniversitesi ve kitabın ilk yazarı Doğa Astronomi Çalışma şunu ekliyor: “Manyetik alanların kökeni astronominin birçok alanında büyük bir cevaplanmamış sorudur ve bu özellikle beyaz cüce yıldızlar için geçerlidir. Beyaz cücelerdeki manyetik alanlar Güneş’in manyetik alanından bir milyon kat daha güçlü olabilir ve dinamo modeli bunun nedenini açıklamaya yardımcı olur. J1912−4410’un keşfi bu alanda ileriye doğru kritik bir adım attı.”
Referanslar:
“Beyaz cüce pulsar eRASSU J191213.9−441044’ün X-ışını özellikleri”, A. Schwope, TR Marsh, A. Standke, I. Pelisoli, S. Potter, D. Buckley, J. Munday ve V. Dhillon, 15 Haziran 2023, Astronomi ve Astrofizik.
DOI: 10.1051/0004-6361/202346589
Ingrid Pelisoli, TR Marsh, David AH Buckley, I. Heywood, Stephen tarafından “Radyodan X-ışınlarına kadar ikili sistemde tespit edilen 5,3 dakikalık periyotlu bir beyaz cüce”. B. Potter, Axel Schwope, Jaco Brink, Annie Standke, PA Woudt, SG Parsons, MJ Green, SO Kepler, James Munday, AD Romero, E. Breedt, AJ Brown, VS Dhillon, MJ Dyer, P. Kerry, SP Littlefair , DI Sahman ve JF Wild, 15 Haziran 2023, Doğa Astronomi.
DOI: 10.1038/s41550-023-01995-x