Görünür Samanyolu galaksisinin galaktik yeraltı dünyasına karşı bölünmüş görünümü. Kredi: Sidney Üniversitesi
Yeni bir çalışma, galaksimizin eski ölü yıldızlarının ilk haritasını oluşturuyor.
‘Galaktik yeraltı dünyasının’ ilk haritasında, Sydney Üniversitesi’nden yapılan bir araştırma, dünyanın üç katı kadar uzanan geniş bir mezarlığı ortaya çıkardı. Samanyolu. Ayrıca ölü yıldızların nerede yattığını da göstermiştir.
Samanyolu’nun yüksekliğinin üç katı kadar uzanan bir mezarlık, ‘galaktik yeraltı dünyasının’ ilk haritasında ortaya çıktı – o zamandan beri kara deliklere ve nötron yıldızlarına çöken bir zamanların devasa güneşlerinin cesetlerinin bir haritası. Ayrıca nesnelerin neredeyse üçte birinin galaksiden tamamen dışarı atıldığını gösteriyor.
Sydney Üniversitesi Sidney Astronomi Enstitüsü’nde doktora öğrencisi olan David Sweeney, “Ölü yıldızların bu kompakt kalıntıları, görünür galaksiden temelde farklı bir dağılım ve yapı gösteriyor” dedi. Son sayısında yayınlanan “Galaktik yeraltı dünyası: kompakt kalıntıların mekansal dağılımı” makalesinin baş yazarıdır. Kraliyet Astronomi Derneği’nin Aylık Bildirimleri.
Sweeney, “Galaktik yeraltı dünyasının ‘yüksekliği’ Samanyolu’nun kendisinde üç kattan daha büyük,” diye ekledi. “Ve nesnelerin inanılmaz bir yüzde 30’u galaksiden tamamen atıldı.”
Görünür Samanyolu galaksisinin yukarıdan aşağıya ve yandan görünümü renkli. Kredi: Sidney Üniversitesi
Kara delikler ve nötron yıldızları, Güneşimizden sekiz kat daha büyük kütleli yıldızlar yakıtlarını tüketip aniden çöktüğünde oluşur. Bu çöküş, devasa bir süpernova patlamasında yıldızın dış kısımlarını parçalayan kaçak bir reaksiyonu tetikler. Aynı zamanda, çekirdek -başlangıç kütlesine bağlı olarak- nötron yıldızı veya bir Kara delik.
Nötron yıldızlarında çekirdek o kadar yoğundur ki elektronlar ve protonlar atom altı seviyede nötronlarda birleşmeye zorlanır. Bu, toplam kütlesini bir şehirden daha küçük, inanılmaz derecede yoğun bir küreye sıkıştırır. Orijinal yıldızın kütlesi Güneşimizin 25 katından daha büyükse, bu yerçekimi kaynaklı çöküş, çekirdek o kadar yoğun olana kadar devam eder ki, ışık bile kaçamaz. Bir kara delik haline geldi. Her iki tür yıldız cesetleri de uzayı, zamanı ve etraflarındaki maddeyi çarpıtır.
Samanyolu’nun galaktik yeraltı dünyasının renkli yukarıdan aşağıya ve yandan görünümü. Kredi: Sidney Üniversitesi
Bu egzotik leşlerin milyarlarcası galaksinin gençliğinden beri oluşmuş olsa da, onları yaratan süpernovalar tarafından yıldızlararası uzayın karanlığına fırlatıldılar. Bu nedenle, şimdiye kadar astronomların görüş ve bilgisinin ötesine geçtiler.
Araştırmacılar, antik ölü yıldızların tüm yaşam döngüsünü dikkatlice yeniden oluşturarak, cesetlerinin nerede olduğunu gösteren ilk ayrıntılı haritayı oluşturdular.
Sydney Astronomi Enstitüsü’nden Profesör Peter Tuthill, “Bu eski nesneleri bulmanın sorunlarından biri, şimdiye kadar nereye bakacağımıza dair hiçbir fikrimizin olmamasıydı” dedi. “En eski nötron yıldızları ve kara delikler, galaksi daha gençken ve farklı şekillerdeyken yaratıldı ve daha sonra milyarlarca yıla yayılan karmaşık değişikliklere maruz kaldı. Bunları bulmak için tüm bunları modellemek büyük bir görev oldu.”
Yeni oluşan nötron yıldızları ve kara delikler günümüz galaksisine uygundur, dolayısıyla gökbilimciler nereye bakmaları gerektiğini bilirler. Ancak en eski nötron yıldızları ve kara delikler, uzun zaman önce yıkılmış bir eve hala musallat olan hayaletler gibidir, bu yüzden onları bulmak daha zordur.
Samanyolu’nun nokta bulutu görüntüsü, yukarıdan aşağıya ve yandan görünüm. Kredi: Sidney Üniversitesi
Profesör Tuthill, efsaneye göre yaşlı fillerin gruplarından uzakta tek başlarına ölmeye gittikleri bir yere atıfta bulunarak, “Bu efsanevi filin mezarlığını bulmaya çalışmak gibiydi” dedi. “Bu ender büyük kütleli yıldızların kemikleri orada olmalıydı, ama kendilerini bir gizemle örtmüş gibiydiler.”
