Kara delik patlamalarının neden söndüğünü merak ediyor musunuz? Cevap, yıldızların dönüş şekliyle ilgili olabilir.
Bazı yıldızlar, süperkütleli kara deliklerle karşılaşır ve bu olaydan sağ kurtulur. Yeni araştırmalar, bu karşılaşmaların neden tekrar eden dönemlerde parlamaların azalmasına yol açtığını gösteriyor ve bunun nedeni, bu yıldızların dönüş şekli ve onları kara deliğe yiyecek haline getiren bir ikiz partnerin kaybı olabilir.
Bazı yıldızlar ne yazık ki, her galaksinin merkezinde bulunan süperkütleli kara deliklerle karşılaşır. Bu durum, yıldızı “yıldız spagettisi”ne dönüştüren muazzam gelgit kuvvetlerine maruz kalmasına neden olur. Bu plazma pastası kara deliğin etrafına sarılır ve kademeli olarak ona beslenir; bazı eski yıldız maddesi ise ışık hızına yakın jetler şeklinde dışarı atılır. Bu olaylara “geçici tidal kopuş olayları” (TDE’ler) denir.
Ancak diğer yıldızlar, kara deliğin açlığını doyuracak kadar yaklaşıp malzemeyi sıyırarak yok olmaktan kurtulurlar. Yıldız, süperkütleli kara deliğin etrafında dönerken, tekrar eden “ısırmalar” yaşar ve bu duruma “tekrar eden kısmi tidal kopuş olayları” (rpTDE’ler) denir.
Her bir olay, beklenen şekilde, standart bir TDE sırasında görülen parlaklaşma ile ilişkili olarak kara deliğin yakınında ışık parlamalarına neden olur. Ancak rpTDE’lerde tuhaf bir örüntü ortaya çıkmıştır; her sonraki parlama daha sönük olabilir. Bilim insanları uzun zamandır bu azalmayı açıklamakta zorlanmaktadır, ancak Syracuse Üniversitesi’nden araştırmacı ekibi sonunda bu bilmecesini çözmüş olabilir.
Kara delik parlamalarının azalmasının nedenlerini anlamak için ekip, daha önce düşünülmemiş bir faktörü dikkate almıştır: yıldızın kendi dönüş hızı. Bu unsur, kara delik parlamalarının azalmasını açıklamaya yardımcı olmuştur ve aynı zamanda tüm rpTDE’lerin aynı şekilde gerçekleşmemesinin nedenini de aydınlatmıştır.
“Bu konuya iki yıl boyunca kafa yorduk,” diyor Syracuse Üniversitesi’nden ekip lideri Ananya Bandopadhyay.
Yıldızların dönüş hızının önemi
Bandopadhyay ve meslektaşları, daha önce bir yıldızın rpTDE olayları sırasında kaybettiği malzemenin miktarının kısmen iç yapısına bağlı olduğunu ve bunun da kütlesine bağlı olduğunu belirlemişlerdi.
Bandopadhyay, düşük kütleli bir yıldızı kabarık bir mereng gibi tanımlıyor; bu durum onu kara deliğin oluşturduğu gelgit kuvvetlerine karşı daha duyarlı hale getirir ve yıldızın derinliklerinden daha fazla malzemenin sıyrılmasına olanak tanır.
Buna karşılık, yüksek kütleli bir yıldızın yapısı soğan gibidir. Bu, böyle bir gök cismi rpTDE sırasında kara deliğin yakınında dönerken, dış katmanlarının sıyrılırken çekirdeğinin kara deliğin etkisine daha dirençli olduğu anlamına gelir. Böylece, dış katmanlar aşındıkça, sonraki dönemlerde daha az malzeme sıyırılabilir.
Ancak bu durum bile dört adet bilinen on rpTDE’den bazılarının azalmasını tam olarak açıklayamaz; çünkü kara deliğin yıldız üzerindeki etkisini de dikkate almak gerekir.
Ekibin önceki çalışmaları, rpTDE sırasında süperkütleli kara deliklerin yıldız üzerinde bir tork uyguladığını ve bunun da yıldızın dönüş hızını artırdığını göstermiştir.
Bu, daha az malzeme kara deliğe düşse bile, yıldızın daha kısa zaman aralıklarında geri döndüğü anlamına gelir; bu da parlamaların tutarlı bir şekilde parlak kalmasını sağlar. Ancak azalmanın gerçekleşmesi için yeni bir unsur gereklidir.
Bandopadhyay, bunun nedenin, ilk karşılaşmadan önce zaten hızlı dönen bir yıldız olabileceğini öne sürmüştür.
Eğer bir yıldız, kara delikle ilk kez karşılaştığında zaten hızlı dönüyorsa, uygulanan tork dönüş hızını çok fazla artırmaz. Bu nedenle, dönüş hızındaki bu artış olmadığı için, dönemler kısalmaz ve daha az malzeme sıyırılır; bu da azalmaya yol açar.
Ancak bu durum başka bir soruyu ortaya çıkarır: neden bir yıldız zaten bu kadar hızlı dönüyor olabilir?
“Rogue” yıldızlar mı çözüm?
Bu bilmecenin anahtarı, çoğu yıldızın süperkütleli kara deliklerin etrafında yalnız olmadıklarını; genellikle ikiz sistemler halinde olduklarını unutmamakla ilgilidir. “Bir yıldızın bir süperkütleli kara deliğin etrafında o kadar sıkı bir şekilde bağlanmasının ve birkaç ayda bir yörüngeye girmesinin çok zordur, ancak rpTDE’lerde böyle durumlar görüyoruz,” diyor Syracuse Üniversitesi’nden ekip üyesi Eric Coughlin.
Bir ikiz yıldızın kaybı, bir yıldızın süperkütleli kara deliğe sıkıca bağlanmasına ve birkaç ayda bir yörüngeye girmesine neden olabilir.
“Hills yakalama” olarak bilinen bir süreçte, bir ikiz yıldız sistemi süperkütleli bir kara delik etrafında dönerken, kara deliğin yerçekimi etkisiyle parçalanır; bu da bir yıldızı dışarı atarken diğerini yakalar.
Eğer bu ikiz yıldız sistemi çok sıkıysa, yani yıldızlar birbirine yakın bir şekilde dönüyorsa, bu dışarı atma ve yakalama süreci yakalanan yıldızın hızlı bir şekilde dönmesine neden olabilir. “Bu çalışma, tüm bu tuhaflıkların aynı temel olgu tarafından açıklanabileceğini göstermektedir: bir ikiz sistemin gelgitsel olarak parçalanması ve bir yıldızın yakalanması,” diyor Coughlin. “Teorik açıdan bu, bu sistemlerdeki fiziği anlamamıza önemli bir adımdır.”
Bu keşiflerin daha yakın gelecekte de etkileri olabilir. Samanyolu Galaksisi’nin süperkütleli kara deliği (Sagittarius A), şu anda bir rpTDE ile ilişkili olmasa da, birçok hızlı dönen yıldız tarafından çevrelenmektedir. Bu bulgular, bu yıldızların nasıl oluştuğunu açıklayabilir.
Ekibin araştırması 18 Ağustos’ta yayınlanmıştır.
