Bir Yıldız Diğerinin İçinde: Eşi Benzeri Görülmemiş İkili Yıldız Sistemi Keşfedildi!

Astronomlar, ilk kez bir helyum yıldızıyla kütleçekimsel olarak bağlı olan hızlı dönen bir nötron yıldızı tespit etti. Bu sıra dışı çift yıldız sistemi, uzun zamandır teorileştirilmiş ama nadiren gözlemlenmiş bir kozmik süreci, ortak zarf evrimini doğruluyor.

İkili yıldız sistemleri, yani birbirinin etrafında dönen yıldız çiftleri, oldukça yaygındır. Hatta evrendeki yıldızların %85’inin en az bir eşi olduğu tahmin ediliyor. Ancak, yeni keşfedilen bu çift, daha önce görülmemiş türden. 

Bu durumda, bir helyum yıldızı, milisaniye pulsar adı verilen bir nötron yıldızına bağlı: Yakındaki yıldızlardan madde emerek hızla dönen ve düzenli aralıklarla radyasyon ışınları yayan yıldızlar. 

Mayıs 2020’de, Çin’in FAST radyo teleskobunu kullanan Pekin’deki Çin Ulusal Astronomi Gözlemevleri’nde görevli radyo astronom Jin Lin Han liderliğindeki bir araştırma ekibi, Samanyolu galaksisinin derinliklerinden gelen zayıf sinyalleri tespit etti. 

Birkaç ay sonra, bu sinyallerin bir pulsardan gelen radyasyon emisyonları olduğu doğrulandı. Ardından dört buçuk yıl boyunca bu patlamaları izleyerek, bu yıldızın aslında yalnız olmadığını, 3.6 saatte bir eşinin etrafında döndüğünü keşfettiler. Ancak bu dönüşün altıda biri boyunca, pulsar’ın radyasyonu eşi tarafından engelleniyor.

“Bu, yörüngenin büyük bir kısmı,” diye açıkladı Han, Gizmodo’ya verdiği röportajda. “Bu tuhaf, bunu sadece daha büyük bir eş yapabilir.”

İkili sistemlerde, bir milisaniye pulsar genellikle bir beyaz cüce eşlik eder: Güneşimiz gibi bir yıldız, yakıtını tükettiğinde ardından kalan sıcak, yoğun bir çekirdek. Ancak Han ve ekibinin topladığı veriler, bu eşin kompakt bir nesne ile normal bir yıldız arasında bir yerde olması gerektiğini gösterdi. 

Bu tuhaf eşin daha fazla incelenmesi, Güneşimiz kadar kütleli olduğunu, ama normal bir yıldız olamayacağını çünkü radyo spektrumu dışındaki tüm dalga boylarında tespit edilemediğini açığa çıkardı. Araştırmacılar, bu nedenle bunun hidrojeninden tamamen arınmış, esas olarak helyumdan oluşan bir yıldız olduğunu sonucuna vardı. Bulgularını ise bugün Science dergisinde yayımladılar.

Han, “Bu tür bir ikili sistem daha önce hiç keşfedilmedi,” dedi. Ancak bu tür bir çiftin ortak zarf evrimi yoluyla oluşabileceği uzun zamandır teorize ediliyordu ve bu keşfi yapan ekip bunun burada gerçekleştiğine inanıyor. 

West Virginia Üniversitesi’nde fizik ve astronomi profesörü Duncan Lorimer, çalışmaya dahil olmamasına rağmen Gizmodo’ya gönderdiği bir emailde, “Ortak zarf evrimi süreci, yıldızların ikili sistemlerde etkileşimde olduğu şekilde biraz farklıdır,” diye açıkladı.

Normalde bir nötron yıldızının güçlü kütle çekim alanı, genişlemiş bir eş yıldızdan madde çekerek, nötron yıldızının “yem olmasına” ve dolayısıyla bir pulsar haline gelmesine neden olur, diye açıkladı. Bu işlem, akresyon olarak adlandırılır ve nötron yıldızının hızlanmasına neden olur. 

Ancak ortak zarf evriminde, “eş yıldız o kadar büyüktür ki, dış katmanları da nötron yıldızını kaplar,” diye ekledi Lorimer. “Bu, tüm ikili sistemi frenler.”

Eş yıldızın dış katmanları—zarf içinde—sürtünme, pulsar ile eşin çekirdeğini birbirine doğru spiral çizmeye zorlar, Han ve ekibinin gözlemlediği gibi son derece kompakt bir ikili sistem oluşturur. Sadece 3.6 saatlik bir yörünge dönemine sahip bu pulsar ve eşi, birbirlerinin etrafında çok yakından dönüyor. 

Sonuç olarak, eş yıldızın dış katmanları dışarı atılır, diye açıkladı Lorimer, bu da milisaniye pulsarının helyum yıldızı eşinin neden soyulduğunu açıklar. 

Çalışmaya katılmayan McGill Üniversitesi’nde fizik profesörü Victoria Kaspi, Gizmodo’ya verdiği demeçte, “Yazarların belirttiği evrimsel yol, şaşırtıcı bir yol değil,” dedi. “Yıllardır zaten bilinen, tanınan ve detaylı tartışılan bir yol.”

“Eğer 1.000 milisaniye pulsar bulacaksanız, bunlardan kaç tanesi bu şekilde olacak? 1.000’de bir civarında—buna benzer bir şey. Ve onu buldular,” dedi. 

Han ve ekibi, galaksimizde bunun gibi bir düzineden fazla sistem olduğuna inanıyorlar ve bu da onları oldukça nadir yapıyor. Bu araştırmacıların bunlardan birini keşfetmesi “büyük bir atılım,” dedi Lorimer.

“Ne kadar çok milisaniye pulsar bulursak, nadir evrimsel sonuçların örneklerini bulma olasılığımız o kadar fazla olur. Bu sistem, bunun mükemmel bir örneği,” dedi.