X-ışını ikilisindeki kara deliğe doğru bir bakış ve deliği çevreleyen güçlü dış akışın iç yüzeyinden yansıyan X-ışınlarını görüyoruz. Kredi: Alexander Mushtukov
Gökbilimciler, şimdiye kadar tam yapısı bilim insanları için bir sır olan bilinen bir X-ışını ikilisinin aslında gizli bir ultra parlak X-ışını kaynağı olduğunu keşfettiler.
Normal bir yıldız ve kompakt bir nesne gibi X-ışını ikili sistemleri kara delikyerçekimi enerjisini serbest bırakmada oldukça etkilidir. 1970’lerin başında keşfedilen Cygnus X-3, yoğun ancak kısa radyo emisyonlarıyla bilinir ve bu da onu bir “astronomik bulmaca” haline getirir. Son zamanlarda yapılan çalışmalar NASAABD’nin IXPE uydusu, Cygnus X-3’ün yoğun bir madde zarfıyla çevrili olduğunu, iç duvarlarından ışığı yansıttığını ve Samanyolu’nun içinde ultra parlak bir X-ışını kaynağı (ULX) olarak tanımlandığını ortaya koydu.
X-ışını İkili Sistemlerini Anlamak
X-ışını ikilileri, iki gök cisminden oluşan ilgi çekici sistemlerdir: normal bir yıldız ve kara delik veya bir yıldız gibi kompakt, cansız bir nesne. nötron yıldızı yıldız arkadaşından malzeme emen. Galaksimizde şimdiye kadar birkaç yüz tane böyle kaynak tespit edildi. Evrendeki en güçlü fenomenlere gelince, X-ışını ikili sistemlerinde kütleçekim enerjisinin serbest bırakılması oldukça verimli bir süreç olarak öne çıkıyor.
Cygnus X-3’ün Keşfi ve Gizemi
Evrende keşfedilen ilk X-ışını ikili sistemleri arasında Cygnus X-3 sistemi de yer alır. 1970’lerin başından beri bu ikili sistem, en yoğun radyo kaynaklarından biri olarak kısa bir süreliğine ortaya çıkma yeteneğiyle dikkat çekmiş, ancak birkaç gün içinde sönmüş veya tamamen kaybolmuştur. Bu tuhaf özellik, telefon görüşmeleriyle koordine edilen ve dünya çapında astronomik gözlemleri birleştirmek için erken çabaları teşvik etmiştir. Sistemin bu kısa ömürlü, oldukça enerjik olaylar sırasındaki benzersiz davranışı, aksi takdirde “normal” doğasıyla tezat oluşturarak, RM Hjellming tarafından 1973’te “astronomik bulmaca Cygnus X-3” olarak adlandırılmasına yol açmıştır. O zamandan beri doğasını anlamak için çok sayıda çaba sarf edilmiştir.
X-ışını Polarimetrisinde çığır açan gelişmeler
Bu bulmacayı çözme yolundaki atılım, Aralık 2021’de NASA tarafından fırlatılan uydu Görüntüleme X-ışını Polarimetri Gezgini (IXPE) ile bu sistemin incelenmesi sayesinde elde edildi. Finlandiya’daki Turku Üniversitesi’nde Akademi Araştırma Görevlisi ve çalışmanın baş yazarı olan Alexandra Veledina’ya göre, X-ışını polarize görüşünün kullanımı, kara deliğe en yakın mesafede kompakt nesneyi çevreleyen maddenin konfigürasyonuna ilişkin içgörüler sağladı.
“Kompak nesnenin yoğun, opak bir madde zarfıyla çevrili olduğunu keşfettik. Gözlemlediğimiz ışık, aynalı bir iç kısma benzeyen, çevreleyen gaz tarafından oluşturulan iç huni duvarlarından yansıyor,” diye açıklıyor Veledina.
Ultra-Işıklı X-ışını Kaynaklarına İlişkin Görüşler
Bu keşif, Cygnus X-3’ün, maddeyi o kadar büyük bir oranda tüketen ultra parlak X-ışını kaynakları (ULX’ler) sınıfının bir üyesi olarak tanımlanmasına yol açtı ki, düşen malzemenin önemli bir kısmı olay ufkuna sığmıyor, bunun yerine sistemden uzağa atılıyor.
