Yıldız Yamyamlığı Kozmik Evrimi Nasıl Aydınlatıyor?

Georgia Eyaleti’nin CHARA Dizisini kullanan gökbilimciler, yırtıcı yıldızların yanında yıldız cesetlerinin soluk ışığını tespit ettiler.

Georgia Eyaleti Yüksek Açısal Çözünürlüklü Astronomi Merkezi’ndeki (CHARA) güçlü teleskoplarla çalışan bilim insanları, yörüngedeki yoldaş yıldızlardan gelen gazın çoğunu tükettiğinden şüphelenilen bir grup yıldız üzerinde yapılan araştırmayı tamamladı. Bu hassas ölçümler, yamyamlaşmış yıldızların zayıf parıltısını doğrudan tespit etti.

Doktora Sonrası Araştırma Görevlisi Robert Klement tarafından yürütülen yeni araştırma, Astrofizik Dergisi. Çalışma, hızlı dönen büyük yıldızların etrafında dönen soyulmuş cüce altı yıldızların yeni yörüngelerini tanımlayarak, yakın ikili yıldızların yaşam yörüngesine dair yeni bir anlayışa yol açıyor.

Soluk, sıcak, soyulmuş bir yıldızın (sol altta) yörüngesindeki Be yıldızı ve diskinin (sağ üst) sanatsal tasviri. Kredi bilgileri: William Pounds’un tablosu

CHARA’da Gözlemsel Atılımlar

Mount Wilson, California’daki CHARA Dizisindeki meslektaşlarıyla birlikte çalışan Klement, yüksek güçlü teleskopları nispeten yakınlardaki B emisyon çizgisi yıldızlarından oluşan bir koleksiyona veya kısaca “Yıldız olun”a hedefledi. Bunlar, yörüngede alışılmadık yoldaşları barındırdığı düşünülen, hızla dönen yıldızlardır.

Be yıldızları muhtemelen yakın yıldız çiftleri arasındaki yoğun etkileşimlerden oluşuyor. Gökbilimciler birçok yıldızın bu tür çiftler halinde oluştuğunu buluyor; bu eğilim özellikle Güneşimizden daha büyük yıldızlar arasında geçerli. Küçük ayrılıkları olan çiftler çalkantılı bir kaderle karşı karşıya kalırlar çünkü yaşlandıkça boyutları büyür ve ayrılıklarına benzer bir boyuta ulaşabilirler.

Bu gerçekleştiğinde, büyüyen yıldızdan gelen gaz, çiftin arasındaki boşluğu geçebilir, böylece yoldaş, aktarılan gaz akışından faydalanabilir. Bu yamyamlaştırma süreci sonunda kütlesel donör yıldızın neredeyse tüm gazının soyulması ve eski nükleer yanan merkezinin küçük sıcak çekirdeğinin geride bırakılmasıyla sonuçlanacaktır.

CHARA Dizisi, Be yıldızı HR2142’nin (sarı yıldız) her 81 günde bir etrafında dönen soyulmuş yıldızın (kesikli çizgi) hareketinin ölçümleri (kırmızı elipsler). Küçük siyah yıldız sembolleri, soyulmuş yoldaşın gözlemlerimiz sırasında hesaplanan konumlarıdır. Yörünge daireseldir ancak gökyüzü düzlemine göre eğik olduğundan eliptik görünür. Üst ve sağ eksenler Astronomik Birimlerdeki (AU, ortalama Dünya-Güneş mesafesi) görünen fiziksel ayrımı gösterirken, alt ve sol eksenler mili yay saniyesi (mas) cinsinden açısal ayrımı verir. Karşılaştırma yapmak gerekirse, gökyüzündeki dolunayın açısal çapı yaklaşık 2 milyon miliyay saniyedir.
Kredi bilgileri: Robert Klement

Yıldız Yamyamlığının Mekanizmaları

Gökbilimciler, kütle aktarım akışının yoldaş yıldızın dönmesine ve çok hızlı bir rotator haline gelmesine neden olduğunu tahmin etti. En hızlı dönen yıldızlardan bazıları Be yıldızları olarak bulunur. Yıldızlar o kadar hızlı dönüyor ki, gazlarının bir kısmı ekvator bölgelerinden fırlatılarak yörüngede bir gaz halkası oluşturuyor.

Şimdiye kadar, yakın ikili çiftlerin yaşamındaki bu tahmin edilen aşama gökbilimcilerin gözünden kaçmıştı çünkü yıldızların aralıkları geleneksel teleskoplarla görülemeyecek kadar küçüktü ve soyulmuş yıldız cesetleri parlak arkadaşlarının parıltısında gizlenmişti. Ancak Georgia Eyaleti’nin CHARA Dizisi teleskopları araştırmacılara soyulmuş yıldızları bulma olanağı sundu.

