Kümelerde keşfedilen beyaz cüce-ana dizi ikili dosyalarının ilk çiftleri, yıldızların evrimine yeni bir ışık tutuyor

Toronto Üniversitesi’ndeki (U of T) gökbilimciler, genç yıldız kümelerinde ilk beyaz cüce ve ana dizi yıldız çiftlerini (“ölü” kalıntılar ve “yaşayan” yıldızlar) keşfettiler. Yeni bir çalışmada açıklandı yayınlandı içinde Astrofizik DergisiBu atılım, yıldız evriminin aşırı bir aşamasına ve astrofizikteki en büyük gizemlerden birine yeni bakış açıları sunuyor.

Bilim insanları artık yıldızların nasıl oluştuğu, galaksilerin nasıl evrimleştiği ve periyodik tablodaki çoğu elementin nasıl oluştuğuna dair anlayışımızı ilerletmek için ikili yıldız sistemlerinin (ortak bir ağırlık merkezi etrafında dönen iki yıldız) en erken ve son aşamaları arasındaki boşluğu doldurmaya başlayabilirler. yaratıldı. Bu keşif aynı zamanda süpernova patlamaları ve yerçekimsel dalgalar gibi kozmik olayların açıklanmasına da yardımcı olabilir çünkü bu kompakt ölü yıldızlardan bir veya daha fazlasını içeren ikili yıldızların bu tür olayların kaynağı olduğu düşünülüyor.

Yıldızların çoğu ikili sistemlerde bulunur. Aslında güneşimize benzeyen yıldızların neredeyse yarısının en az bir yoldaş yıldızı vardır. Bu çift yıldızların boyutları genellikle farklılık gösterir; bir yıldız genellikle diğerinden daha büyük kütleye sahiptir. Her ne kadar bu yıldızların aynı hızda evrimleştiğini varsaymak cazip gelse de, daha büyük yıldızlar daha kısa ömürler yaşama eğilimindedir ve yıldız evrimi aşamalarını daha düşük kütleli yoldaşlarına göre çok daha hızlı geçme eğilimindedir.

Bir yıldız, ömrünün sonuna yaklaştığı aşamada, kırmızı dev veya asimptotik dev dallanma evreleri dediğimiz aşamalarda orijinal boyutunun yüzlerce veya binlerce katına kadar genişleyecektir. Yakın ikili sistemlerde bu genişleme o kadar dramatiktir ki ölmekte olan yıldızın dış katmanları bazen yoldaşını tamamen yutabilir. Her iki yıldız da aynı malzemeye sarıldığı için gökbilimciler buna ortak zarf aşaması adını veriyor.

Ortak zarf aşaması astrofizikteki en büyük gizemlerden biri olmaya devam ediyor. Bilim insanları, bu kritik dönemde yıldızların sarmal bir şekilde bir araya gelmesinin, yıldızların sonraki evrimini nasıl etkilediğini anlamakta zorlanıyor. Bu yeni araştırma bu bilmeceyi çözebilir.

Yıldızlar öldükten sonra geride kalan kalıntılar, beyaz cüceler adı verilen kompakt nesnelerdir. Hem “ölü” bir yıldız kalıntısı hem de “yaşayan” bir yıldız içeren (diğer adıyla beyaz cüce-ana dizi ikili dosyaları olarak da bilinen) bu ortak sonrası zarf sistemlerini bulmak, yıldız evriminin bu aşırı aşamasını araştırmak için benzersiz bir yol sağlar.

U of T’deki David A. Dunlap Astronomi ve Astrofizik Bölümü’nde yüksek lisans öğrencisi olan başyazar Steffani Grondin, “İkili yıldızlar evrenimizde çok büyük bir rol oynuyor” diyor. ikililerin tüm yaşam döngülerinin izini sürecek ve umarım yıldız evriminin en gizemli aşamasını sınırlamamıza izin verecektir.”

Araştırmacılar üç ana kaynaktan gelen verileri analiz etmek için makine öğrenimini kullandı: Avrupa Uzay Ajansı’nın Gaia misyonu (galaksimizde bir milyardan fazla yıldızı inceleyen bir uzay teleskobu) ve 2MASS ve Pan-STARRS1 araştırmalarından elde edilen gözlemler. Bu birleştirilmiş veri seti, ekibin bilinen beyaz cüce-ana dizi çiftlerine benzeyen özelliklere sahip kümelerdeki yeni ikili dosyaları aramasına olanak sağladı.

Bu tür ikili sistemlerin çok yaygın olması gerekse de, bu araştırmadan önce kümeler içinde yalnızca iki adayın onaylanması nedeniyle bunları bulmak zor olmuştur. Bu araştırma, bu sayıyı 38 yıldız kümesinde 52 ikiliye çıkarma potansiyeline sahip.

Bu kümelerdeki yıldızların hepsinin aynı anda oluştuğu düşünüldüğünden, bu ikili dosyaları açık yıldız kümelerinde bulmak, gökbilimcilerin sistemlerin yaşını sınırlamasına ve bunların ortak zarf koşullarından önce gözlemlenen ikili dosyalara kadar tam evrimini izlemelerine olanak tanır. ortak zarf sonrası aşamaları.

David A. Dunlap Bölümü’nde profesör olan ortak yazar Joshua Speagle, “Makine öğreniminin kullanılması, yalnızca birkaç veri noktasıyla kolayca tanımlayamadığımız bu benzersiz sistemler için net imzaları belirlememize yardımcı oldu” diyor. U of T’de Astronomi ve Astrofizik ve İstatistik Bilimleri Bölümü. “Aynı zamanda yüzlerce kümedeki aramamızı otomatikleştirmemize de olanak sağladı; bu sistemleri manuel olarak tanımlamaya çalışsaydık imkansız olacak bir görevdi.”

U of T’de David A. Dunlap Astronomi ve Astrofizik Bölümü’nde profesör olan ortak yazar Maria Drout, “Bu, evrenimizde ne kadar çok şeyin göz önünde saklandığına ve hala bulunmayı beklediğine işaret ediyor” diyor. Bu tür ikili sistemin pek çok örneği varken, çok azı evrimsel tarihlerini tam olarak haritalandırmak için gerekli yaş sınırlamalarına sahiptir. Bu sistemleri doğrulamak ve tam olarak karakterize etmek için geriye pek çok çalışma kalırken, bu sonuçların bilimin birçok alanına etkileri olacaktır. astrofizik.”

Kompakt nesneler içeren ikili dosyalar aynı zamanda Tip Ia süpernova olarak adlandırılan aşırı bir yıldız patlamasının ve Lazer Girişimölçer Yerçekimi Dalgası Gözlemevi (LIGO) gibi cihazlar tarafından tespit edilebilen uzay-zamandaki dalgalanmalar olan yerçekimsel dalgalara neden olan türden bir birleşmenin öncüleridir. ). Ekip, bu ikili dosyaların özelliklerini doğrulamak ve ölçmek için Gemini, Keck ve Magellan Teleskoplarından elde edilen verileri kullanırken, bu katalog sonuçta evrenimizdeki pek çok anlaşılması zor geçici olguya ışık tutacaktır.