Ultra parlak bir X-ışın kaynağının bu çiziminde, bir nötron yıldızının yüzeyine iki sıcak gaz nehri çekiliyor. Yeşil renkle gösterilen güçlü manyetik alanlar, nötron yıldızlarının yüzeyinin yakınındaki madde ve ışık etkileşimini değiştirerek ne kadar parlak olabileceklerini artırabilir. Kredi: NASA/JPL-Caltech
NASA’nın Nükleer Spektroskopik Teleskop Dizisi (NuSTAR), Ultra parlak X-ışını kaynaklarının (ULX’ler) geleneksel olarak görüntülenen Eddington sınırını aşabileceğini gösteren veriler topladı bir nesne için mümkün olan maksimum parlaklık olarak. Bu fenomen, emilen atomları yeniden şekillendiren ve M87 X-2 gibi nötron yıldızlarının daha önce mümkün olduğu düşünülenden daha fazla kütle biriktirmesine ve daha fazla ışık yaymasına izin veren güçlü manyetik alanlardan kaynaklanıyor olabilir.
Astrofiziğin uç noktasında, sezgilere aykırı görünen her türlü fenomen var. Örneğin, bir nesne nasıl daha parlak olamaz? Uzun bir süre Eddington limiti olarak bilinen bu limit, bir cismin ne kadar parlak olabileceğine dair bir üst sınır olarak düşünüldü ve o cismin kütlesi ile doğrudan ilişkilendirildi. Ancak gözlemler, bazı nesnelerin bu teorik sınırdan bile daha parlak olduğunu gösterdi ve şimdi NASA’nın Nükleer Spektroskopik Teleskop Dizisi (NuSTAR) tarafından toplanan veriler, bu nesnelerin aslında Eddington sınırını aştığını doğruluyor. Ama neden?
Optik modülleri (sağda) odak düzlemindeki (solda) dedektörlerden ayıran 30 fitlik (10 metre) bir direğe sahip NuSTAR uzay aracının resmi . Bu ayrım, X ışınlarını algılamak için kullanılan yöntem için gereklidir. Kredi: NASA/JPL-Caltech
Basit cevap, manyetik alanlardır. Ya da en azından bu en olası cevaptır. Ne yazık ki, bu Ultra parlak X-ışını kaynaklarının (ULX’ler) etrafındaki manyetik alanlar Dünya’da üretebileceğimiz her şeyden milyarlarca kat daha güçlü olduğundan, bu yanıtı test etmenin tek yolu astronomik nesneleri gözlemlemektir.
Neyse ki evren çok geniş bir yer, bu nedenle manyetik alanların neden olup olmadığını belirlemek için bakılacak çok sayıda ULX var, ancak öncelikle sınıra neyin neden olduğunu anlamak çok önemli.
{ 12}
Çalışmanın bazı bulgularının ele alındığı video.
Güneşle yolculuk kavramına aşina olan herkes, fotonların bir nesneye çarptığında basınç uygulayabileceğini bilir. Çok fazla baskı olmayabilir, ama en azından biraz. ULX’ler tayfın daha parlak olan ucuna geldiklerinde o kadar çok foton yayarlar ki, bu fotonlardan gelen basınç, bu fotonların kaynağı olan gazı ve tozu uzaklaştırarak beslemelerini durdurur ve böylece nesneyi karartır.
{ 6}Bazı nesnelerin neden daha parlak görünebileceği konusunda çeşitli açıklamalar yapılmıştır. En yaygın olanlardan biri, birçok ULX’in güçlü bir şekilde yönlü olmasıdır. Bu durumlarda, bir “rüzgar” kaynak nesnenin etrafında bir koni yapısı oluşturur ve fotonları belirli bir yöne iter. Bu yön Dünya’yı gösteriyor olsaydı, nesne Eddington sınırından daha parlak görünürdü.
Fakat yeni çalışma, farklı bir açıklama getiriyor. 2014 yılında başlangıçta bir nötron yıldızı olduğu bulunan bir nesne üzerinde NuSTAR’dan alınan verileri kullandı. M82 X-2 adlı nesne, böylece tüm ULX’lerin kara delikler olması gerektiğine dair önceki bir teoriyi çürüttü. Nötron yıldızları, kara deliklerden biraz daha az kütlelidir, ancak yine de çevrelerindeki herhangi bir parçacığı buharlaştıran muazzam bir yerçekimsel çekime sahiptir. Bu buharlaşmış parçacıklar, NuSTAR tarafından algılanabilen X-ışını enerjisini yaratan şeydir.
Çalışmadaki ULX’in temelini oluşturan nötron yıldızlarını anlatan Kurzgesagt videosu.{ 4}
M87 X-2 bu enerjinin çoğunu yaratıyor ve araştırmacılar bunun nedeninin her yıl yakındaki bir yıldızdan 9 milyar trilyon ton malzeme çalması olduğunu keşfettiler. Bu, her yıl 1.5 Dünya yutmaya eşdeğerdir. Bu malzeme transferini başlangıç noktası olarak alan araştırmacılar, gözlemlerle tutarlı bir değer bularak M87 X-2’nin beklenen parlaklığını hesapladılar. Ve bu değer aynı zamanda Eddington limitinden daha yüksek.
Bu, tam olarak neden daha yüksek olduğunu gösteriyor. M87 X-2 durumunda, veriler, nötron yıldızı tarafından emilen atomların kendilerinin, olağan küresel konfigürasyonları yerine aşırı manyetik alanlar tarafından neredeyse sicim gibi şekillere zorlandığı bir teoriyi destekliyor. Bu, fotonların uzaklaşmasını zorlaştırır, böylece yıldız üzerinde daha fazla kütlenin birikmesine ve yıldızın çok büyük ölçekte fotonlar üretmeye devam etmesine olanak tanır.
M87 X-2 ve diğer ULX’lerin daha fazla gözlemlenmesi gerekiyor teoriyi daha fazla test etmek için. NuSTAR ve diğer X-Ray gözlemevleri çalışmalarına devam ettikçe, şüphesiz bu türden çok daha fazla veri bulunacaktır.
Bugün Evren‘de orijinal olarak yayınlanan bir makaleden uyarlanmıştır.
Bu konuyla ilgili daha fazla bilgi için NASA’nın Ultra Parlak X-Işını Kaynaklarının Arkasındaki Sırrı Ortaya Çıkarmasına bakın.