Turku Üniversitesi Fizik ve Astronomi Bölümü’nde profesör ve araştırmanın ortak yazarlarından Juri Poutanen, “ULX’ler genellikle uzak galaksilerin görüntülerinde parlak noktalar olarak gözlemlenir ve emisyonları, bir megafona benzer şekilde davranan kompakt nesnenin çevresindeki hunisinin odaklama etkileriyle güçlendirilir” şeklinde açıklamalarda bulundu.
“Ancak bu kaynaklara olan uzaklık nedeniyle, binlerce kez ötede, SamanyoluX-ışını teleskoplarına göre nispeten sönük görünüyorlar. Keşfimiz şimdi kendi Galaksimizde bulunan bu uzak ULX’lerin parlak bir karşılığını ortaya çıkardı.”
Bu önemli bulgu, olağanüstü kozmik kaynağın araştırılmasında yeni bir bölümün başlangıcını oluşturuyor ve aşırı madde tüketiminin derinlemesine incelenmesi için bir fırsat sunuyor.
Referans: Alexandra Veledina, Fabio Muleri, Juri Poutanen, Jakub Podgorný, Michal Dovčiak, Fiamma Capitanio, Eugene Churazov, Alessandra De Rosa, Alessandro Di Marco, Sofya tarafından “Cygnus X-3, IXPE tarafından Galaktik ultra parlak X-ışını kaynağı olarak ortaya çıkarıldı” V. Forsblom, Philip Kaaret, Henric Krawczynski, Fabio La Monaca, Vladislav Loktev, Alexander A. Lutovinov, Sergey V. Molkov, Alexander A. Mushtukov, Ajay Ratheesh, Nicole Rodriguez Cavero, James F. Steiner, Rashid A. Sunyaev, Sergey S. Tsygankov, Martin C. Weisskopf, Andrzej A. Zdziarski, Stefano Bianchi, Joe S. Bright, Nikolaj Bursov, Enrico Costa, Elise Egron, Javier A. Garcia, David A. Green, Mark Gurwell, Adam Ingram, Jari JE Kajava, Ruta Kale, Alex Kraus, Denys Malyshev, Frédéric Marin, Giorgio Matt, Michael McCollough, Ilya A. Mereminskiy, Nikolaj Nizhelsky, Giovanni Piano, Maura Pilia, Carlotta Pittori, Ramprasad Rao, Simona Righini, Paolo Soffitta, Anton Shevchenko, Jiri Svoboda, Francesco Tombesi, Sergei A. Trushkin, Peter Tsybulev, Francesco Ursini, Kinwah Wu, Iván Agudo, Lucio A. Antonelli, Matteo Bachetti, Luca Baldini, Wayne H. Baumgartner, Ronaldo Bellazzini, Stephen D. Bongiorno, Raffaella Bonino, Alessandro Brez, Niccolò Bucciantini, Simone Castellano, Elisabetta Cavazzuti, Chien-Ting Chen, Stefano Ciprini, Ettore Del Monte, Laura Di Gesu, Niccolò Di Lalla, Immacolata Donnarumma, Victor Doroshenko, Steven R. Ehlert, Teruaki Enoto, Yuri Evangelista, Sergio Fabiani, Riccardo Ferrazzoli, Shuichi Gunji, Kiyoshi Hayashida, Jeremy Heyl, Wataru Iwakiri, Svetlana G. Jorstad, Vladimir Karas, Fabian Kislat, Takao Kitaguchi, Jeffery J. Kolodziejczak, Luca Latronico, Ioannis Liodakis, Simone Maldera, Alberto Manfreda, Andrea Marinucci, Alan P. Marscher, Herman L. Marshall, Francesco Massaro, Ikuyuki Mitsuishi, Tsunefumi Mizuno, Michela Negro, Chi- Yung Ng, Stephen L. O’Dell, Nicola Omodei, Chiara Oppedisano, Alessandro Papitto, George G. Pavlov, Abel L. Peirson, Matteo Perri, Melissa Pesce-Rollins, Pierre-Olivier Petrucci, Andrea Possenti, Simonetta Puccetti, Brian D. Ramsey, John Rankin, Oliver Roberts, Roger W. Romani, Carmelo Sgrò, Patrick Slane, Gloria Spandre, Doug Swartz, Toru Tamagawa, Fabrizio Tavecchio, Roberto Taverna, Yuzuru Tawara, Allyn F. Tennant, Nicholas E. Thomas, Alessio Trois, Roberto Turolla, Jacco Vink, Fei Xie ve Silvia Zane, 21 Haziran 2024, Doğa Astronomi.
DOI: 10.1038/s41550-024-02294-9