Gökbilimciler İlk Kez Bir Stellar Nova'nın 'Ateş Topuna' Tanık Oldu

Bir nova patlaması geçiren ölü bir yıldızın kısa ama devasa patlaması, uzaydaki en güçlü X-ışını cihazlarından biri tarafından görüntülendi.

L2 Lagrange noktasındaki Spektr-RG uzay gözlemevinde (evet, Webb'in evi) bulunan ortak Alman-Rus eROSITA teleskopu, ilk kez klasik bir nova'nın 'ateş topu' aşaması olarak bilinen şeyi yakaladı. Bu X-ışını verileri nihayet gözlem yoluyla, novaların fiziği hakkında 1990 tarihli bir öngörüyü doğruladı.

Söz konusu nova, 15 Temmuz 2020'de güneydeki Reticulum takımyıldızı yakınında, yaklaşık 8.250 ışık yılı uzaklıkta keşfedilen YZ Reticuli olarak biliniyor. Analizler, bu geçici parlamanın muhtemelen klasik nova dediğimiz şeyin bir sonucu olduğunu ortaya çıkardı - beyaz bir cüce yıldızın patlaması.

Beyaz cüce yıldız, "ölü" bir yıldız olarak düşündüğümüz şeydir - atomik füzyon (ana dizi) ömrünün sonuna ulaştıktan sonra Güneş'in kütlesinin yaklaşık 8 katına ulaşan bir yıldızın çökmüş çekirdeği ve dış malzemesini çıkardı. Bu türden diğer nesneler arasında nötron yıldızları (8 ila 30 güneş kütlesi arasında) ve kara delikler bulunur.

Beyaz cüceler küçük ve yoğundur: Dünya ile Ay arasında, kabaca ve 1,4 Güneş kadar kütlesine kadar. Bu kütle sınırı, Chandrasekhar sınırı olarak bilinir. Beyaz bir cüce bu sınırı aşarsa, o kadar kararsız hale gelir ki, muhteşem bir süpernovada patlar.

Beyaz cüceler ayrıca – sıklıkla – daha büyük yıldızlara sahip ikili sistemlerde olabilir. Yeterince yakın bir karşılıklı yörüngedeyseler, beyaz cüce ikili yoldaşından malzeme çekebilir.

Bu malzeme öncelikle hidrojendir; beyaz cücenin ısındığı yüzeyinde birikir. Sonunda, kütle o kadar büyük olur ki, hidrojen tabakasının altındaki basınç ve sıcaklık, beyaz cücenin yüzeyinde atomik füzyonu ateşlemek için yeterlidir; bu, termonükleer bir patlamayı tetikler ve fazla malzemeyi şiddetle uzaya fırlatır.

Haziran-Aralık 2020 arasındaki ikinci tüm gökyüzü araştırması sırasında eROSITA, beyaz cüceyi içeren gökyüzü bölgesini tekrar tekrar taradı. İlk 22 geçişinde, her şey normal görünüyordu. Bununla birlikte, 23. geçişte, 7 Temmuz 2020'den başlayarak, daha sonra YZ Reticuli olarak tanımlanacak olan yerde son derece parlak, yumuşak bir X-ışını kaynağı belirdi - ancak bir sonraki geçişte tekrar ortadan kayboldu.

Bu, kaynağın optik parıltından 11 saat önceydi. Gökbilimciler, bunun bir nova'nın 'ateş topu' aşamasının teorik modellemesiyle tamamen tutarlı olduğunu söylüyor.

1990'da geliştirilen bir tahmine göre, patlamayı tetikleyen kaçak füzyon ile yıldızın optik dalga boylarında parlaması arasında çok kısa bir 'ateş topu' aşaması olmalıdır. Bu aşama, yıldız optik dalga boylarında parlamadan önce yumuşak, kısa ve parlak bir X-radyasyonu flaşı olarak görünmelidir.

Teoriye göre bu, genişleyen malzemenin beyaz cücenin fotosferine veya "yüzeyine" ulaşması nedeniyle olur. Kısa bir süre için, bu malzemenin dışa doğru ivmesi, yıldızın yerçekimi nedeniyle içe doğru ivme ile eşleşir ve beyaz cücenin ısınmasına ve Eddington parlaklığı olarak bilinen maksimum parlaklık ile parlamasına neden olur.

Patlama genişlemeye devam ettikçe, soğuyarak yayılan ışığın daha enerjik X-ışını dalga boylarından optiğe kaymasına neden olur. Bu genellikle bir novanın parladığını gördüğümüz zamandır.

Sonuçlar, ekibin söz konusu beyaz cücenin birkaç temel ölçümünü yapmasına izin verdi. Bunlar, termonükleer reaksiyonun kesin zamanlamasını ve nova olayının tüm süresi boyunca beyaz cücenin sıcaklık değişimini içerir. Teorik çalışma, ateş topu aşamasının süresinin beyaz cücenin kütlesine karşılık geldiğini de öne sürüyor. Ekip, bu bilgiyi kullanarak Güneş'in kütlesinin 0.98 katı bir kütle elde etti.

Ekip, gözlemin çok şanslı olduğunu söyledi. Dört yıllık görevi boyunca, eROSITA'nın galaksimizdeki novaların oranı göz önüne alındığında, bu tür yalnızca bir veya iki ateş topu tespit etmesi bekleniyor.

Araştırmacılar makalelerinde "YZ Reticuli flaşının eROSITA tarafından başarılı bir şekilde tespit edilmesiyle, X-ışını flaşlarının varlığı artık gözlemsel olarak doğrulandı."

"Bizim tespitimiz aynı zamanda toplam nova enerjisini ölçmek için eksik parçayı da ekliyor ve termonükleer kaçakların fotosferik evriminin bütün resmini tamamlıyor" diyor.

Araştırma Nature'da yayınlandı.