Bir sanatçının manyetar patlaması izlenimi. Kredi: NASA’nın Goddard Uzay Uçuş Merkezi
2020’de bir yıldızın ani yavaşlaması, “anti-glitch” teorisini test etme fırsatı sunuyor.
5 Ekim 2020’de, bir Gezegenimizden yaklaşık 30.000 ışıkyılı uzaklıkta bulunan, çoktan ölmüş bir yıldızın hızla dönen kalıntısı, ani bir hız değişikliği yaşadı. Kozmik bir anda dönüşü yavaşladı. Ve birkaç gün sonra, aniden radyo dalgaları yaymaya başladı.
Rice Üniversitesi’nden astrofizikçi Matthew Baring ve ekibi, olağandışı yavaşlamanın veya “anti-glitch”in nedeni hakkında yeni bir teoriyi test edebildiler. SGR 1935+2154, özel yörüngeli teleskoplardan yapılan zamanında yapılan ölçümler nedeniyle magnetar olarak anılan yüksek manyetik nötron yıldızı.
Bu ay Nature Astronomy’de yayınlanan bir çalışmada, Baring ve yardımcı yazarlar X-ışınları kullandılar. manyetarın dönüşünü analiz etmek için Avrupa Uzay Ajansı’nın X-ışını Çoklu Ayna Misyonu (XMM-Newton) ve NASA’nın Nötron Yıldızı İç Kompozisyon Gezgini’nden (NICER) elde edilen veriler. Ani yavaşlamaya, yıldızın yüzeyinde büyük parçacıklardan oluşan bir “rüzgar”ı uzaya püskürten volkan benzeri bir kırılmanın neden olabileceğini gösterdiler.
Araştırma, böyle bir rüzgarın yıldızın yörüngesini nasıl değiştirebileceğini belirledi. manyetik alanlar, daha sonra Çin’in Beş Yüz Metre Açıklıklı Küresel Teleskobu (FAST) tarafından ölçülen radyo emisyonlarını tetikleme olasılığı yüksek tohumlama koşulları.
Matthew Baring bir profesördür Rice Üniversitesi’nde fizik ve astronomi. Kredi: Henry Baring
Fizik ve astronomi profesörü Baring, “İnsanlar, nötron yıldızlarının yüzeylerinde volkanlara eşdeğer olabileceğini düşünüyor” dedi. “Bulgularımız, durumun böyle olabileceğini ve bu durumda kırılmanın büyük olasılıkla yıldızın manyetik kutbunda veya yakınında olduğunu gösteriyor.”
SGR 1935+2154 ve diğer magnetarlar, bir tür nötron yıldızıdır; yoğun yerçekimi altında çöken ölü bir yıldızın kompakt kalıntıları. Yaklaşık bir düzine mil genişliğinde ve bir atomun çekirdeği kadar yoğun olan magnetarlar, birkaç saniyede bir dönerler ve evrendeki en yoğun manyetik alanlara sahiptirler.
Magnetarlar, X-ışınları ve ara sıra radyo dahil olmak üzere yoğun radyasyon yayarlar. dalgalar ve gama ışınları. Gökbilimciler, bu emisyonlardan olağandışı yıldızlar hakkında pek çok şeyi deşifre edebilirler. Örneğin fizikçiler, X-ışınlarının darbelerini sayarak bir magnetarın dönme periyodunu veya Dünya’nın bir günde yaptığı gibi bir tam dönüş yapmak için geçen süreyi hesaplayabilirler. Magnetarların dönme periyotları genellikle yavaş değişir ve saniyede tek bir dönüşle yavaşlaması on binlerce yıl alır.
Glitches, çoğunlukla yıldızın derinliklerindeki ani kaymaların neden olduğu, dönüş hızındaki ani artışlardır. Baring, dedi.