CHARA Dizisi, Wilson Dağı’nın zirvesine yayılmış altı teleskopu kullanarak 330 metre çapında devasa tek bir teleskop gibi hareket ediyor. Bu, gökbilimcilere yıldız çiftlerinin ışığını çok küçük açısal kaymalarla bile ayırma yeteneği verir. Klement ayrıca Birleşik Krallık’taki Michigan Üniversitesi ve Exeter Üniversitesi’nde inşa edilen ve birbirine yakın hem çok parlak hem de çok sönük nesnelerin ışık sinyalini kaydedebilen MIRC-X ve MYSTIC kameraları da kullandı.

Keşifler ve Çıkarımlar

Araştırmacılar, Be yıldızlarının kütle aktarımı yoluyla döndürülüp döndürülmediğini ve yörüngede dönen soyulmuş yıldızlara ev sahipliği yapıp yapmadığını belirlemek istediler. Klement, CHARA’da iki yıllık bir gözlem programına başladı ve çalışması kısa sürede meyvesini verdi. 37 Be yıldızının dokuzunda soyulmuş yoldaşların soluk ışığını keşfetti. Bu hedeflerden yedisine odaklandı ve yıldız cesedinin Be yıldızı etrafındaki yörünge hareketini takip edebildi.

Klement, “Yörüngeler önemlidir çünkü yıldız çiftlerinin kütlelerini belirlememize olanak sağlarlar” dedi. “Kütle ölçümlerimiz, soyulan yıldızların neredeyse her şeyi kaybettiğini gösteriyor. HR2142 yıldızı örneğinde, sıyrılan yıldız muhtemelen Güneş’in kütlesinin 10 katından yaklaşık bir güneş kütlesine inmiştir.”

Her Be yıldızının etrafında soyulmuş yıldızlar tespit edilmedi ve araştırmacılar bu vakaların bazılarında cesedin küçük bir yıldıza dönüştüğüne inanıyor. Beyaz cüce Yıldız, CHARA Dizisi ile bile tespit edilemeyecek kadar sönük. Diğer durumlarda, etkileşim o kadar yoğundu ki yıldızlar birleşerek hızla dönen tek bir yıldız haline gelmiş olabilir.

Klement şimdi Avrupa Güney Gözlemevi’nin verilerini kullanarak, yörüngedeki soyulmuş yıldızları güney gökyüzündeki yıldızlara kadar genişletiyor. Çok Büyük Teleskop Şili’deki girişimölçer. Aynı zamanda Çin’deki Yunnan Gözlemevlerinde Luqian Wang ile birlikte araştırmada çalışıyor. NASA Hubble uzay teleskobu soyulmuş yoldaşların zayıf ışığını tespit etmek için. Bu cesetler sıcak olduğundan yalnızca Hubble Uzay Teleskobu ile gözlemlenebilen morötesi dalga boylarında nispeten daha parlaktırlar.

CHARA’nın Bulgularının Önemi

CHARA Dizisini destekleyen Ulusal Bilim Vakfı Astronomi Bilimleri Bölümü program direktörü Alison Peck, “Be yıldızlarının bu araştırması ve dokuz sönük yoldaş yıldızın keşfi, CHARA’nın gücünü gerçekten gösteriyor” dedi. “Dizinin olağanüstü açısal çözünürlüğünü ve yüksek dinamik aralığını kullanmak, yıldız oluşumu ve evrimi hakkında daha önce yanıtlanması mümkün olmayan soruları yanıtlamamıza olanak sağlıyor.”

CHARA Dizisi yöneticisi Douglas Gies, araştırmanın nihayet yakın yıldız çiftlerinin yaşamlarında önemli bir gizli aşamayı ortaya çıkardığını söyledi.

Gies, “Be yıldızları üzerinde yapılan CHARA Dizisi araştırması, bu yıldızların kütle aktarımı yoluyla toptan bir dönüşüm yoluyla yaratıldığını doğrudan ortaya çıkardı” dedi. “Yıldızların soyulması sonucunu doğuran yıldız ziyafetinin sonucunu şimdi ilk kez görüyoruz.”

Referans: Robert Klement, Thomas Rivinius, Douglas R. Gies, Dietrich Baade, Antoine Mérand, John D. Monnier, Gail H tarafından yazılan “Klasik Be Yıldızlarının Çokluğuna İlişkin CHARA Dizisi İnterferometri Programı: Soyulmuş Alt Cüce Yoldaşlarının Yeni Tespitleri ve Yörüngeleri” .Schaefer, Cyprien Lanthermann, Narsireddy Anugu, Stefan Kraus ve Tyler Gardner, 8 Şubat 2024, Astrofizik Dergisi.
DOI: 10.3847/1538-4357/ad13ec

Ana görüntü, soluk, sıcak, soyulmuş bir yıldızın (sol altta) yörüngesinde dönen Be yıldızı ve diskinin (sağ üst) sanatsal bir tasviridir. William Pounds’un tablosu.

TCHARA Dizisi, Ulusal Bilim Vakfı tarafından AST-1636624 ve AST-2034336 numaralı Hibe kapsamında desteklenmektedir. Kurumsal destek, GSU ​​Sanat ve Bilim Koleji ve GSU Araştırma ve Ekonomik Kalkınmadan Sorumlu Başkan Yardımcısı Ofisi tarafından sağlanmaktadır.