Astrofizik Krizde mi? Her Şeyi Değiştirebilecek Gizemli Nesne Keşfedildi

Gökbilimciler, sınıflandırmaya meydan okuyan bir gök cismi keşfettiler ve muhtemelen bilinen fiziğin sınırında yeni bir tür kozmik varlığı ortaya çıkardılar.

Bazen gökbilimciler gökyüzünde kolayca açıklayamadığımız nesnelerle karşılaşırlar. Yeni araştırmamızda, yayınlanan içinde Bilimtartışma ve spekülasyonlara yol açması muhtemel böyle bir keşfi bildiriyoruz.

Nötron yıldızları evrendeki en yoğun nesnelerden bazılarıdır. Atom çekirdeği kadar kompakt ama bir şehir kadar büyük olan bu maddeler, aşırı madde anlayışımızın sınırlarını zorluyor. Bir nötron yıldızı ne kadar ağırsa, sonunda çökerek daha da yoğun bir şeye, yani bir kara deliğe dönüşme olasılığı da o kadar yüksektir.

Devasa eşlik eden yıldızın bir kara delik olduğunu varsayan sistemin bir sanatçı tarafından çizilmiş izlenimi. Arka plandaki en parlak yıldız, yörünge arkadaşı radyo pulsarı PSR J0514-4002E’dir. İki yıldız birbirlerinden 8 milyon km uzaktadır ve her 7 günde bir birbirlerinin etrafında dönerler. Katkıda bulunanlar: Daniëlle Futselaar (artsource.nl)

Anlayışın Sınırı: Nötron Yıldızları ve Kara Delikler

Bu astrofiziksel nesneler o kadar yoğun ve yerçekimsel çekimleri o kadar güçlü ki, çekirdekleri (her ne olursa olsun) olay ufukları (ışığın kaçamayacağı mükemmel karanlık yüzeyler) tarafından evrenden kalıcı olarak gizleniyor.

Nötron yıldızları ile kara delikler arasındaki dönüm noktasındaki fiziği anlayacaksak, bu sınırdaki nesneleri bulmalıyız. Özellikle uzun süreler boyunca hassas ölçümler yapabileceğimiz nesneleri bulmalıyız. Ve tam da bulduğumuz şey bu; ne açıkça bir nesne, ne de bir nesne. nötron yıldızı ne de Kara delik.

NGC 1851 küresel kümesinin Hubble Uzay Teleskobu görüntüsü. Katkı Sağlayanlar: NASA, ESA ve G. Piotto (Università degli Studi di Padova); İşleme: Gladys Kober (NASA/Amerika Katolik Üniversitesi)

NGC 1851’de Kozmik Dans

Yıldız kümesinin derinliklerine bakarken oldu NGC 1851 evrendeki maddenin en uç noktalarına yeni bir bakış açısı sunan bir çift yıldız gibi görünen şeyi tespit ettik. Sistem bir milisaniyeden oluşuyor pulsardönerken evren boyunca radyo ışığı ışınlarını tarayan, hızla dönen bir tür nötron yıldızı ve doğası bilinmeyen devasa, gizli bir nesne.

Devasa nesne karanlıktır, yani radyodan optik, röntgen ve gama ışını bantlarına kadar ışığın tüm frekanslarında görünmezdir. Diğer durumlarda bu, çalışmayı imkansız hale getirir, ancak milisaniyelik pulsarın yardımımıza geldiği yer burasıdır.

Milisaniye pulsarları kozmik atom saatlerine benzer. Dönüşleri inanılmaz derecede stabildir ve oluşturdukları düzenli radyo darbesi tespit edilerek hassas bir şekilde ölçülebilir. Her ne kadar doğası gereği kararlı olsa da, pulsar hareket halindeyken veya sinyali güçlü bir yerçekimi alanından etkilendiğinde gözlemlenen dönüş değişir. Bu değişiklikleri gözlemleyerek pulsarların bulunduğu yörüngelerdeki cisimlerin özelliklerini ölçebiliriz.

Ekip, Güney Afrika’daki Karoo yarı çölünde bulunan hassas MeerKAT radyo teleskopunu kullandı. Kredi bilgileri: SARAO

MeerKAT ile Gizemi Ortaya Çıkarmak

Uluslararası gökbilimcilerden oluşan ekibimiz, MeerKAT radyo teleskopu NGC 1851E olarak adlandırılan sistemin bu tür gözlemlerini yapmak için Güney Afrika’da.