“Çoğu aksaklıkta, titreşim süresi kısalır, yani yıldız eskisinden biraz daha hızlı döner,” dedi. “Ders kitabı açıklaması, zamanla, yıldızın dış, manyetize edilmiş katmanlarının yavaşladığı, ancak iç, manyetize olmayan çekirdeğin yavaşlamadığı şeklindedir. Bu, bu iki bölge arasındaki sınırda gerilim birikmesine yol açar ve bir aksaklık, daha hızlı dönen çekirdekten daha yavaş dönen kabuğa ani bir dönüş enerjisi aktarımına işaret eder.”
Manetarların ani dönüş yavaşlamaları çok nadir. Gökbilimciler, Ekim 2020 olayı da dahil olmak üzere yalnızca üç “anti-glitches” kaydettiler.
Glitches rutin olarak yıldızın içindeki değişikliklerle açıklanabilirken, anti-glitches muhtemelen açıklanamaz. Baring’in teorisi, bunların yıldızın yüzeyindeki ve etrafındaki uzaydaki değişikliklerden kaynaklandığı varsayımına dayanmaktadır. Yeni makalede, kendisi ve ortak yazarları, Ekim 2020’deki aksaklık önlemenin ölçülen sonuçlarını açıklamak için volkan kaynaklı bir rüzgar modeli oluşturdular.
Baring, modelin yalnızca standart fizik, özellikle açısal değişiklikler kullandığını söyledi. dönme yavaşlamasını hesaba katmak için momentum ve enerjinin korunumu.
“Yıldızdan birkaç saat yayılan güçlü, büyük bir parçacık rüzgarı, dönüş periyodundaki düşüşün koşullarını oluşturabilir,” dedi. “Hesaplamalarımız, böyle bir rüzgarın nötron yıldızı dışındaki manyetik alanın geometrisini değiştirme gücüne de sahip olacağını gösterdi.”
Kırılma, volkan benzeri bir oluşum olabilir, çünkü “X’in genel özellikleri -ışın titreşimi, muhtemelen rüzgarın yüzeydeki yerel bir bölgeden fırlatılmasını gerektiriyor” dedi.
“Ekim 2020 olayını benzersiz kılan şey, sadece birkaç dakika sonra magnetardan hızlı bir radyo patlaması olmasıydı. arıza önleyiciden birkaç gün sonra ve kısa bir süre sonra darbeli, geçici radyo emisyonunun açılması,” dedi. “Yalnızca bir avuç geçici darbeli radyo manyetarını gördük ve bu, bir magnetarın bir arıza önleyici ile neredeyse eş zamanlı olarak radyo açılmasını ilk kez görüyoruz.”
Baring bunu savundu. zamanlama çakışması, arıza önleme ve radyo emisyonlarının aynı olaydan kaynaklandığını öne sürüyor ve volkanizma modeliyle ilgili ek çalışmaların daha fazla yanıt sağlayacağını umuyor.
“Rüzgar yorumu, radyonun neden yayıldığını anlamak için bir yol sağlıyor. emisyon devreye giriyor” dedi. “Daha önce sahip olmadığımız yeni bilgiler sağlıyor.”
Referans: “FRB benzeri patlamalar ve darbeli bir radyo bölümünün önünü açan mıknatıs döndürme arızası”, yazan G. Younes, M. G. Baring, A. K. Harding , T. Enoto, Z. Wadiasingh, A. B. Pearlman, W. C. G. Ho, S. Guillot, Z. Arzoumanian, A. Borghese, K. Gendreau, E. Göğüş, T. Güver, A. J. van der Horst, C.-P. Hu, G. K. Jaisawal, C. Kouveliotou, L. Lin ve W. A. Majid, 12 Ocak 2023, Nature Astronomy.
DOI: 10.1038/s41550-022-01865-y
The çalışma Ulusal Bilim Vakfı, Japonya’nın RIKEN Gelişmiş Bilim Enstitüsü ve Tayvan’ın Bilim ve Teknoloji Bakanlığı tarafından finanse edildi.