Northwestern Üniversitesi’nin Samanyolu’nun süper kütleli kara deliği Sagittarius A* çevresindeki 1000 yıldızın simülasyonlarını kullanan yeni araştırması, yüksek hızlı yıldız çarpışmalarının genç görünümlü yıldızların oluşumuna yol açtığını ortaya koyuyor. Bu yıldızlar ya soyuluyor ve düşük kütleye dönüşüyor ya da çok büyük varlıklar halinde birleşerek eski kökenlerine rağmen yenilenmiş bir görünüm sunuyor. Kredi bilgileri: SciTechDaily.com
Yeni araştırmalar, yakınlarda yaşayan yıldızların kaderinin izini sürüyor Samanyolumerkezi Kara delik.
Samanyolu’nun merkezindeki süper kütleli kara deliğin yörüngesinde dönen bazı yıldızlar, eski yaşlarına rağmen yanıltıcı derecede genç görünüyor. Ancak yeni bir kolajen enjeksiyonuyla gençleşmiş gibi görünen insanlardan farklı olarak, bu yıldızlar çok daha karanlık bir nedenden dolayı genç görünüyor.
Komşularını yediler.
Bu, yeni araştırmaların en tuhaf bulgularından sadece bir tanesi. kuzeybatı Üniversitesi araştırma. Astrofizikçiler yeni bir model kullanarak galaksimizin merkezi süper kütleli kara deliği Yay A* (Sgr A*) etrafında dönen 1000 simüle edilmiş yıldızın şiddetli yolculuklarını izlediler.
Yıldızlarla o kadar yoğun bir şekilde dolu olan bölge, sıklıkla şiddetli yıldız çarpışmalarına maruz kalıyor. Yeni çalışma, bu yoğun çarpışmaların etkilerini simüle ederek, çarpışmadan sağ kurtulanların kütle kaybedip soyulmuş, düşük kütleli yıldızlara dönüşebileceğini veya diğer yıldızlarla birleşerek devasa ve gençleşmiş bir görünüm kazanabileceğini ortaya koyuyor.
Araştırmayı yöneten Northwestern’den Sanaea C. Rose, “Merkezdeki kara deliğin etrafındaki bölge, son derece yüksek hızlarda hareket eden yıldızlarla dolu” dedi. “Bu biraz New York’ta inanılmaz kalabalık bir metro istasyonunun trafiğin yoğun olduğu saatlerde koşmaya benziyor. Eğer diğer insanlara çarpmıyorsanız onların çok yakınından geçiyorsunuz demektir. Yıldızlar için bu yakın çarpışmalar hâlâ onların kütleçekimsel olarak etkileşime girmesine neden oluyor. Bu çarpışmaların ve etkileşimlerin yıldız popülasyonu için ne anlama geldiğini araştırmak ve sonuçlarını karakterize etmek istedik.”
Bu çizim, Samanyolu’nun kalbindeki süper kütleli bir kara delik olan Yay A*’ya çok yakın yıldızların yörüngelerini göstermektedir. Katkıda bulunanlar: ESO / L. Calçada / Spaceengine.org
Rose bu araştırmayı bugün (4 Nisan) Amerikan Fizik Derneği’nin (APS) Sacramento, Kaliforniya’daki Nisan toplantısında sundu. “Galaktik Merkezdeki Yıldız Çarpışmaları”, “Parçacık Astrofiziği ve Galaktik Merkez” oturumunun bir parçasıydı.
Rose, Northwestern Astrofizik Disiplinlerarası Araştırma ve Araştırma Merkezi’nde (CIERA) Lindheimer Doktora Sonrası Araştırmacısıdır. Bu çalışmaya doktora derecesi olarak başladı. aday UCLABurada astrofizikçi ve eski Kuzeybatı doktora sonrası araştırmacı Smadar Naoz tarafından tavsiye edildi.
Çarpışmaya mahkum
Samanyolu’muzun merkezi tuhaf ve vahşi bir yer. Sgr A*’nın çekim kuvveti, yıldızların yörüngeleri etrafında korkunç hızlarda dönmesini hızlandırır. Ve galaksinin merkezinde yer alan yıldızların sayısı bir milyonun üzerindedir. Yoğun şekilde paketlenmiş küme artı ışık hızında hızlar, yüksek hızlı bir yıkım derbisine eşittir. En içteki bölgede (kara deliğin 0,1 parsek yakınında) çok az yıldız zarar görmeden kurtulur.
Rose, “Güneşimize en yakın yıldız yaklaşık dört ışıkyılı uzaklıkta” dedi. “Süper kütleli kara deliğin yakınında aynı mesafede bir milyondan fazla yıldız var. İnanılmaz kalabalık bir mahalle. Üstelik süper kütleli kara deliğin gerçekten güçlü bir çekim kuvveti var. Yıldızlar kara deliğin yörüngesinde dönerken saniyede binlerce kilometre hızla hareket edebiliyor.”
Bu dar, telaşlı mahallede yıldızlar diğer yıldızlarla çarpışabilir. Ve yıldızlar süper kütleli kara deliğe ne kadar yakın yaşarsa çarpışma olasılığı da o kadar artıyor. Bu çarpışmaların sonuçlarını merak eden Rose ve çalışma arkadaşları, galaktik merkezdeki yıldız popülasyonlarının kaderini takip etmek için bir simülasyon geliştirdiler. Simülasyon çeşitli faktörleri hesaba katıyor: yıldız kümesinin yoğunluğu, yıldızların kütlesi, yörünge hızı, yerçekimi ve Sgr A*’ya olan mesafeler.
