Gökbilimciler, izole edilmiş bir beyaz cücenin etrafında bükülen ışığı gözlemliyorlar

Gökbilimciler, ilk olarak Albert Einstein tarafından Genel Görelilik Teorisi’nde tahmin edilen ve ilk olarak 100 yıl önce iki Cambridge astronomu tarafından gözlemlenen yerçekimsel mikromercekleme olarak bilinen bir etkiyi kullanarak ölü bir yıldızın kütlesini doğrudan ölçtüler.

Cambridge Üniversitesi liderliğindeki uluslararası ekip, uzaktaki bir yıldızdan gelen ışığın LAWD 37 olarak bilinen beyaz bir cücenin etrafında nasıl bükülerek uzaktaki yıldızın gökyüzündeki görünür konumunu geçici olarak değiştirmesine neden olduğunu ölçmek için iki teleskoptan alınan verileri kullandı.

İlk kez bu etki güneşimiz dışında tek başına izole edilmiş bir yıldız için tespit edilmiş ve ilk kez böyle bir yıldızın kütlesi doğrudan ölçülmüştür. Sonuçlar Royal Astronomical Society’nin Aylık Bildirimleri.

LAWD 37, bizimki gibi bir yıldızın ölümünün sonucu olan bir beyaz cücedir. Bir yıldız öldüğünde yakıtını yakmayı bırakır ve dış malzemesini dışarı atarak geriye yalnızca sıcak, yoğun bir çekirdek bırakır. Bu koşullar altında, bildiğimiz madde çok farklı davranır ve elektron-dejenere madde denen bir şeye dönüşür.

Doktorasını tamamlarken araştırmayı yürüten baş yazar Dr. Peter McGill, “Beyaz cüceler bize yıldızların nasıl geliştiğine dair ipuçları veriyor – bir gün kendi yıldızımız da beyaz cüce olacak” dedi. Cambridge Astronomi Enstitüsü’nde. McGill şu anda Kaliforniya Üniversitesi, Santa Cruz’da bulunuyor.

LAWD 37, bize nispeten yakın olduğu için kapsamlı bir şekilde incelenmiştir. Bu beyaz cüce, Musca takımyıldızında 15 ışıkyılı uzaklıkta ve yaklaşık 1,15 milyar yıl önce ölen bir yıldızdan geriye kalanlar.

McGill, “Bu beyaz cüce bize nispeten yakın olduğu için, onun hakkında çok fazla veriye sahibiz – ışık spektrumu hakkında bilgimiz var, ancak yapbozun eksik parçası, kütlesinin bir ölçümü olmuştur” dedi. .

Kütle, bir yıldızın evrimindeki en önemli faktörlerden biridir. Çoğu yıldız nesnesi için gökbilimciler, güçlü, genellikle test edilmemiş modelleme varsayımlarına dayanarak dolaylı olarak kütle çıkarımı yaparlar. Kütlenin doğrudan çıkarsanabildiği nadir durumlarda, nesnenin ikili yıldız sistemi gibi bir arkadaşı olması gerekir. Ancak LAWD 37 gibi tek nesneler için kütleyi belirlemeye yönelik başka yöntemlere ihtiyaç vardır.

McGill ve uluslararası meslektaşları, LAWD 37 için ilk doğru kütle ölçümünü elde etmek için Avrupa Uzay Ajansı’nın Gaia Teleskopu ve Hubble Uzay Teleskobu gibi bir çift teleskop kullanabildiler. Einstein tarafından.

Einstein, Genel Görelilik Teorisinde, uzaktaki bir yıldızın önünden büyük ve kompakt bir nesne geçtiğinde, yıldızdan gelen ışığın yerçekimi alanı nedeniyle ön plandaki nesnenin etrafında büküleceğini öngördü. Bu etki yerçekimsel mikromercekleme olarak bilinir. 1919’da iki İngiliz astronom -Cambridge’den Arthur Eddington ve Royal Greenwich Gözlemevi’nden Frank Dyson-bu etkiyi ilk olarak bir güneş tutulması sırasında tespit etti, Genel Göreliliğin ilk popüler onayı neydi? Ancak Einstein, etkinin güneş sistemimiz dışındaki yıldızlar için tespit edilebileceği konusunda kötümserdi.

2017 yılında astronomlar saptanmış ikili sistemdeki başka bir yakın beyaz cüce olan Stein 2051 b için bu yerçekimsel mikromercekleme etkisi, bu etkinin Güneşimiz dışındaki bir yıldız için ilk tespitini işaret ediyor. Şimdi, Cambridge liderliğindeki ekip, LAWD 37’nin etkisini tespit ederek, tek bir beyaz cüce için ilk doğrudan kütle ölçümünü verdi.

Gökbilimciler, Samanyolu’nun en doğru ve eksiksiz çok boyutlu haritasını oluşturan ESA’nın Gaia uydusunu kullanarak, LAWD 37’nin hareketini tahmin edebildiler ve bir arka plan yıldızına yeterince yakın hizalanacağı noktayı tespit edebildiler. mercek sinyali

Gökbilimciler, ünlü Eddington/Dyson deneyinden 100 yıl sonra, Kasım 2019’da gerçekleşen bu olayı gözlemlemek için Gaia verilerini kullanarak Hubble Uzay Teleskobu’nu doğru zamanda doğru yere yöneltmeyi başardılar.

Arka plandaki yıldızdan gelen ışık çok zayıf olduğu için gökbilimciler için asıl zorluk gürültüden mercekleme sinyalini çıkarmaktı. McGill, “Bu olaylar nadirdir ve etkileri çok küçüktür” dedi. “Örneğin, ölçülen etkimizin boyutu, Dünya’dan bakıldığında Ay’daki bir arabanın uzunluğunu ölçmek gibidir ve 1919 güneş tutulmasında ölçülen etkiden 625 kat daha küçüktür.”

Mercekleme sinyalini çıkardıktan sonra araştırmacılar, beyaz cücenin kütlesiyle ölçeklenen arka plan kaynağının astrometrik sapmasının boyutunu ölçebildiler ve LAWD 37 için kütlesinin %56’sı olan bir yerçekimi kütlesi elde ettiler. güneşimiz. Bu, LAWD 37’nin kütlesine ilişkin daha önceki teorik tahminlerle aynı fikirde ve beyaz cücelerin nasıl evrimleştiğine dair mevcut teorileri destekliyor.

McGill, “LAWD 37’nin kütle ölçümünün kesinliği, beyaz cüceler için kütle-yarıçap ilişkisini test etmemize izin veriyor” dedi. “Bu, bu ölü yıldızın içindeki aşırı koşullar altında maddenin özelliklerini test etmek anlamına geliyor.”

Araştırmacılar, sonuçlarının, Hubble’ın halefi olan JWST gibi uzay tabanlı gözlemevleri tarafından tespit edilebilen Gaia verileriyle gelecekteki olay tahminlerine kapı araladığını söylüyor.

McGill, “Gaia oyunu gerçekten değiştirdi; olayların ne zaman olacağını tahmin etmek için Gaia verilerini kullanabilmek ve ardından bunların gerçekleştiğini gözlemleyebilmek heyecan verici” dedi. “Yerçekimi mikromercekleme etkisini ölçmeye devam etmek ve daha birçok yıldız türü için kütle ölçümleri elde etmek istiyoruz.”