Syracuse Üniversitesi’ndeki astrofizikçiler, “tekrar eden kısmi gelgit bozunum olayları” (rpTDE’ler) olarak adlandırılan tuhaf aktivitelere ilişkin daha önce bilinmeyen bir açıklama bulduklarını düşünüyorlar. Bunlar, süper kütleli bir kara delikle çok yakın olan ancak tamamen yutulacak kadar yakın olmayan bir yıldız arasındaki etkileşimlerdir.
“Tekrarlayan” kısım, bu olayların tekrar tekrar gerçekleşmesi nedeniyle ortaya çıkar. Yıldız, yörüngesi sırasında kara deliğe yaklaştıkça, aşırı yerçekimi kuvveti yıldızdan maddeyi koparır. Bu, şeylerin bir süre parlaklaşmasına neden olur, ancak daha sonra yıldız, kara deliğe doğru hareket ederken enerji kaybeder. İşte bu nedenle astronomlar, yavaş yavaş kaybolan bir parıltı görürler. Sanki kara delik kendisi biraz parlıyor ve birkaç gün veya hafta içinde sönüyor gibi görünür. Bu, yıldızın tamamen yutulması durumunda da olurdu, ancak o zaman bu, o yıldız sistemi tarafından üretilen son parıltı olurdu.
İlginç bir şekilde, ilk parıltıdan sonraki sonraki parıltılar bazı yıldızlar için çok daha sönüktür. Bu, açıklanması zor olan bir durumdur. Syracuse ekibi, doktora adayı Ananya Bandopadhyay’ın liderliğinde, yürütücü araştırmacı Benjamin Amend ve yardımcı profesör Eric Coughlin ile birlikte, bu duruma ilişkin bir öneri geliştirdiler: Bir yıldızın dönüş hızı, sönük parıltılarla ilgili olabilir ve bu tür parıltıları yeniden üretmek için hızlı dönmesi gerekir.
(Bir gelgit bozunum olayının sanat eseri, burada bir yıldız kara deliğe çok yakınlaşıyor ve parçalanıyor, parçaları kara delik etrafında madde diskini oluşturuyor. Yıldız parçalanamazsa, bazı maddeleri kara deliğe kaybeder ve bu da tekrar eden bir gelgit bozunum olayı yaratır. Kaynak: Ralf Crawford (STScI))
Yıldız kara deliğe yaklaştıkça, kütle kaybeder, ancak ne kadar kütle kaybettiği, iç yapısına bağlıdır, diyor Bandopadhyay. Düşük kütleli yıldızlar, “daha kabarık”tır, diye belirtiyor ve bu da onları kara deliklerin yerçekimi kuvveti nedeniyle kütle kaybına daha yatkın hale getirir. Yüksek kütleli yıldızlar ise daha katı bir yapıya sahiptirler. Dış katmanlarından maddeyi kaybedebilirler, ancak tamamen kara deliğe dönüşmezler.
Bu kütle kaybı açıklaması, ekip tarafından gözlemlenen çoğu gelgit bozunum olayı için geçerliydi. Ancak, dikkat çeken bir durum vardı. On tekrar eden parıltı olayından dördü, beklenenden daha sönük parıltılar üretmiştir. Kütle kaybının bu davranışı açıklamadığı görülüyordu ve aslında, bu dört yıldız için öngörülen parıltılar bile modellerin tahmin ettiği kadar parlak değildi. “Bu durumun nedenini iki yıl boyunca anlamaya çalıştık” diyor Bandopadhyay.
Bu nedenle, ekibin bu dört tekrar eden parıltı olayının neden sönük kaldığına ilişkin başka bir açıklama bulması gerekiyordu ve bunun için de yıldızın dönüş hızını dikkate alması gerektiği ortaya çıktı. Bu, ekibin yüksek kütleli ana dizindeki yıldızların hidro-dinamik simülasyonlarını yapmasına yol açtı. Ayrıca, kara deliğin neden olduğu gelgit etkilerini de göz önünde bulundurması gerekiyordu. Bu olaylar, bir tork uygulayarak yıldızın dönüş hızını artırır. Bu da, yıldız kara deliğe yaklaştıkça daha az maddenin yıldızdan kopmasına neden olur. Beklendiği gibi, bu durum parıltıların beklenenden daha sönük olmasına yol açar. Ancak, bu durum tüm yıldızlar için geçerli mi? Ekibin cevaplaması gereken başka bir soru da buydu ve bu da onları ikili yıldız çözümüne yöneltti.
