Yeni Simülasyonlar: Kara Delik Bir Nötron Yıldızını Yuttuğunda Gerçekte Ne Oluyor?
Bir kara delik ve nötron yıldızı nihayet bir araya geldiğinde ortaya çıkan kozmik yıkım büyük bir olaydır. Caltech’in son süper bilgisayar simülasyonları sayesinde bu korkutucu gösteriye ön sıradan bir koltuk alıyoruz.
Elias Most liderliğindeki Caltech astrofizikçileri tarafından yürütülen iki yeni çalışma, Astrophysical Journal Letters’da yayınlandı. Araştırmacılar, kara delik ve nötron yıldızı birleşimlerini şimdiye kadarki en detaylı simülasyonlarla inceledi. Bu olaylar evrendeki en uç noktalardan biri ve yeni araştırma, nötron yıldızının yok olmadan hemen önceki saniyelerde—hatta milisaniyelerde—neler olduğunu ortaya koyuyor.
Makalerden biri geçen yıl yayınlandı ve kara deliğe yutulmadan önce nötron yıldızlarının yüzeyinde meydana gelen deprem benzeri olayların simüle edilmiş sonuçlarını anlatıyor. Diğer makale ise, Mart sonunda yayınlandı, “kara delik pulsarları” ve bu şiddetli olaylar sonucunda oluşan dev şok dalgalarına odaklanıyor.
Yukarıdaki görsel, ekibin simülasyonundan bir anı gösteriyor: Bir nötron yıldızının kara delikle birleşmesinden sonra dışarıya doğru fırlayan manyetik plazma akışlarını gözler önüne seriyor. Kara deliğin kütle çekimi kontrol altına aldığında nötron yıldızının ultra yoğun kabuğu sadece gerilmekle kalmıyor—çatlıyor.
Caltech’ten Most, “Nötron yıldızının kabuğu, yer sarsıldığında yere çatlarmış gibi çatlayacak,” diye açıklıyor. “Kara deliğin çekim gücü ilk önce yüzeyi kaydırarak yıldızda depremlere ve çatlakların açılmasına neden oluyor.”
Bu çatlamalar Alfvén dalgalarını veya bir kamçı gibi yıldızın etrafını saran manyetik dalgaları tetikliyor. Bu dalgalar, zaman zaman derin uzaydan algıladığımız milisaniye uzunluğundaki radyo patlamalarını üretebilir. Ve ilk kez, simülasyon bu sarsıntıların, evrene yayılan olağanüstü şok dalgalarına nasıl yol açabileceğini gösteriyor.
Takip simülasyonunda, ekip, kara deliğin nötron yıldızını yutarken neler olduğunu modelledi ve sonuçlar, ilk büyük sarsıntılardan bile daha yoğundu. Bu birleşim, evrendeki en güçlü teorik şok dalgalarını gönderiyor. Bunlar da son bir radyo dalgası patlaması veya hatta X-ışınları ve gama ışınları şeklinde bir yayınım yaratabilir.
Hepsi bu kadar da değil. Ekibin simülasyonları ayrıca, sıradan bir pulsar gibi davranan, yani evrene ışık demetleri yayan bir nesne olan kara delik pulsarını ortaya çıkardı. Adından da anlaşılacağı gibi, kara delik pulsar, merkezinde bir yıldız yerine bir kara delik barındırıyor.
Nötron yıldızını yemesinin hemen ardından kısa bir an için, kara deliğin çevresini bir pulsar’ın deniz feneri misali ışınlarına benzer manyetik rüzgarlar sarar. Bu varsayımsal nesne teorize edilmişti, ancak şimdi nasıl oluşabileceğine ve nasıl tespit edileceğine dair ayrıntılı bir fikrimiz var.
Ekip, bu etkileşimleri simüle etmek için Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarı’ndaki Perlmutter süper bilgisayarını kullandı.
“İki kara deliğin birleşimini simüle ettiğinizde,” diyor Most, “gravitasyonel dalgaları tanımlamak için genel görelilik denklemlerine ihtiyacınız var. Ancak konu bir nötron yıldızı olduğunda, bunun içinde yıldızın karmaşık nükleer fiziği ve etrafındaki plazma dinamikleri gibi çok daha fazla fiziksel olay gerçekleşiyor.”
LIGO-Virgo-KAGRA İşbirliği gibi grupların gerçek dünya verileriyle incelenen bu simülasyonlar, bilim insanlarının nötron yıldızı-kara delik çarpışmalarını tanımlamasına ve daha iyi anlamasına yardımcı olabilir.
