Gökbilimciler ikili soyulmuş yıldızların ilk popülasyonunu keşfetti

Toronto Üniversitesi’ndeki gökbilimciler, ikili sistemlerdeki arkadaşları tarafından hidrojen zarflarından sıyrılmış büyük kütleli yıldızlardan oluşan bir popülasyon keşfettiler. Bulgular, yayınlanan Bilimhidrojen açısından fakir çekirdek çöküşü süpernovalarının ve nötron yıldızı birleşmelerinin kökeni olduğuna inanılan sıcak helyum yıldızlarına ışık tutuyor.

On yıldan fazla bir süredir bilim insanları, ikili sistemlerdeki yaklaşık üç büyük yıldızdan birinin hidrojen zarfından sıyrıldığını öne sürüyorlar. Ancak şu ana kadar yalnızca bir olası aday tespit edilmişti.

David A. Dunlap Astronomi ve Astrofizik Bölümü’nde Yardımcı Doçent ve Toronto Üniversitesi Dunlap Astronomi ve Astrofizik Enstitüsü’nde Yardımcı Doçent olan eşbaşkan yazar Maria Drout, “Bu çok büyük, göz kamaştırıcı bir delikti” diyor.

Drout, “Bu yıldızların nadir olduğu ortaya çıkarsa, süpernovalar, yerçekimsel dalgalar ve uzak galaksilerden gelen ışıkla ilgili çıkarımlar da dahil olmak üzere tüm bu farklı olaylara ilişkin teorik çerçevemizin tamamı yanlıştır” diyor. “Bu bulgu, bu yıldızların gerçekten var olduğunu gösteriyor.”

Drout, “İleriye dönük olarak bu yıldızlarla çok daha ayrıntılı fizik çalışmaları yapabileceğiz” diyor. “Örneğin, kaç tane nötron yıldızı birleşmesi görmemiz gerektiğine dair tahminler, bu yıldızların özelliklerine, örneğin yıldız rüzgarlarında onlardan ne kadar malzemenin çıktığına bağlıdır. Şimdi, ilk defa, ölçebileceğiz. oysa insanlar daha önce bunu tahmin ediyorlardı.”

Çekirdek çöken süpernovaların üçte birinin neden tipik bir Kırmızı Süperdev yıldız patlamasından çok daha az hidrojen içerdiğini açıklamak için ikili soyulmuş yıldızlar daha önce çağrıştırılmıştı. Drout ve meslektaşları, yeni keşfedilen bu yıldızların eninde sonunda hidrojen açısından fakir süpernovalar olarak patlayacağını öne sürüyorlar. Bu yıldız sistemlerinin aynı zamanda, LIGO deneyi tarafından Dünya’dan tespit edilen yerçekimsel dalgaları yayan nötron yıldızı birleşmeleri oluşturmak için de gerekli olduğu düşünülüyor.

Aslında araştırmacılar, mevcut örneklerdeki birkaç nesnenin, nötron yıldızı veya kara delik arkadaşlarıyla birlikte soyulmuş yıldızlar olduğuna inanıyor. Bu cisimler, çift nötron yıldızı ya da nötron yıldızı artı karadelik sistemleri haline gelerek sonunda birleşebilecekleri aşamadadır.

Bethany Ludwig, “Pek çok yıldız, ikili bir sistemde birbirinin yörüngesinde dönen, bir partnerle kozmik dansın parçasıdır. Bunlar yalnız devler değil, yaşamları boyunca birbirleriyle etkileşime giren ve birbirlerini etkileyen dinamik ikililerin parçalarıdır” diyor. D. Toronto Üniversitesi David A. Dunlap Astronomi ve Astrofizik Bölümü öğrencisi ve bu makalenin üçüncü yazarı. “Çalışmamız bu büyüleyici ilişkilere ışık tutuyor ve daha önce hayal ettiğimizden çok daha birbirine bağlı ve aktif bir evreni ortaya çıkarıyor.”