Bunlar, en yakın yaklaşma noktalarının zamanla değiştiğini göstererek, iki nesnenin yörüngelerini tam olarak detaylandırmamıza olanak sağladı. Bu tür değişiklikler şu şekilde açıklanmaktadır: Einstein’ın görelilik teorisi ve değişimin hızı bize sistemdeki cisimlerin toplam kütlesi hakkında bilgi verir.

Gözlemlerimiz, NGC 1851E sisteminin Güneşimizden neredeyse dört kat daha ağır olduğunu ve bu karanlık yoldaşın, tıpkı pulsar gibi, normal bir yıldızdan çok daha yoğun, kompakt bir nesne olduğunu ortaya çıkardı. En büyük nötron yıldızlarının ağırlığı yaklaşık iki güneş kütlesindedir; dolayısıyla eğer bu çift nötron yıldız sistemi (iyi bilinen ve incelenen sistemler) olsaydı, şimdiye kadar bulunan en ağır nötron yıldızlarından ikisini içermesi gerekirdi.

Yoldaşın doğasını ortaya çıkarmak için sistemdeki kütlenin yıldızlar arasında nasıl dağıldığını anlamamız gerekir. Yine Einstein’ın genel göreliliğini kullanarak sistemi ayrıntılı bir şekilde modelleyebilir, yoldaşın kütlesinin Güneş’in kütlesinin 2,09 ile 2,71 katı arasında olduğunu bulabilirdik.

Arkadaşın kütlesi, yaklaşık 2,2 güneş kütlesi olduğu düşünülen mümkün olan en ağır nötron yıldızları ile yaklaşık 5 güneş kütlesi olan, yıldızların çökmesinden oluşabilen en hafif kara delikler arasındaki “kara delik kütle boşluğu” dahilindedir. Bu boşluktaki nesnelerin doğası ve oluşumu astrofizikte önemli bir sorudur.

Olası Adaylar

Peki o zaman tam olarak ne bulduk?

Radyo pulsarı NGC 1851E ve onun egzotik yoldaş yıldızının potansiyel oluşum tarihi. Kredi bilgileri: Thomas Tauris (Aalborg Üniversitesi / MPIfR)

Cazip bir olasılık, iki nötron yıldızının birleşmesinin (çarpışmasının) kalıntıları etrafında yörüngede bir pulsar ortaya çıkarmış olmamızdır. Böyle olağandışı bir konfigürasyon, NGC 1851’deki yıldızların yoğun paketlenmesiyle mümkün olmaktadır.

Bu kalabalık yıldız dans pistinde yıldızlar birbirlerinin etrafında dönecek ve sonsuz bir vals yaparak eşlerini değiştirecekler. Eğer iki nötron yıldızı birbirine çok yakın fırlatılırsa dansları felaketle sonuçlanacaktır.

Çarpışmaları sonucu oluşan ve çöken yıldızlardan oluşanlardan çok daha hafif olabilen kara delik, daha sonra valste başka bir çift dansçı bulana kadar kümede serbestçe dolaşır ve oldukça kaba bir şekilde kendisini içeri sokar ve daha hafif olan partneri dışarı atar. süreç içerisinde. Bugün gözlemlediğimiz sistemi ortaya çıkarabilecek şey, işte bu çarpışma ve değişim mekanizmasıdır.

Göreve Devam Ediyorum

Bu sistemle işimiz henüz bitmedi. Yoldaşın gerçek doğasını kesin olarak belirlemek ve en hafif kara deliği mi, yoksa en büyük nötron yıldızını mı, yoksa ikisini birden mi keşfettiğimizi ortaya çıkarmak için çalışmalar halihazırda devam ediyor.

Nötron yıldızları ile kara delikler arasındaki sınırda, henüz bilinmeyen yeni bir astrofiziksel nesnenin var olma ihtimali her zaman vardır.

Bu keşfin ardından pek çok spekülasyonun geleceği kesindir, ancak halihazırda açık olan şey, bu sistemin, evrendeki en ekstrem ortamlarda maddeye gerçekte ne olduğunun anlaşılması konusunda büyük umut vaat ettiğidir.

Tarafından yazılmıştır:

• Ewan D. Barr – MeerKAT (TRAPUM) işbirliğiyle Geçici Gezegenler ve Pulsarlar için proje bilimcisi, Max Planck Radyo Astronomi Enstitüsü
• Arunima Dutta – Max Planck Radyo Astronomi Enstitüsü, Radyo Astronomide Temel Fizik Araştırma Bölümünde Doktora Adayı
• Benjamin Stappers – Astrofizik Profesörü, Manchester Üniversitesi

Orijinal olarak yayınlanan bir makaleden uyarlanmıştır. Konuşma.