Ultracool cüce ikili yıldızlar rekor kırdı

Hawaii Adası, Maunakea’daki WM Keck Gözlemevini kullanan Northwestern Üniversitesi ve California San Diego Üniversitesi (UC San Diego) astrofizikçileri, şimdiye kadar gözlemlenen en sıkı aşırı soğuk cüce ikili sistemini keşfettiler.

İki yıldız o kadar yakın ki birbirlerinin etrafında dönmeleri bir Dünya gününden daha az sürüyor; her yıldızın “yılı” sadece 17 saat sürer.

LP 413-53AB adlı yeni keşfedilen sistem, ışıklarını birincil olarak kızılötesinde yayan ve onları insan gözüyle tamamen görünmez kılan çok soğuk olan çok düşük kütleli bir yıldız sınıfı olan bir çift ultra soğuk cüceden oluşuyor. . Yine de evrendeki en yaygın yıldız türlerinden biridir.

Daha önce gökbilimciler, tümü nispeten genç olan ve 40 milyon yıl öncesine kadar uzanan yalnızca üç kısa dönemli aşırı soğuk cüce ikili sistem saptamışlardı. LP 413-53AB’nin milyarlarca yaşında olduğu tahmin ediliyor -yaş olarak Güneşimize benziyor- ama şimdiye kadar keşfedilen tüm ultracool cüce çiftlerinden yaklaşık dört kat daha kısa bir yörünge periyoduna sahip.

Çalışma yayınlanmak üzere kabul edilmiştir. Astrofizik Dergi Mektuplarıve şu adreste ön baskı biçiminde mevcuttur: arXiv.org.

Çalışmayı yöneten Kuzeybatı astrofizikçi Chih-Chun “Dino” Hsu, “Böylesine aşırı bir sistemi keşfetmek heyecan verici” dedi. “Prensip olarak, bu sistemlerin var olması gerektiğini biliyorduk, ancak henüz böyle bir sistem tanımlanmamıştı.”

Hsu, Northwestern Astrofizikte Disiplinlerarası Keşif ve Araştırma Merkezi’nde (CIERA) fizik ve astronomi alanında doktora sonrası araştırmacıdır. Bu çalışmaya doktora yaparken başladı. Profesör Adam Burgasser tarafından tavsiye edildiği UC San Diego’da öğrenci.

Ekip, arşiv verilerini araştırırken ilk olarak garip ikili sistemi keşfetti. Hsu, spektral verilerine dayalı olarak bir yıldızı modelleyebilen bir algoritma geliştirdi. Astrofizikçiler bir yıldızdan yayılan ışığın tayfını analiz ederek yıldızın kimyasal bileşimini, sıcaklığını, yerçekimini ve dönüşünü belirleyebilirler. Bu analiz aynı zamanda yıldızın, radyal hız olarak bilinen, gözlemciye doğru ve gözlemciden uzaklaşırken hareketini de gösterir.

LP 413-53AB’nin spektral verilerini incelerken, Hsu garip bir şey fark etti. İlk gözlemler, yıldızlar kabaca hizalandığında ve spektral çizgileri üst üste bindiğinde sistemi yakaladı ve Hsu’nun bunun sadece bir yıldız olduğuna inanmasına neden oldu. Ancak yıldızlar yörüngelerinde hareket ettikçe, spektral çizgiler zıt yönlerde kayarak daha sonraki spektral verilerde çiftlere ayrıldı. Hsu, aslında inanılmaz derecede sıkı bir ikiliye kilitlenmiş iki yıldız olduğunu fark etti.

Hsu, Keck Gözlemevi’nin Yakın Kızılötesi Spektrografını (NIRSPEC) kullanarak fenomeni kendisi gözlemlemeye karar verdi. Ekip, 13 Mart 2022’de Keck II teleskopunu ikili sistemin bulunduğu Boğa takımyıldızına doğru çevirdi ve onu iki saat boyunca gözlemledi. Ardından, 2022’de Temmuz, Ekim ve Aralık aylarında ve Ocak 2023’te daha fazla gözlem gerçekleştirdiler.

Burgasser, “Bu ölçümü yaparken, birkaç dakikalık gözlemle değişen şeyleri görebildik.” Dedi. “Takip ettiğimiz çoğu ikili dosyanın yörünge periyotları yıllarca sürüyor. Yani birkaç ayda bir ölçüm alıyorsunuz. Ardından, bir süre sonra bulmacanın parçalarını bir araya getirebiliyorsunuz. Bu sistemle, spektral çizgilerin gerçek zamanlı olarak birbirinden ayrıldığını görebildik. İnsan zaman ölçeğinde evrende bir şeyler olduğunu görmek inanılmaz.”

Gözlemler, Hsu’nun modelinin öngördüğünü doğruladı. İki yıldız arasındaki mesafe, Dünya ile Güneş arasındaki mesafenin yaklaşık %1’i kadardır.

Burgasser, “Bu dikkat çekici, çünkü gençken, yaklaşık 1 milyon yaşındayken, bu yıldızlar neredeyse üst üste gelirdi” dedi.

Ekip, yıldızların ya geliştikçe birbirlerine doğru göç ettiklerini ya da artık kayıp olan üçüncü bir yıldız üyesinin fırlatılmasından sonra bir araya gelebileceklerini tahmin ediyor. Bu fikirleri test etmek için daha fazla gözlem gerekiyor.

Hsu ayrıca araştırmacıların benzer yıldız sistemlerini inceleyerek Dünya’nın ötesinde potansiyel olarak yaşanabilir gezegenler hakkında daha fazla şey öğrenebileceğini söyledi. Ultracool cüceler Güneş’ten çok daha sönük ve sönüktür, bu nedenle yüzeylerinde -yaşamı oluşturmak ve sürdürmek için çok önemli bir bileşen olan- sıvı su bulunan herhangi bir gezegenin yıldıza çok daha yakın olması gerekir. Bununla birlikte, LP 413-53AB için, yaşanabilir bölge mesafesi, yıldız yörüngesinin boyutuna çok yakın olduğundan, bu sistemde yaşanabilir gezegenlerin oluşmasını muhtemelen imkansız kılıyor.

Hsu, “Bu aşırı soğuk cüceler, Güneşimizin komşularıdır,” dedi. “Potansiyel olarak yaşanabilir ev sahiplerini belirlemek için, yakındaki komşularımızdan başlamak yararlı olur. Ancak, aşırı soğuk cüceler arasında yakın ikili dosyalar yaygınsa, bulunabilecek çok az yaşanabilir dünya olabilir.”

Bu senaryoları tam olarak keşfetmek için Hsu, Burgasser ve işbirlikçileri, tam bir veri örneği oluşturmak için daha kısa dönemli aşırı soğuk cüce ikili sistemleri belirlemeyi umuyor. Yeni gözlemsel veriler, ikili yıldız oluşumu ve evrimi için teorik modellerin güçlendirilmesine yardımcı olabilir. Ancak şimdiye kadar, aşırı soğuk ikili yıldızları bulmak nadir görülen bir başarı olarak kaldı.

UC San Diego’da Şansölye’nin Doktora Sonrası Araştırmacısı olan ortak yazar Chris Theissen, “Bu sistemler nadirdir” dedi. “Fakat nadiren var oldukları için mi yoksa onları bulamadığımız için mi nadir olduklarını bilmiyoruz. Bu açık uçlu bir soru. Artık üzerine inşa etmeye başlayabileceğimiz bir veri noktamız var. uzun süredir arşivde. Dino’nun aracı, bunun gibi daha fazla ikili dosya aramamızı sağlayacak.”