Gökbilimciler Güneş benzeri yıldızların yörüngesinde dönen 21 nötron yıldızı keşfetti

Evrenimizdeki yıldızların çoğu çiftler halindedir. Bizim güneşimiz yalnızken, bizim güneşimiz gibi birçok yıldız benzer yıldızların yörüngesinde dönerken, yıldızlar ve kozmik küreler arasında bir sürü başka egzotik eşleşme evreni doldurur. Örneğin kara delikler sıklıkla birbirlerinin yörüngesinde bulunur. Oldukça nadir olduğu kanıtlanmış bir eşleşme, güneş benzeri bir yıldız ile nötron yıldızı adı verilen bir tür ölü yıldız arasındaki eşleşmedir.

Şimdi, Caltech’ten Kareem El-Badry liderliğindeki gökbilimciler, güneşimiz gibi yıldızların yörüngesinde dönen 21 nötron yıldızı gibi görünen şeyleri ortaya çıkardılar. Nötron yıldızları, patlayan büyük yıldızların yoğun yanmış çekirdekleridir. Kendi başlarına, son derece sönüktürler ve genellikle doğrudan tespit edilemezler. Ancak bir nötron yıldızı güneş benzeri bir yıldızın yörüngesinde dönerken, yoldaşını çeker ve yıldızın gökyüzünde ileri geri kaymasına neden olur. Avrupa Uzay Ajansı’nın Gaia misyonunu kullanan gökbilimciler, bu belirleyici dalgalanmaları yakalayarak yeni bir karanlık nötron yıldızı popülasyonunu ortaya çıkarmayı başardılar.

Almanya’daki Max Planck Astronomi Enstitüsü’nde yardımcı bilim insanı ve Caltech’te astronomi yardımcı doçenti olan El-Badry, “Gaia sürekli olarak gökyüzünü tarıyor ve bir milyardan fazla yıldızın salınımlarını ölçüyor, bu nedenle çok nadir nesneleri bile bulma olasılığı yüksek” diyor.

Dünyanın dört bir yanından yazarlardan oluşan bir ekibin yer aldığı yeni araştırma, yayınlanan içinde Astrofizik İçin Açık DergiHawaii’deki Maunakea’da bulunan WM Keck Gözlemevi, Şili’deki La Silla Gözlemevi ve Arizona’daki Whipple Gözlemevi de dahil olmak üzere çeşitli yer tabanlı teleskoplardan gelen veriler, Gaia gözlemlerini takip etmek ve gizli nötron yıldızlarının kütleleri ve yörüngeleri hakkında daha fazla bilgi edinmek için kullanıldı.

Nötron yıldızları daha önce güneşimiz gibi yıldızların yörüngesinde tespit edilmiş olsa da, bu sistemlerin hepsi daha kompakttı. İki gövdeyi ayıran çok az mesafeyle, bir nötron yıldızı (güneş benzeri bir yıldızdan daha ağırdır) eşinden kütle çalabilir. Bu kütle transferi süreci, nötron yıldızının X-ışını veya radyo dalga boylarında parlak bir şekilde parlamasını sağlar. Buna karşılık, yeni çalışmadaki nötron yıldızları eşlerinden çok daha uzaktadır – Dünya ile güneş arasındaki mesafenin bir ila üç katı mertebesinde.

Bu, yeni bulunan yıldız cesetlerinin, onlardan malzeme çalmak için eşlerinden çok uzakta olduğu anlamına geliyor. Bunun yerine hareketsiz ve karanlıklar. “Bunlar, tamamen kütle çekimsel etkileri nedeniyle keşfedilen ilk nötron yıldızları,” diyor El-Badry.

Keşif, bir yıldızın patlayarak Güneş gibi bir yıldızın yanına nasıl geldiği belli olmadığı için bir bakıma sürpriz oldu.

“Bu ikililerin nasıl oluştuğuna dair hâlâ tam bir modelimiz yok,” diye açıklıyor El-Badry. “Prensip olarak, nötron yıldızının atası çok büyük olmalı ve geç evre evrimi sırasında güneş tipi yıldızla etkileşime girmeliydi.” Büyük yıldız, küçük yıldızı devirmiş ve muhtemelen geçici olarak yutmuş olurdu. Daha sonra, nötron yıldızı atası bir süpernovada patlamış olurdu ve modellere göre, bu da ikili sistemleri birbirinden ayırmış, nötron yıldızlarını ve güneş benzeri yıldızları zıt yönlere savurmuş olurdu.

“Bu yeni sistemlerin keşfi, modeller henüz tam olarak nasıl açıklayamasa da en azından bazı ikili sistemlerin bu felaket süreçlerini atlatabildiğini gösteriyor” diyor.

Gaia, geniş yörüngeleri ve uzun periyotları (Güneş benzeri yıldızlar, nötron yıldızlarının etrafında altı aydan üç yıla kadar periyotlarla dönerler) sayesinde bu alışılmadık yoldaşları bulabildi.

“Gövdeler çok yakınsa, yalpalama tespit edilemeyecek kadar küçük olacaktır,” diyor El-Badry. “Gaia ile daha geniş yörüngelere karşı daha duyarlıyız.” Gaia ayrıca nispeten yakın olan ikililere karşı da en duyarlıdır. Yeni keşfedilen sistemlerin çoğu Dünya’dan 3.000 ışık yılı uzaklıkta yer almaktadır; bu, örneğin Samanyolu galaksisinin 100.000 ışık yılı çapına kıyasla nispeten küçük bir mesafedir.

Yeni gözlemler ayrıca eşleşmelerin ne kadar nadir olduğunu da gösteriyor. “Güneş tipi yıldızların yaklaşık bir milyonda birinin geniş bir yörüngede bir nötron yıldızının etrafında döndüğünü tahmin ediyoruz,” diye belirtiyor.

El-Badry’nin ayrıca güneş benzeri yıldızların yörüngesinde görünmeyen hareketsiz kara delikler bulmaya ilgisi var. Gaia verilerini kullanarak, galaksimizde saklı bu sessiz kara deliklerden ikisini buldu. Gaia BH1 adlı biri, 1.600 ışık yılı uzaklıktaki Dünya’ya bilinen en yakın kara deliktir.

“Bu kara delik ikililerinin nasıl oluştuğunu da kesin olarak bilmiyoruz,” diyor El-Badry. “İkili yıldızların evrimi için modellerimizde açıkça boşluklar var. Bu karanlık yoldaşlardan daha fazlasını bulmak ve bunların nüfus istatistiklerini farklı modellerin tahminleriyle karşılaştırmak, bunların nasıl oluştuğunu bir araya getirmemize yardımcı olacak.”