Ölü yıldızlar için avlanmak

Nötron yıldızları boyut olarak küçüktür, ancak neredeyse anlaşılmaz derecede yoğundur. Aslında onlar yıldız cesetleridir, ancak hala uzayda bulabileceğiniz en heyecan verici fenomenlerden bazılarını gösterecek kadar yaşamları vardır.

NTNU Fizik Bölümü’nde profesör olan Manuel Linares, “Nötron yıldızları yalnızca gökbilimciler için büyüleyici değil. Aşırı fizik için benzersiz laboratuvarlar” diyor.

Önümüzdeki beş yıl boyunca Linares, nötron yıldızlarını incelemek ve aramakla görevli bir araştırma grubuna liderlik edecek. AB, aramayı 2 milyon Euro’luk bir ERC Konsolidatör Hibesi ile destekliyor.

Linares, “Amacımız en büyük kütleli nötron yıldızlarını bulmak ve onları avladığımız ikili sistemler hakkında daha fazla bilgi edinmek” diyor.

AŞK YUVASI

Profesör, nötron yıldız kütlelerini ölçmek için yeni bir yöntem geliştirmeye dahil oldu. Daha sonra bunun hakkında.

Arama operasyonuna LOVE-NEST adı verildi. Kısaltma şu anlama gelir – başka ne var? – Süper Kütleli Nötron Yıldızlarını Arıyor. Dört doktora sonrası pozisyon ve dört doktora oldukça iyi bir ekip olan adaylar söz konusudur.

Ama nötron yıldızları tam olarak nedir? Bunu açıklamak için yıldızlar öldüğünde ne olduğuna bakmamız gerekiyor.

Yıldızlar öldükten sonra yaşar

Yıldızlar öldüğünde birkaç olasılık vardır. Ve hayır, daha iyi müzik satışlarından veya ölüm ilanlarında eleştirel olmayan övgülerden bahsetmiyoruz. Hala gerçek yıldızlar konusundayız.

Yıldızlar temelde yakıtlarını tükettiklerinde ölürler. Sonra bazıları patlıyor.

Daha sonra ne olacakları, doğduklarında ne kadar büyük olduklarına, diğer bir deyişle oluştuklarında sahip oldukları kütleye bağlıdır.

• Düşük kütleli yıldızlar beyaz cüceye dönüşür. Bazıları milyarlarca yıl boyunca düşük yoğunlukta parlamaya devam edebilir. Bu muhtemelen bir gün kendi güneşimizin kaderi olacak.
• En büyük kütleli yıldızlardan bazıları, uzayda yerçekiminin çok güçlü olduğu ve ışığın bile kaçamadığı bir bölge olan ünlü kara deliklere dönüşür.
• Çok büyük olmayan yıldızlar bunun yerine nötron yıldızlarına dönüşür. Bu, doğumdaki kütle kendi güneşimizin kütlesinin yaklaşık 10 ila 25 katına eşit olduğunda gerçekleşir. Ve bu nötron yıldızları çok özel.

Küçük ama çok yoğun

Nötron yıldızları küçük ama son derece yoğundur. Bitmiş bir nötron yıldızının bir metreküpü, bir kentilyon kilogram kadar ağırlığa sahip olabilir. Bunu tasavvur etmekte zorlanabilirsiniz, ancak 1 rakamından sonra 18 sıfır veya 1,000,000,000,000,000,000 gelir.

Aynı nedenle, küçük bir nötron yıldızının yerçekimi alanı, Dünya yüzeyinde deneyimlediğimizden 100 milyar kat daha güçlü olabilir. Merak ettiyseniz, bu 11 sıfırlı 1 rakamı.

Linares, “Nötron yıldızlarının kendi güneşimizden daha fazla kütlesi var, ancak tipik olarak çapı sadece 20 kilometre civarında” diyor.

Buna karşılık bizim Ay’ımızın çapı yaklaşık 3.500 kilometredir ve Dünya 12.700 kilometrenin biraz üzerindedir.

Sadece gözlerimizi onları aramak için kullansaydık, nötron yıldızlarını bulmak aşağı yukarı imkansız olurdu. Ama yapmıyoruz. Bu yüzden birçoğunu biliyoruz.

