Bilinen En Kısa Yörüngeye Sahip "Kataklismik" Yıldız Çifti Keşfedildi

Evrendeki yıldızların çoğu çiftler halinde bulunur, bazen daha büyük olan yaşam döngüsünü tamamlayıp beyaz cüce haline gelir. Bu evrim, en azından başta oldukça yakınlarsa, cücenin güçlü yerçekimi alanı anakol yıldızının dış katmanlarını kendisine çekerek ikilinin daha da yakın yörüngede dönmesine neden olduğundan, aralarındaki dansı değiştirir.

Bu şekilde yeterli madde aktarıldığında, çift bir kataklismik değişenler (CV) haline gelir. İsim, nükleer füzyonu serbest bırakmak için beyaz cüceye yeterli hidrojen çekildiğinde bu yıldızların saldığı kısa ışık parlamalarından geliyor. Bu olayları ilk gözlemleyen gök bilimciler nedenini bilmiyorlardı ancak çok büyük bir şeyin sorumlu olması gerektiği sonucuna vardılar. Bu tür bir cisim, novaların - aniden görünür hale gelecek kadar parlaklaştıklarından yeni olarak adlandırılan yıldızlar - çoğunluğunu oluşturur.

Nature'da bildirilen, yeni keşfedilen ZTF J1813+4251 sistemi, yalnızca 51 dakikalık bir yörünge periyoduna sahip, bu, birbirlerinin yörüngesinde dönen bu yıldız türleri kombinasyonu için şimdiye kadar gözlemlenen en kısa süre. Bu tek başına gök bilimcilerin ilgisini çeker, ancak ZTF J1813+4251 başka bir nedenden dolayı önemlidir - çift, Dünya'dan görüldüğü gibi, birbirlerinin tutulmasına yol açarak, gözlemcilerin özelliklerini olağandışı ayrıntılarla ölçmelerine olanak tanır.

Gök bilimciler, CV'ler birbirine yaklaştıkça bir aktarımın gerçekleşmesi gerektiğini ve beyaz cücenin yoldaşından tüm hidrojeni topladığı veya yakaladığı ve şimdi helyum çektiği noktaya ulaşmasını önceden tahmin etmişti.

Helyum biriktiren CV'ler tespit edildi ve gök bilimciler bunların daha geleneksel CV'lerden evrimleştiklerinden şüpheleniyorlar, ancak süreç on veya yüz milyonlarca yıl önce gerçekleşmiş olacağından bu doğrulanmadı.

MIT'den Dr. Kevin Burdge bir açıklamada, "Bu sistemlerden birini hidrojenden helyum birikimine geçiş yaparken yakaladığımız nadir bir durum." dedi. "İnsanlar bu cisimlerin ultra kısa yörüngelere dönüşmesi gerektiğini öngördü ve uzun bir süre, tespit edilebilir kütleçekim dalgaları yaymak için yeterince kısa olup olmayacağı tartışıldı. Bu keşif, bunu rafa kaldırıyor."

Burdge ve ortak yazarlar, 1,2 milyardan fazla yıldızı kapsayan gökyüzü araştırmalarını analiz ederek ve çok kısa zaman dilimlerinde parlayan ve sönenleri arayarak ZTF J1813+4251'i buldular. Parlaklık, beyaz cüce üzerindeki füzyon patlamalarından değil - bunlar çok daha nadir ve daha az düzenlidir - ancak bir yıldızın diğerinin ışığını engellediği tutulma sürecinden kaynaklanır.

Yalnızca bir ikili çiftin ve muhtemelen bir CV'nin böyle bir döngü göstereceğinden emin olan Burdge ve ortak yazarlar, ışık döngüsünü ayrıntılı olarak gözlemlemek için dünyanın en büyük iki teleskobunda zaman buldular. Sistemin yaklaşık 3.000 ışık yılı uzaklıkta olduğu sonucuna vardılar ve her bileşenin hem kütlesini hem de yarıçapını ölçebilecek kadar net bir şekilde görebiliyoruz.

Beyaz cüce, Güneş'in kütlesinin yaklaşık yarısına sahip, ancak bu tür yanmış yıldızların doğası gereği çok daha küçük. Yoldaşı yaklaşık 0.12 güneş kütlesine sahip ve Jüpiter'e benzer boyutta.

Hala çoğunlukla hidrojen olan güneş benzeri bir yıldızın bu kadar kısa bir yörüngesi olamazdı: Burdge, yaklaşık sekiz saatten daha kısa bir sürenin imkansız olacağını söyledi. Ancak, hidrojeninin çoğunu beyaz cüceye kaybeden ZTF J1813+4251'deki yıldız, neredeyse, daha yüksek yoğunluğu daha kısa yörüngeleri mümkün kılan, helyum çekirdeğine indirgenmiştir.

İleriye dönük olarak yazarlar, ZTF J1813+4251'in, sistemin tamamen helyum biriktirdiği yaklaşık 75 milyon yıl sonra sadece 18 dakikalık bir yörüngeye ulaşacağını tahmin ediyor. Şaşırtıcı bir şekilde, yıldızlar o zaman çarpışmayacak, bunun yerine yavaşça ayrılacak ve donör yıldız soğuyacaktır.

Yazarlar, yörünge kısalmasını on yıl içinde tespit edebilmeyi ve gelecek araçları kullanarak sistemden gelen kütleçekim dalgalarını tespit etmeyi umuyorlar. Bu, gök bilimcilerin Einstein'ın belirli bir büyüklükteki kütleçekim dalgası tarafından üretilen yavaşlama tahminlerini test etmelerini sağlayacak.

1000'den fazla CV bilinmesine rağmen, sadece 12'sinin yörüngeleri 75 dakikadan kısadır. Sonuç olarak, ZTF J1813+4251 sadece rekor kırmıyor, aynı zamanda benzer gözlemler için kullanılabilecek çok fazla yakın muadili de yok.

Burdge, "Bu özel bir sistem." dedi. "Büyük bir açık soruyu yanıtlayan ve bilinen en güzel davranışlı kataklismik değişenlerden biri olan bir sistem bulduğumuz için iki kat şanslıyız."

Bu içerik IFLSCIENCE’da yayınlanmıştır.