‘Şiddetli Beşliklerden’ Toplam Birleşmelere
Rose, araştırmasında bir yıldızın kaderini belirlemesi en muhtemel olan faktörün yerini belirledi: süper kütleli kara deliğe olan uzaklığı.
Kara deliğe 0,01 parsek uzaklıkta, saniyede binlerce kilometreye ulaşan hızlarla hareket eden yıldızlar sürekli olarak birbirlerine çarpıyorlar. Bu nadiren kafa kafaya bir çarpışmadır ve Rose’un tanımladığı gibi daha çok “şiddetli bir beşlik” gibidir. Çarpmalar yıldızları tamamen parçalayacak kadar güçlü değil. Bunun yerine dış katmanlarını döküp çarpışma rotası boyunca hızlanmaya devam ediyorlar.
Rose, “Birbirlerine çarpıp yola devam ediyorlar” dedi. “Sanki çok şiddetli bir beşlik çakıyorlarmış gibi birbirlerini otlatıyorlar. Bu, yıldızların bir miktar malzemeyi dışarı atmasına ve dış katmanlarını kaybetmesine neden olur. Ne kadar hızlı hareket ettiklerine ve çarpıştıklarında ne kadar üst üste bindiklerine bağlı olarak, dış katmanlarının büyük bir kısmını kaybedebilirler. Bu yıkıcı çarpışmalar tuhaf, sadeleştirilmiş, düşük kütleli yıldızlardan oluşan bir popülasyonun oluşmasına neden oluyor.”
0,01 parsekin dışında yıldızlar daha rahat bir hızda hareket eder; saniyede binlerce kilometre yerine yüzlerce kilometre. Daha yavaş hızlar nedeniyle bu yıldızlar birbirleriyle çarpışır ancak daha sonra kaçmaya yetecek enerjiye sahip olmazlar. Bunun yerine, daha büyük hale gelmek için birleşiyorlar. Hatta bazı durumlarda birkaç kez birleşerek Güneş’ten 10 kat daha büyük kütleye ulaşabilirler.
Rose, “Çarpışma piyangosunu birkaç yıldız kazanıyor” dedi. “Çarpışmalar ve birleşmeler yoluyla bu yıldızlar daha fazla hidrojen topluyor. Daha yaşlı bir popülasyondan oluşmuş olmalarına rağmen, gençleşmiş, genç görünümlü yıldızlar gibi görünüyorlar. Zombi yıldızları gibidirler; komşularını yiyorlar.”
Ancak genç görünüm, daha kısa yaşam beklentisine mal oluyor.
Rose, “Çok çabuk ölüyorlar” dedi. “Devasa yıldızlar bir nevi devasa, gaz yakan arabalara benzer. Çok fazla hidrojenle başlıyorlar ama onu çok çok hızlı bir şekilde yakıyorlar.”
‘Diğerlerinden Farklı’ Olağanüstü Ortam
Rose, galaktik merkezimizin yakınındaki tuhaf, aşırı bölgeyi incelemekten büyük keyif alsa da, çalışması aynı zamanda Samanyolu’nun tarihi hakkında da bilgiler ortaya çıkarabilir. Merkezi kümenin gözlemlenmesi son derece zor olduğundan ekibinin simülasyonları, normalde gizli olan süreçleri aydınlatabiliyor.
Rose, “Burası başka hiçbir şeye benzemeyen bir ortam” dedi. “Çok kalabalık bir bölgedeki süper kütleli bir kara deliğin etkisi altındaki yıldızlar, kendi güneş mahallemizde göreceğimiz hiçbir şeye benzemiyor. Ancak bu yıldız popülasyonları hakkında bilgi edinebilirsek galaktik merkezin nasıl bir araya geldiğine dair yeni bir şeyler öğrenebiliriz. En azından yaşadığımız mahalle için kesinlikle bir kontrast noktası sağlıyor.”
Rose’un APS sunumu, tarafından yayınlanan araştırmayı içeriyordu. Astrofizik Günlük Mektupları Mart 2024’te ve bu tarihe kadar Astrofizik Dergisi Eylül 2023’te.
Referanslar:
Sanaea C. Rose ve Morgan MacLeod tarafından yazılan “Nükleer Yıldız Kümesi Yoğunluk Profillerinin Çarpışmalı Şekillendirilmesi”, 22 Şubat 2024, Astrofizik Günlük Mektupları.
DOI: 10.3847/2041-8213/ad251f
“Galaktik Merkezdeki Yıldız Çarpışmaları: Büyük Yıldızlar, Çarpışma Kalıntıları ve Kayıp Kırmızı Devler”, Sanaea C. Rose, Smadar Naoz, Re’em Sari ve Itai Linial, 14 Eylül 2023, Astrofizik Dergisi.
DOI: 10.3847/1538-4357/acee75
Bu çalışma Ulusal Bilim Vakfı (hibe numarası AST 2206428) tarafından desteklenmiştir ve NASA (hibe numarası 80NSSC20K050) ve Charles E. Young Bursu, UCLA Tez Yılı Bursu, Thacher Bursu, Bhaumik Enstitüsü ve CIERA Lindheimer Bursu tarafından desteklenmektedir.