Çarpışan Nötron Yıldızları, Var Olamayacağını Düşündüğümüz Kadar Ağır Bir Nötron Yıldızı Yarattı

Çarpışan nötron yıldızlarının yaydığı bir ışık parlaması, Evrenin nasıl çalıştığına dair anlayışımızı bir kez daha alt üst etti.

İki yıldız birleşirken ortaya çıkan kısa gama ışını patlamasının analizi, beklendiği gibi bir kara delik oluşturmak yerine, birleşmenin ani ürününün, tahmin edilen maksimum nötron yıldızı kütlesinden çok daha ağır, oldukça manyetize olmuş bir nötron yıldızı olduğunu ortaya çıkardı.

Bu magnetar, bir kara deliğe çökmeden önce bir günden fazla süre varlığını sürdürmüş gibi görünüyor.

İngiltere'deki Bath Üniversitesi'nden astronom Nuria Jordana-Mitjans, The Guardian'a "Böylesine büyük bir nötron yıldızının normalde mümkün olduğu düşünülmüyor" dedi.

Nötron yıldızları, bir yıldızın ömrünün sonunda nasıl sona erebileceğinin bir spektrumundadır. Milyonlarca veya milyarlarca (veya potansiyel olarak trilyonlarca) yıl boyunca, bir yıldız, sıcak basınçlı çekirdeğinde atomları kaynaştıran bir motor olarak ilerleyecektir.

Sonunda, bir yıldızın kaynaştırabileceği atomlar tükenecek ve bu noktada her şey bir şekilde patlayacaktır. Yıldız dış kütlesini dışarı atar ve artık füzyon tarafından sağlanan dış basınçla desteklenmeyen çekirdek, yerçekiminin iç basıncı altında çöker.

Bu çökmüş çekirdekleri nasıl kategorize edeceğimiz, nesnenin kütlesine bağlıdır. Güneş'in yaklaşık 8 katı kütleye kadar başlayan yıldızların çekirdekleri, üst kütle limiti 1,4 güneş kütlesi olan beyaz cücelere çökerek Dünya büyüklüğünde bir küre haline gelebilir.

8 ila 30 güneş kütlesi arasındaki yıldızların çekirdekleri, sadece 20 kilometre çapında bir kürede, yaklaşık 1,1 ila 2,3 güneş kütlesi arasında nötron yıldızlarına dönüşür. Ve teoriye göre, nötron yıldızı üst kütle sınırının üzerindeki en büyük yıldızlar kara deliklere çöküyor.

Ancak 5 güneş kütlesinin altında kayda değer bir kara delik kıtlığı var, bu nedenle bu kütle rejiminde ne olduğu büyük ölçüde bir muamma.

Nötron yıldızı birleşmelerinin astronomlar için bu kadar ilginç olmasının nedeni budur. İki nötron yıldızı ikili bir sistemdeyken ve kaçınılmaz olarak bir araya geldikleri ve iki nötron yıldızını birleştiren tek bir nesne haline geldikleri yörüngesel bozulma noktasına ulaştıklarında ortaya çıkarlar.

Çoğu ikili nötron yıldızı, nötron yıldızları için teorik üst kütle sınırını aşan birleşik bir kütleye sahiptir. Dolayısıyla, bu birleşmelerin ürünleri, muhtemelen o nötron yıldızı-kara delik kütle boşluğu içinde sağlam bir şekilde oturacaktır.

İkili nötron yıldızları çarpıştıklarında, kısa süreli gama ışını patlaması olarak bilinen yüksek enerjili bir radyasyon patlaması yayarlar. Bilim insanları bunların yalnızca bir kara deliğin oluşumu sırasında yayılabileceğini düşünmüştü.

Ancak birleşen nötron yıldızlarının tam olarak nasıl bir kara deliğe dönüştüğü bir muamma. Kara delik bir anda mı oluşuyor, yoksa iki nötron yıldızı çok ağır bir nötron yıldızı üretiyor ve bu yıldız birleşmeden birkaç yüz milisaniye sonra çok hızlı bir şekilde kara deliğe mi çöküyor?

 

GRB 180618A, Haziran 2018'de tespit edilen ve bize ulaşmak için 10,6 milyar yıl yol kat eden kısa süreli bir gama ışını patlamasıydı. Jordana-Mitjans ve meslektaşları, bu nesnenin yaydığı ışığa daha yakından bakmak istedi. Ancak olayın zaman içinde ürettiği elektromanyetik radyasyona baktıklarında bir şeylerin yanlış olduğunu gördüler.

Afterglow'un optik emisyonu, gama ışını patlamasından 35 dakika sonra kayboldu. Ekip, bunun, sürekli bir enerji kaynağı tarafından hızlandırılan, ışık hızına yakın bir hızla genişlemesi nedeniyle olduğunu buldu.

Bu bir kara delikle değil, bir nötron yıldızıyla tutarlıydı. Ve herhangi bir nötron yıldızı değil. Manyetar dediğimiz şeye benziyordu: manyetik alanı sıradan bir nötron yıldızınınkinden 1000 kat daha güçlü ve Dünya'nınkinden katrilyon kat daha güçlü. Ve 100.000 saniyeden fazla (yaklaşık 28 saat) ortalıkta asılı kaldı.

Jordana-Mitjans, "İlk kez, gözlemlerimiz, orijinal nötron yıldızı çiftinin ölümünden en az bir gün sonra yaşamış, hayatta kalan bir nötron yıldızından gelen çok sayıda sinyali vurguluyor," diyor.

Magnetarın bu kadar uzun süre yaşamasına neyin yardımcı olabileceği net değil. Manyetik alanın, en azından kısa bir süre için, tamamen çökmesini önleyen bir dışa doğru çekme sağlayarak ona biraz yardım etmiş olması muhtemeldir.

Mekanizma ne olursa olsun - ve bu kesinlikle daha fazla araştırmayı gerektirecek - ekibin çalışması, süper kütleli nötron yıldızlarının kısa süreli gama ışını patlamaları başlatma yeteneğine sahip olduğunu gösteriyor.

Araştırma The Astrophysical Journal'da yayınlandı.