Ludwig, “Tıpkı insanların sosyal varlıklar olması gibi, yıldızlar da, özellikle de devasa olanlar, nadiren yalnızdır” diyor.

Yıldızlar kırmızı devlere dönüşmek üzere geliştikçe ve genişledikçe, içlerinden birinin dış kenarlarındaki hidrojen, arkadaşının çekim kuvveti tarafından soyulabilir ve çok sıcak bir helyum çekirdeği açıkta kalır. Süreç onbinlerce, hatta yüzbinlerce yıl sürebilir.

Soyulmuş yıldızları bulmak zordur çünkü yaydıkları ışığın çoğu görünür ışık spektrumunun dışındadır ve evrendeki toz tarafından engellenebilir veya eşlik eden yıldızlar tarafından gölgede bırakılabilir.

Drout ve meslektaşları araştırmalarına 2016 yılında başladı. Doktora çalışması sırasında hidrojenden fakir süpernovalar üzerinde çalışan Drout, NASA’nın Hubble Gözlemevleri’ndeki Doktora Sonrası Bursu sırasında bunların kalbinde olduğu düşünülen soyulmuş yıldızları bulmak için yola çıktı. Carnegie Bilim Enstitüsü. Şu anda Avusturya Bilim ve Teknoloji Enstitüsü’nde (ISTA) Yardımcı Doçent olan ve yakın zamanda bu yıldızların neye benzemesi gerektiğine dair yeni teorik modeller geliştiren ortak yazar Ylva Götberg ile bir konferansta tanıştı.

Drout, Götberg ve çalışma arkadaşları, aşırı sıcak yıldızların ışıklarının çoğunu yaydığı spektrumun ultraviyole kısmına bakmak için yeni bir araştırma tasarladılar. Çıplak gözle görülemeyen ultraviyole ışık, özel aletler ve teleskoplarla tespit edilebilir.

Swift Ultra-Viyole/Optik Teleskop’tan alınan verileri kullanan araştırmacılar, Dünya’ya en yakın galaksilerden ikisi olan Büyük ve Küçük Macellan Bulutları’ndaki milyonlarca yıldızın parlaklıklarını topladı. Ludwig, Macellan Bulutları’nın ilk geniş alanlı UV kataloğunu geliştirdi ve olağandışı UV emisyonlarına sahip sistemleri tespit etmek için UV fotometrisini kullanarak soyulmuş bir yıldızın olası varlığının sinyalini verdi.

2018 ile 2022 yılları arasında Las Campanas Gözlemevi’ndeki Magellan Teleskopları ile optik spektroskopi elde ederek 25 nesne üzerinde bir pilot çalışma gerçekleştirdiler. Bu gözlemleri yıldızların sıcak, küçük, hidrojen açısından fakir ve ikili sistemlerde olduğunu göstermek için kullandılar; model tahminleriyle tutarlıdır.

Şu anda araştırmacılar bu makalede tanımlanan yıldızları incelemeye devam ediyor ve daha fazlasını bulmak için araştırmalarını genişletiyorlar. Hubble Uzay Teleskobu, Chandra X-Ray Teleskobu, Magellan Teleskopları ve Anglo-Avustralya Teleskobu’nun onaylanmış programlarıyla hem yakındaki galaksilere hem de kendi Samanyolu’muza bakacaklar. Bu yayının bir parçası olarak, bu yıldızları tanımlamak için kullanılan tüm teorik modeller ve veriler kamuya açıklanmış ve diğer bilim adamlarının kullanımına sunulmuştur.

İşbirliği yapan kurumlar arasında Toronto Üniversitesi, Carnegie Bilim Enstitüsü Gözlemevleri, Max-Planck-Institut für Astrophysik, Anton Pannekoek Astronomi Enstitüsü, Dunlap Astronomi ve Astrofizik Enstitüsü ve Steward Gözlemevi yer alıyor.