top of page

Bugüne kadarki en ağır nötron yıldızı, eşini yiyen bir 'kara dul'

Saniyede 707 kez dönen yoğun, çökmüş bir yıldız—onu Samanyolu galaksisindeki en hızlı dönen nötron yıldızlarından biri yapıyor-yıldız arkadaşının neredeyse tüm kütlesini parçaladı ve tüketti ve bu süreçte bugüne kadar gözlemlenen en ağır nötron yıldızı haline geldi.


Güneş'in kütlesinin 2,35 katı olan bu rekor kıran nötron yıldızını tartmak, gökbilimcilerin bu yoğun nesnelerin içindeki maddenin tuhaf kuantum durumunu anlamalarına yardımcı olur, ki bu — bundan çok daha ağırlaşırlarsa - tamamen çöker ve kaybolur.kara delik olarak.




Dönen bir nötron yıldızı, bu sanatçının kara dul pulsarı konseptinde periyodik olarak radyosunu (yeşil) ve gama ışını (macenta) ışınlarını Dünya'yı geçerek sallar. Nötron yıldızı / pulsar, yıldız ortağının bakan tarafını (sağda) güneş yüzeyinin iki katı sıcaklığa kadar ısıtır ve yavaşça buharlaştırır. (Resim kredisi: NASA'nın Goddard Uzay Uçuş Merkezi)



Berkeley'deki California Üniversitesi'nde Astronomi Profesörü olan Alex Filippenko,” Maddenin bir uranyum atomunun çekirdeğindeki gibi nükleer yoğunluklarda nasıl davrandığını kabaca biliyoruz " dedi. "Bir nötron yıldızı dev bir çekirdeğe benzer, ancak bu maddeden bir buçuk güneş kütlesine sahip olduğunuzda, yani yaklaşık 500.000 Dünya çekirdeği kütlesi birbirine yapıştığında, nasıl davranacakları hiç de net değildir.”


Stanford Üniversitesi'nde astrofizik profesörü olan Roger W. Romani, nötron yıldızlarının o kadar yoğun olduğunu—1 inç küpün 10 milyar tonun üzerinde olduğunu—çekirdeklerinin evrendeki kara deliklerden yoksun en yoğun madde olduğunu ve olay ufkunun arkasına gizlendikleri için incelenmesi imkansız olduğunu belirtti. PSR J0952-0607 olarak adlandırılan bir pulsar olan nötron yıldızı, bu nedenle Dünya'nın görüş alanındaki en yoğun nesnedir.


Nötron yıldızının kütlesinin ölçümü, Hawai'deki Maunakea'daki 10 metrelik Keck I teleskopunun aşırı duyarlılığı sayesinde mümkün oldu; bu, sıcak parlayan eşlik eden yıldızdan görünür bir ışık spektrumunu kaydedebildi, şimdi büyük bir gaz halindeki gezegenin boyutuna küçültüldü. Yıldızlar, Sekstanlar takımyıldızı yönünde Dünya'dan yaklaşık 20.000 ışıkyılı uzaklıktadır.


Gökbilimciler, görünmez bir refakatçi, bir nötron yıldızı ve milisaniye pulsarı tarafından neredeyse tüm kütlesinden sıyrılan soluk bir yıldızın (yeşil daire) hızını ölçtüler ve şimdiye kadar bulunmuş en büyük ve belki de nötron yıldızları için üst sınır olarak belirlediler.




Gökbilimciler, görünmez bir refakatçi, bir nötron yıldızı ve milisaniye pulsarı tarafından neredeyse tüm kütlesinden sıyrılan soluk bir yıldızın (yeşil daire) hızını ölçtüler ve şimdiye kadar bulunmuş en büyük ve belki de nötron yıldızları için üst sınır olarak belirlediler. (Resim kredisi: W. M. Keck Gözlemevi, Roger W. Romani, Alex Filippenko)



2017'de keşfedilen PSR J0952-0607'ye “kara dul” pulsarı denir — dişi kara dul örümceklerinin çiftleştikten sonra çok daha küçük erkeği tüketme eğilimine bir benzetme. Filippenko ve Romani, nötron yıldızlarının/pulsarların ne kadar büyüyebileceğine dair üst sınırı belirlemeyi umarak on yıldan fazla bir süredir kara dul sistemlerini inceliyorlar.


