Gökbilimciler alışılmadık şekilde evrimleşmiş bir ikili sistemde uzun süredir gizli kalmış küçük bir kara delik keşfettiler

Çinli araştırmacılar, radyal hız ve astrometri yöntemlerini kullanarak umut vadeden bir kütle aralığı kara deliği keşfettiler. Çalışma yayınlandı çevrimiçi Doğa Astronomi 10 Eylül’de, Çin Bilimler Akademisi Ulusal Astronomi Gözlemevleri’nden (NAOC) yardımcı araştırmacı Dr. Wang Song liderliğindeki bir ekip tarafından yürütüldü.

Son altmış yılda, bilim insanları X-ışını yöntemlerini kullanarak iki düzine yıldız kütleli kara delik keşfettiler. Bu kara deliklerin kütle dağılımı, çoğunlukla 5 ila 25 güneş kütlesi arasında, 3 ila 5 güneş kütlesi arasında değişen kütlelere sahip kara deliklerin nadir olduğunu gösteriyor.

Bu kütle farkı, süpernova patlamaları sırasında bu kütle aralığındaki kara deliklerin oluşumunu engelleyen özel mekanizmalardan kaynaklanıyor olabilir veya gözlemsel bir yanlılıktan kaynaklanıyor olabilir; çünkü daha düşük kütleli kara delikler de dahil olmak üzere ikili yıldızlar süpernova patlamaları sırasında doğum tekmeleriyle daha kolay parçalanır ve bu nedenle tespit edilmeleri daha zordur.

Lazer İnterferometre Kütleçekim Dalgası Gözlemevi tarafından yapılan son kütleçekim dalgası gözlemleri, bu kütle boşluğunda kompakt nesnelerin varlığını ortaya koymuş olsa da, düşük kütleli kara deliklerin ikililerde var olup olamayacağı sorusu hala tartışma konusudur. Böyle bir sistemin etkileşimsiz ve X-ışını emisyonu olmadan olması bekleniyordu ve radyal hız ve astrometrik yöntemler kullanılarak aranabilirdi.

Bu çalışmada, Büyük Gökyüzü Alanı Çoklu-Cisimli Fiber Spektroskopik Teleskobu’ndan (LAMOST) elde edilen spektroskopi ve Gaia’dan alınan astrometri verileri kullanılarak, kompakt bileşenler içeren ikili sistemler için bir arama yürütüldü.

Araştırmacılar ikili sistem G3425’te bulunan düşük kütleli karanlık bir nesne keşfettiler. Görünür yıldız yaklaşık 2,7 güneş kütlesine sahip kırmızı bir devken, karanlık nesnenin kütlesi yaklaşık 3,6 güneş kütlesi olup 3,1 ila 4,4 güneş kütlesi aralığındadır. Sistemdeki kırmızı dev dışında başka hiçbir bileşenden ışık katkısı yoktur, bu da karanlık yoldaşın kütlesi kütle aralığına düşen bir kara delik olduğunu kanıtlar.

Daha da önemlisi, G3425 yaklaşık 880 günlük bir yörünge periyodu ve sıfıra yakın eksantriklik sergileyen geniş bir ikilidir. Araştırmacılar, oluşumunu standart ikili evrim süreçleriyle açıklamayı zor buldular. Sonuç olarak, bu şaşırtıcı derecede geniş dairesel yörüngenin oluşumu, mevcut ikili evrim ve süpernova patlaması teorilerine meydan okuyor.

Çalışma, radyal hız ve astrometrinin birleştirilmesinin ikili sistemlerdeki durağan kompakt nesneleri etkili bir şekilde tespit edebileceğini göstermektedir. Bu ilgi çekici sistem, düşük kütleli kara delikler içeren ikili sistemlerin varlığını güçlü bir şekilde öne sürmekte ve ikili sistemlerin oluşumu ve evrimi hakkında yeni bakış açıları sağlayabilir.