Amerika Birleşik Devletleri’ndeki Alabama Üniversitesi ve Harvard-Smithsonian Uzay Araştırmaları Merkezi’nden üç bilim insanı, evrendeki en parlak X ışını yayan yeni bir nesne sınıfının varlığını ortaya koydu. Mustafa Muhibullah ve Jimmy Irwin ile Rosanne Di Stefano’nun hazırladığı çalışmada, astronomların yıllardır gözden kaçırdıkları “hipersoft X ışını kaynağı” (HSS) adı verilen ultra parlak cisimler tanımlandı ve bu bulguların iki köklü kozmik sorunun cevabı olabileceği öne sürüldü.
Çalışma, NASA‘nın 20 yıldan uzun süredir hizmet veren Chandra X ışını Gözlemevi’nden elde edilen verilere dayanıyor. Araştırmacılar, bu nesnelerin hem Tip Ia süpernovalarının kökenini aydınlatıcı potansiyeli taşıyan bir aday grubu sunabileceğini hem de yıldızlararası ortamda helyumun iyonizasyonunu açıklayabilecek eksik enerji kaynağı olabileceğini savundu.
Kesinlikle gözden kaçan parlak cisimler
Bir nesnenin “hipersoft” X ışını kaynağı olarak kabul edilmesinde belirleyici olan, foton enerjisi ölçeğindeki konumu. Evrendeki en yüksek enerjiye sahip foton türü olan X ışınları birkaç yüz elektron volt ile birkaç bin elektron volt arasında değişiyor ve bu aralığın hemen altında aşırı morötesi (EUV) fotonlar yer alıyor; EUV fotonların enerjisi 13,6 ile 124 elektron volt arasında seyrediyor.
Bu spektrumda parlayan bir cismin, X ışını ölçeğinin en düşük enerji uçuna uzanan bir “kuyruk” üretmesi bekleniyor. Yani aşırı morötesinden yayan bir nesne, kendisini en azından yumuşak (hipersoft) X ışınları biçiminde de belli eder. Araştırmacılar, bu özelliği somut ölçütlere dönüştürdü: Bir HSS’nin 150 ile 300 elektron volt arasında gözlemlenebilir olması, bu enerji seviyesinin üzerinde neredeyse hiç yayım göstermesi ve yumuşak uçta ürettiği her bir foton için sert uçta sekiz foton üretmesi gerekiyor.
Bu nesnelerin o kadar parlak olmasına rağmen neden şimdiye kadar yalnızca bu noktada tespit edildiğini anlamak, aslında veri analizinde yaygın olarak kullanılan bir yöntemle ilgili. Kalibrasyon, keşif duyurularında sıkça anlatılmayan ama her veri analizi için kritik bir aşama.
Araştırmacılar
Bu ölçütlerle Andromeda ve Çark Galaksisi dahil olmak üzere altı yakın galaksi incelendiğinde, ekip 84 ayrı HSS tespit etti. Bu, gözlemlenen cisimlerin sayısı bakımından oldukça yüksek bir sonuç.
Neden şimdi keşfedildi?
Bu kaynakların bu kadar parlak olmasına rağmen uzun süredir Chandra’nın verilerini tarayan araştırmacıların olmamasının nedeni, çoğu araştırma grubunun kendi analizini kolaylaştırmak amacıyla başvurduğu bir teknikte yatıyor. Bir teleskobu düşük enerji X ışını verisini doğru biçimde toplayacak şekilde kalibre etmek, özellikle de bu alanda zorlayıcı olduğundan, pek çok grup veri setindeki arka plan gürültüsünü ortadan kaldırmak için 300 elektron volt altındaki enerjileri basitçe süzerek eliyor.
Konuyu daha da karmaşıklaştıran unsur ise Chandra’nın kendisinin bu enerji seviyesinde yavaş yavaş duyarlılığını kaybetmesi. Teleskobun kendi dışsal gazlaşması, ACIS kamerasının soğuk optik filtrelerini kaplayarak yumuşak X ışınlarını süzen bir kirlilik tabakası oluşturmuş durumda. Araştırmacılar, galaksi kümesi Abell 1795’in kararlı parıldamasını referans alarak Chandra’nın bu enerji bandındaki duyarlılığının 2017 yılına kadar başlangıç kapasitesinin yüzde 20’sinin altına düştüğünü gösterdi. Bu nedenle ekip, verilerinin doğruluğunu korumak amacıyla o tarihten önceki veri setlerini kullandı.