Stanford'un Beşeri Bilimler ve Bilimler Okulu'nda fizik profesörü olan Romani, "Bu ölçümü diğer birkaç kara dulunkilerle birleştirerek, nötron yıldızlarının en az bu kütleye, 2,35 artı veya eksi 0,17 güneş kütlesine ulaşması gerektiğini gösteriyoruz" dedi. ve Kavli Parçacık Astrofiziği Enstitüsü üyesi ve Kozmoloji. “Buna karşılık, bu, atom çekirdeğinde görülen yoğunluğun birkaç katı olan maddenin özelliği üzerindeki en güçlü kısıtlamalardan bazılarını sağlar. Gerçekten de, yoğun madde fiziğinin diğer birçok popüler modeli bu sonuçtan dışlanmıştır.”


Araştırmacılar, 2.35 güneş kütlesinin nötron yıldızlarının üst sınırına yakın olması durumunda, iç kısmın muhtemelen bir nötron çorbası ve yukarı ve aşağı kuarklar—normal protonların ve nötronların bileşenleri—ancak egzotik madde olmadığını söylüyor. “garip” kuarklar veya kaonlar gibi. garip bir kuark içeren parçacıklardır.

Romani, “Nötron yıldızları için yüksek bir maksimum kütle, çekirdeklerin ve bunların çözünmüş yukarı ve aşağı kuarklarının çekirdeğe kadar bir karışımı olduğunu gösteriyor” dedi. “Bu, özellikle egzotik iç kompozisyona sahip olanlar olmak üzere, önerilen birçok madde durumunu dışlar.”


Roman, Filippenko ve Stanford yüksek lisans öğrencisi Dinesh Kandel, Astrofizik Dergisi Letters tarafından yayınlanmak üzere kabul edilen ekibin sonuçlarını açıklayan bir makalenin ortak yazarlarıdır.


Ne kadar büyüyebilirler?


Gökbilimciler genellikle, yaklaşık 1,4 güneş kütlesinden daha büyük bir çekirdeğe sahip bir yıldız, ömrünün sonunda çöktüğünde, o kadar yüksek basınç altında bir iç kısma sahip yoğun, kompakt bir nesne oluşturduğu konusunda hemfikirdir ki, tüm atomlar bir nötron denizi oluşturmak için bir araya getirilir.ve bunların çekirdek altı bileşenleri, kuarklar. Bu nötron yıldızları dönerek doğarlar ve görünür ışıkta görülemeyecek kadar loş olsalar da, kendilerini ışık ışınları yayan pulsarlar olarak ortaya çıkarlar—radyo dalgaları, Röntgenler ve hatta gama ışınları-dönerken Dünya'yı parlatır, tıpkı bir deniz fenerinin dönen ışını gibi.





Bu 2014 NASA videosu, kara dul pulsarlarını ve gökbilimcilerin, yalnızca gama ışını gözlemleriyle keşfedilen türünün ilk örneği olan PSR J1311−3430 adlı birini nasıl keşfettiğini açıklıyor. (NASA'nın Goddard Uzay Uçuş Merkezi'nin izniyle)“Sıradan " pulsarlar saniyede yaklaşık bir kez döner ve yanıp söner, ortalama olarak, bir yıldızın çökmeden önceki normal dönüşü göz önüne alındığında kolayca açıklanabilen bir hız. Ancak bazı pulsarlar saniyede yüzlerce veya 1.000 defaya kadar tekrarlar; bu, madde nötron yıldızına düşüp onu döndürmedikçe açıklanması zordur. Ancak bazı milisaniyelik pulsarlar için hiçbir refakatçi görünmez.

İzole edilmiş milisaniyelik pulsarlar için olası bir açıklama, her birinin bir zamanlar bir arkadaşı olduğu, ancak onu hiçbir şeye indirgemediğidir.

"Evrimsel yol kesinlikle büyüleyici. Çift ünlem işareti, " dedi Filippenko. "Eşlik eden yıldız geliştikçe ve kırmızı bir dev olmaya başladığında, nötron yıldızına malzeme dökülür ve bu nötron yıldızını döndürür. Dönerek, şimdi inanılmaz derecede enerjili hale gelir ve nötron yıldızından bir parçacık rüzgarı çıkmaya başlar. Bu rüzgar daha sonra donör yıldıza çarpar ve malzemeyi sıyırmaya başlar ve zamanla donör yıldızın kütlesi bir gezegenin kütlesine düşer ve daha da fazla zaman geçerse tamamen kaybolur. Yani, yalnız milisaniyelik pulsarlar bu şekilde oluşturulabilir. Başlangıçta yapayalnız değillerdi-ikili bir çift halinde olmak zorundaydılar - ama yavaş yavaş arkadaşlarını buharlaştırdılar ve şimdi yalnızlar.”