Sweeney şunları ekledi: “Gerçek dağılımlarını ararken çözmem gereken en zor sorun, yaratılmalarının şiddetli anlarında aldıkları ‘tekme’leri açıklamaktı. Süpernova patlamaları asimetriktir ve kalıntılar saatte milyonlarca kilometreye kadar yüksek bir hızla fırlatılır ve daha da kötüsü bu, her nesne için bilinmeyen ve rastgele bir yönde gerçekleşir.”
Nokta bulutu yukarıdan aşağıya ve Samanyolu’nun galaktik yeraltı dünyasının yandan görünümü. Kredi: Sidney Üniversitesi
Ancak evrendeki hiçbir şey uzun süre hareketsiz kalmaz, bu nedenle patlayıcı tekmelerin olası büyüklüklerini bilmek bile yeterli değildi: araştırmacılar kozmik zamanın derinliklerini araştırmak ve milyarlarca yıl boyunca nasıl davrandıklarını yeniden yapılandırmak zorunda kaldılar.
Sweeney, “Biraz bilardodaki gibi,” dedi. “Topun hangi yöne ve ne kadar sert vurulduğunu biliyorsanız, o zaman nerede biteceğini de hesaplayabilirsiniz. Ancak uzayda nesneler ve hızlar çok daha büyük. Ayrıca, masa düz değil, bu yüzden yıldız kalıntıları galakside ilerleyen karmaşık yörüngelerde ilerliyor.
“Son olarak, bir bilardo masasından farklı olarak, sürtünme yok – bu yüzden asla yavaşlamıyorlar. Şimdiye kadar oluşan neredeyse tüm kalıntılar hala orada, yıldızlararası uzayda hayaletler gibi süzülüyorlar.”
Sidney Üniversitesi Araştırma Görevlisi Dr. Sanjib Sharma ve Monash Üniversitesi’nden Dr. Ryosuke Hirai ile birlikte oluşturdukları karmaşık modeller, yıldızların nerede doğduklarını, ateşli sonlarıyla nerede buluştuklarını ve galaksi geliştikçe nihai dağılmalarını kodladı.
Nihai sonuç, Samanyolu’nun yıldız nekropolünün bir dağılım haritasıdır.
Dr. Sharma, “Biraz şok oldu” dedi. “Bugün bildiğimiz görünür galaksinin görüntüleri ile her gün çalışıyorum ve galaktik yeraltı dünyasının kurnazca farklı, ancak geniş vuruşlarda benzer olacağını umuyordum. Formda bu kadar radikal bir değişiklik beklemiyordum.”
Oluşturulan haritalarda, Samanyolu’nun karakteristik sarmal kolları, ‘galaktik yeraltı dünyası’ versiyonunda kayboluyor. Bunlar, kalıntıların çoğunun yaşı ve onları yaratan süpernovalardan gelen enerjik tekmelerin bulanık etkileri nedeniyle tamamen silinmiştir.
Daha da ilgi çekici olan yandan görünüm, galaktik yeraltı dünyasının Samanyolu’ndan çok daha “şişkin” olduğunu gösteriyor – süpernovalar tarafından enjekte edilen kinetik enerjinin onları görünür Samanyolu çevresinde bir hale haline getirmesinin bir sonucu.
Dr. Hirai, “Belki de çalışmamızdan elde edilen en şaşırtıcı bulgu, tekmelerin o kadar güçlü olması ki Samanyolu’nun bu kalıntıların bir kısmını tamamen kaybedeceğidir” dedi. “O kadar sert tekmeleniyorlar ki, nötron yıldızlarının yaklaşık yüzde 30’u bir daha geri dönmemek üzere galaksiler arası uzaya fırlatılıyor.”
Tuthill ekledi: “Benim için bu çalışmada bulduğumuz en harika şeylerden biri, Güneşimizin etrafındaki yerel yıldız mahallesinin bile bu hayalet ziyaretçilere sahip olması muhtemeldir. İstatistiksel olarak, en yakın kalıntımız yalnızca 65 ışıkyılı uzaklıkta olmalıdır: galaktik terimlerle aşağı yukarı arka bahçemizde.”
Sweeney, “Bu araştırmanın en heyecan verici kısmı hala önümüzde” dedi. “Artık nereye bakacağımızı bildiğimize göre, onları avlamak için teknolojiler geliştiriyoruz. Bahse girerim ‘galaktik yeraltı dünyası’ çok daha uzun süre gizem içinde kalmayacak.”
Referans: David Sweeney, Peter Tuthill, Sanjib Sharma ve Ryosuke Hirai tarafından yazılan “Galaktik yeraltı dünyası: kompakt kalıntıların mekansal dağılımı”, 25 Ağustos 2022, Kraliyet Astronomi Derneği’nin Aylık Bildirimleri.
DOI: 10.1093/mnras/stac2092