Besleyici mekanizmalar ve gizemli kökenler
Yalnızca yumuşak X ışını bandında bile bu nesneler, Güneş’in tüm spektrumunda ürettiğinden on binlerce ile yüz binlerce kat daha fazla enerji yaydıkları hesaplanıyor. Toplam çıkışlarını tahmin ederken, Dünya’ya ulaşmayan gizli EUV ışığını hesaba katmak amacıyla kullanılan bir tür “bolometrik düzeltme” yöntemi devreye giriyor. En parlak örnekler, ultrayumuşak X ışını kaynaklarının ulaştığı enerji seviyelerine erişebiliyor ve merkezde aktif süper kütleli kara delik ya da yoğun yıldız patlaması bulundurmayan galaksilerdeki en parlak patlama dışı cisimler arasında yer alıyor.
Araştırmacıların görüşüne göre bu aşırı parlak kaynakları besleyen üç olası süreç bulunuyor. Bunlardan ilki, en azından bazı HSS’lerin bilindiği bir nova olayının gerçekleştiği konumla tam olarak örtüşmesi. Beyaz cüce dış katmanlarını yitirdikten sonra başlattığı hidrojen yanmasını kademeli biçimde durdurur ve geçici bir “hipersoft” aşamasından soğur.
İkinci süreçte beyaz cüce, yoldaş yıldızdan malzeme çekerek fotosferini genişletir ve ışığını EUV ile hipersoft X ışını bantlarına kaydırır. Ancak daha yüksek enerjili HSS’lerin muhtemel nedeni, soğuk bir yığılma diskiyle çevrili yıldız ya da ara kütleli bir kara deliktir.
Bu nesnelerin ne olursa olsun, çalışmanın sunduğu en çarpıcı katkı iki kozmik gizemin aydınlatılmasındaki potansiyeli. Tip Ia süpernovaları uzaktaki cisimlerin mesafesini ölçmek için kullanılan “standart mumlar” olarak görev görürken, bu tür bir süpernova patlamasına dönüşen yıldızların gerçekten bulunamaması uzun zamandır çözülemeyen bir sorundur. Önceki anketler, bu popülasyonun seviyesinde katbekat yetersiz kalmıştı; yeni çalışma ise belki de bu yıldızların hipersoft ve EUV bantlarında açıkça görünüp de fark edilmediğini öne sürüyor.
İkinci gizem ise yıldızlararası helyumun iyonizasyonudur. Helyum birçok türde EUV ışınını bloke etse de farklı enerji bantlarında hâlâ yayım yapar; ancak bilim insanları bu yayımın, cisimleriEnerjiyi ürettiği düşünülen tipik yıldızlardan beklenenin çok daha fazlasında gerçekleştiğini not ettiler. HSS’ler, helyumun en etkili biçimde emdiği 15 ile 25 elektron volt aralığındaki enerji tepe noktalarına odaklanıyorsa, bu eksik enerjiyi sağlayabilecek güçlü adaylar arasında yer alıyor.
Bu nesneler hatta bu iki gizemin cevabı olmasa bile, on yıllar öncesine dayanan verinin yeni biçimlerde analiz edildiğinde sürpriz barındırabileceğini gösteren çalışmanın kendisi de değerli. Chandra’nın yerini alacak ve bu yeni keşfedilen parlak kaynaklara dair daha derinlemesine içgörü sağlayabilecek bir devreye giriş zamanı birazdan gelebilir; ancak şimdilik, saygın teleskobun zaten topladığı verilere yeniden yakından bakılması da makul görünüyor.
M. Muhibullah, J.A. Irwin ve R. Di Stefano’nun çalışması, “Hypersoft X-ray Sources as a Low-Energy Class of Luminous Cosmic Emitters” başlığıyla yayımlandı.
GÖZLEM DEĞERLENDİRMELERİ (1)