Pulsar PSR J0952-0607 ve soluk arkadaşı yıldız, milisaniyelik pulsarlar için bu köken hikayesini destekliyor.

Romani, “Bu gezegen benzeri nesneler, kütle ve açısal momentuma katkıda bulunan, pulsar eşlerini milisaniye periyotlarına döndüren ve bu süreçte kütlelerini artıran normal yıldızların tortularıdır” dedi.

Filippenko,” Kozmik bir nankörlük durumunda, eşinin büyük bir bölümünü yutmuş olan kara dul pulsarı, şimdi yoldaşı gezegensel kitlelere ve belki de tamamen yok olmaya kadar ısıtır ve buharlaştırır " dedi.

Örümcek pulsarları şunları içerir: redbacks ve tidarrens

Yoldaşın küçük olduğu, ancak tespit edilemeyecek kadar küçük olmadığı kara dul pulsarlarını bulmak, nötron yıldızlarını tartmanın birkaç yolundan biridir. Bu ikili sistem söz konusu olduğunda, eşlik eden yıldız—şimdi Jüpiter'in kütlesinin sadece 20 katı—nötron yıldızının kütlesi tarafından çarpıtılır ve ayımızın yörüngede kilitlenme şekline benzer şekilde düzenli olarak kilitlenir, böylece yalnızca bir tarafı görürüz. Nötron yıldızına bakan taraf, güneşimizden biraz daha sıcak ve büyük bir teleskopla görecek kadar parlak olan yaklaşık 6.200 Kelvin veya 10.700 derece Fahrenheit sıcaklığa ısıtılır. Filippenko ve Romani, PSR J0952-0607'deki Keck I teleskopunu son dört yılda altı kez açtılar ve her seferinde Düşük Çözünürlüklü Görüntüleme Spektrometresi ile 15 dakikalık parçalar halinde gözlemleyerek 6,4 saatlik yörüngesindeki belirli noktalarda soluk arkadaşı yakaladılar. pulsar. Spektrumları benzer güneş benzeri yıldızlarınkiyle karşılaştırarak, eşlik eden yıldızın yörünge hızını ölçebildiler ve nötron yıldızının kütlesini hesaplayabildiler.

Filippenko ve Romani şimdiye kadar yaklaşık bir düzine kara dul sistemini incelediler, ancak yalnızca altısında kütle hesaplamalarına izin verecek kadar parlak eşlik eden yıldızlar vardı. Hepsi, pulsar PSR J0952-060'tan daha az kütleli nötron yıldızlarını içeriyordu. Kuzenlerinin yanı sıra daha fazla kara dul pulsarı üzerinde çalışmayı umuyorlar: güneş kütlesinin onda birine daha yakın yoldaşları olan kara dul pulsarlarının Avustralya eşdeğeri olarak adlandırılan redback'ler; ve Romanların tidarrens olarak adlandırdığı şey — refakatçinin güneş kütlesinin yaklaşık yüzde biri olduğu yer - kara dul örümceğinin akrabasından sonra. Bu türün erkeği Tidarren sisyphoides, dişinin büyüklüğünün yaklaşık %1'idir.

"Kara deliğin eşiğine daha da yaklaşan kara dulları ve benzeri nötron yıldızlarını aramaya devam edebiliriz. Ama eğer bulamazsak, 2.3 güneş kütlesinin gerçek sınır olduğu ve bunun ötesinde kara delikler haline geldikleri argümanını sıkılaştırır " dedi. Romani,” Bu, Keck teleskopunun yapabileceklerinin sınırında, bu nedenle fantastik gözlem koşullarını engellemek, PSR J0952-0607 ölçümünü sıkılaştırmak muhtemelen 30 metrelik teleskop dönemini bekliyor " dedi.

ApJ Letters makalesinin diğer ortak yazarları UC Berkeley araştırmacıları Thomas Brink ve WeiKang Zheng'dir. Çalışma, Ulusal Havacılık ve Uzay Dairesi (80NSSC17K0024, 80NSSC17K0502), Christopher R. Redlich Fonu, TABASGO Vakfı ve UC Berkeley'in Miller Bilim Temel Araştırma Enstitüsü tarafından desteklendi.


TARAFINDAN ROBERT SANDERS, UC BERKELEY







9 görüntüleme0 yorum

Son Yazılar

Hepsini Gör

Commentaires

Noté 0 étoile sur 5.
Pas encore de note

Ajouter une note
bottom of page