Kara delik mi, nötron yıldızı mı, yoksa yeni bir şey mi? Açıklamaya meydan okuyan bir nesne keşfettik

Bazen gökbilimciler gökyüzünde kolayca açıklayamadığımız nesnelerle karşılaşırlar. Yeni araştırmamızda yayımlandı Bilim, böyle bir keşfi rapor ediyoruztartışma ve spekülasyonlara yol açması muhtemel.

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.

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 bir nötron yıldızı ne de bir kara delik olduğu açıkça belli olan bir nesne.

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 parçadan oluşur milisaniye pulsarıdönerken 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, X-ışını ve gama ışını bantlarına kadar tüm ışık 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.

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 Einstein’ın görelilik teorisi tarafından tanımlanır ve değişimin hızı bize sistemdeki cisimlerin toplam kütlesi hakkında bilgi verir.

Gözlemlerimiz, NGC 1851E sisteminin güneşimizden neredeyse dört kat daha ağır olduğunu ve karanlık yoldaşın tıpkı pulsar gibi kompakt bir nesne olduğunu, yani normal bir yıldızdan çok daha yoğun 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, “kara delik kütle boşluğu” Yaklaşık 2,2 güneş kütlesi olduğu düşünülen mümkün olan en ağır nötron yıldızları ile yıldızların çökmesinden oluşabilen yaklaşık 5 güneş kütlesindeki en hafif kara delikler arasında yer alır. Bu boşluktaki nesnelerin doğası ve oluşumu astrofizikte önemli bir sorudur.

Olası adaylar

Peki o zaman tam olarak ne bulduk?

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.

Bu sistemle işimiz henüz bitmedi. Arkadaşın gerçek doğasını kesin olarak belirlemek ve en hafif kara deliği mi, yoksa en büyük nötron yıldızını mı, yoksa ikisini de 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.

Bu makale şuradan yeniden yayınlanmıştır: Konuşma Creative Commons lisansı altındadır. Okumak orijinal makale.