Sadece bazı nötron yıldızları görülebilir

Linares, “Galaksimizde 3000’den fazla nötron yıldızı biliyoruz, ancak çok daha fazlası bizden saklanıyor” diyor.

Bazılarını bilip bazılarını bilmememizin bir nedeni, bazı nötron yıldızlarının pulsarlara dönüşmesidir.

Bu pulsarlar saniyede birkaç kez dönerek elektromanyetik radyasyon oluşturur. Yıldızın kendisini göremesek bile, yıldızın nerede olduğunu bilmemizi sağlayan bu radyasyonu ölçebiliriz.

Bildiğimiz nötron yıldızlarının büyük çoğunluğu pulsarlardır. Magnetarlar, ultra güçlü manyetik alanlarının etkisini gözlemleyebildiğimiz başka bir nötron yıldızı türüdür, ancak bu yazıda en hızlı dönen pulsarlara bağlı kalacağız.

Ölü yıldızların kütlesini ölçmek

AŞK-NEST, evrenin uçsuz bucaksızlığında minik nötron yıldızlarını bulmak yeterince zor değilmiş gibi, onların kütlelerini de belirlemeyi hedefliyor.

Linares, “Bir nötron yıldızı başka bir yıldızla eşleştiğinde kütleyi ölçmek mümkündür” diyor.

Nötron yıldızını tek başına tartmak zordur, ancak nötron yıldızının diğer yıldız üzerindeki etkisini ölçmek daha kolaydır.

Linares, “Özellikle ilginç bir pulsar türünün kütlesini ölçmek için yeni ve daha doğru bir teknik geliştirdik” diyor.

Yeni yöntem, hız ve kütleyi hesaplamak için sıcaklık farklarını kullanır.

Aşırı ısı, yoldaş yıldızı etkiler

Kendi güneşimizin sıcak olduğunu düşünebilirsiniz, ki öyledir, ancak yüzeyde (fizikçilerin kullandığı sıcaklık sistemi olan) 6,000 derece Kelvin civarında ve içeride 14 milyon derece K’nin biraz üzerinde kalır.

Nötron yıldızları, 100 milyon derece K’ye kadar bir sıcaklığı koruyabilirler. Bu yıldızlar açıkça ortada hiçbir şey yapmazlar.

Profesör, “Sıradan bir yıldız ve bir pulsar ortak bir kütle merkezi etrafında döndüğünde, pulsar bu yoldaş yıldızın sıcaklığını etkiler” diyor.

Hız ve kütle okuyabilir

Yoldaş yıldızın atarcaya en yakın olan tarafı elbette diğer taraftan çok daha sıcaktır.

Profesör Linares bunu kısa bir süre önce İspanya’daki Universitat Politècnica de Catalunya’da (UPC) Kanarya Adaları’ndaki ünlü astronomik gözlemevlerini kullanarak yaptığı çalışmanın bir parçası olarak gözlemledi.

Profesör, “Bu pulsar, eşlik eden yıldızın yüzey sıcaklığının 2400 derece K değişmesine neden oldu” diyor.

Sıcaklıktaki değişim, eşlik eden yıldız tarafından verilen kimyasal spektrumu da değiştirir. Bu spektrum, iki yıldız 10 000 ışıkyılı uzaklıktayken bile fizikçiler tarafından ölçülebilir.

Linares, “Bu tayfsal ölçüm, herhangi bir zamanda yoldaş yıldızın pulsarın etrafında ne kadar hızlı döndüğünü bulmamızı sağlıyor. Hızı bildiğimizde, kütleyi de hesaplayabiliriz” diyor.

Bu özel pulsar, bizim güneşimizin 2,3 katı bir kütleye sahipti. Bunlar LOVE-NEST’in arayacağı türden nötron yıldızları.

Profesör ilerlemek için yeterince meşgul olmalı, ancak bilgisini paylaşmak için hala zamanı var. Ocak ayında Linares, NTNU’da fizik alanında yüksek lisans öğrencileri için Gözlemsel Astrofizik öğretecek. Nötron yıldızlarının bu rotada da görünmesi pekala olabilir.