Peki, dönüş hızı, sönük parıltılarla ilgili gizemin neresinde önemli bir rol oynuyor? Ekip, zaten hızlı dönen bir yıldızın her karşılaşmada daha fazla dönmeyeceği sonucuna vardı. Yıldız yaklaşık olarak aynı dönüş hızını korursa, her seferinde kopan madde miktarı yaklaşık olarak aynı kalır ve bu da ortaya çıkan parıltının parlaklığını etkiler. Bu nedenle, dönüşün parlaklıkla ilgili önemli bir rol oynadığı görülmektedir. Peki, bir yıldızın dönüş hızı neden o kadar yüksek olabilir ki, kara delik ile her karşılaşmada kütle kaybı yaklaşık olarak aynı kalır?
Ekip, bazı yıldızların birkaç ay içinde bir kara deliğin etrafında yörüngeye girdiği durumları gözlemlemiştir. “Ayrıca, bir yıldızı bir süper kütleli kara deliğin etrafında o kadar sıkı bir şekilde bağlamak son derece zordur ki, bu yıldız birkaç ay içinde kara deliğin etrafında döner ve yine de bu durum rpTDE’lerde görülür” diyor Coughlin.
İşte burada “Hills mekanizması” olarak bilinen bir kavram devreye giriyor. Bu, birbirine yakın yörüngede bulunan iki yıldızın (ikili sistem) bir süper kütleli kara deliğin yanından geçerken ortaya çıkan durumu açıklar. Bazen, bu ikili sistemin yerçekimi kuvvetiyle ayrılmasına neden olabilir. Bir yıldız kara deliğin yerçekimi ağına yakalanırken, diğer yıldız uzaya fırlatılır. İkili sistem yakın bir yörüngede ise, genellikle birbirine bağlıdır ve her biri yüksek bir dönüş hızına sahiptir. Yakalanan yıldız, çok yüksek dönüş hızını korur ve ardından tekrar eden bir gelgit bozunum olayıyla sonuçlanır.
Galaksimizin süper kütleli kara deliği Sagittarius A‘nın etrafında bazı yıldızların bu şekilde yakalanmış hızlı dönen yıldızlar olma olasılığı vardır. Eğer öyleyse, gelecekte daha yakın ve daha yakın yörüngelerde dönerken davranışları dikkatle izlenmelidir.
(GRAVITY enstrümanı tarafından ESO’nun Very Large Telescope’u ile çekilen bir dizi görüntü, Sagittarius A’nın etrafında dönen yıldızları gösteriyor. En yakınına “S 301” etiketi verilmiş ve bu, başka hiçbir yıldızın yaklaşmadığı kadar kara deliğe yakınlaşıyor. Bu yıldız, 8,7 yıl içinde kara deliğin etrafında dönerken, Güneş ile Satürn arasındaki mesafeye kadar yaklaşır ve ışık hızının %8’inden biraz daha düşük bir hızla hareket eder. Astronomlar henüz türünü bilmiyorlar, ancak bu soğuk bir yıldız gibi görünüyor ve son derece sönük. Kaynak: ESO)
Başlık: Sönük Kara Delik Parıltılarının Arkasındaki Gizem
Tekrar Eden Kısmi Gelgit Bozunum Olaylarında Yıldız Dönüşünün Rolü
Carolyn Collins Petersen, uzun yıllardır bilim yazarı ve eski astronomi araştırmacısıdır. Astronomi ve uzay keşfi hakkında yazmaktadır ve 8 kitap, sayısız makale, gezegenim yıldız tiyatroları için 60’tan fazla belgesel, NASA/JPL, California Academy of Sciences, Shanghai Astronomical Museum ve Lowell Observatory Dark Sky Planetarium için sergiler yazmıştır. Loch Ness Productions’ın CEO’sudur. Carolyn ile [email protected] adresinden iletişime geçebilirsiniz.
