Nötron yıldızları çökerek bir magnetar yarattı
Bir galaksiden 6.6 milyar ışık yılı uzakta gözlemlenen ve “XT2” diye adlandırılan bir X-ışını sinyali, inanılmaz düzeyde kuvvetli bir manyetik alana haiz tek ve daha ağır bir nötron yıldızının geride bıraktığı başka bir nötron yıldızı birleşimini açığa çıkardı: Bu, bir magnetardı.
Alison Klesman
Gökbilimciler, 2017 yılının Ekim ayında, o senenin başlarında iki nötron yıldızının birleşmesinden ortaya çıkan yerçekimi dalgalarına ilişkin ilk tespitlerini duyurdular. 70’ten fazla teleskobun meydana gelen vaka sonucu yayılan optik ışıklar, X-ışınları, gama ışınları ve sonrasında meydana gelen aşırı parlamaları gözlemlemesinin arkasından, bu araştırma vesilesiyle “çoklu kaynak astronomisi”** çağına da girilmiş oldu. Netice olarak, bir galaksiden 6.6 milyar ışık yılı uzakta gözlemlenen ve “XT2” diye adlandırılan bir X-ışını sinyali, inanılmaz düzeyde kuvvetli bir manyetik alana haiz tek ve daha ağır bir nötron yıldızının geride bıraktığı başka bir nötron yıldızı birleşimini açığa çıkardı: Bu, bir magnetardı.
Çin Bilim ve Teknoloji Üniversitesi’nde görevli Yongquan Xue düzenlemiş olduğu basın açıklamasında, “Bir nötron yıldızı birleşimini saptayabilmek amacıyla tam anlamıyla yeni bir yöntem geliştirdik,” diyor. Xue, 11 Nisan’da Nature dergisinde gösterilen ve bulguları aktaran yazının de başyazarı. Xue, “Bu X-ışını kaynağında gözlemlenen davranış, araştırma grubu üyelerimizden birinin bu vakalar hakkında öngördükleriyle eşleşiyor,” diyor.
BİR BİRLEŞMENİN İŞARETİ
Nötron yıldızları beraber sarmallaşarak birleştiği süre, gerçekleşen vaka elektromanyetik yelpazenin yanı sıra yerçekimi dalgaları süresince sinyaller gönderir. Birleşmenin Dünya’ya bakılırsa iyi mi konumlandığına bağlı olarak, parlama sonrası, gama ışınları ya da X-ışınları şeklinde değişik ışık türlerini gözlemleyebiliriz. Dolayısıyla, aramamız ihtiyaç duyulan işaretleri bilmemiz, öteki işaretlerin yokluğunda ve yerçekimi dalgaları algılanamadığında dahi, gökbilimcilerin birleşmeleri saptamalarına destek olabiliyor.
XT2 vakasında, Chandra X-ışını Gözlemevi, 22 Mart 2015 tarihinde ortalama yedi saat süresince parlayan ve arkasından sönümlenen bir X-ışını dalgası tespit etti. Bu sinyal gözlemlendiği süre tanımlanamasa da, Chandra Derin Alan-Cenup gözlemcisi tarafınca bugüne dek taranan gökyüzünün bir kısmında elde edilmiş veriler yardımıyla ortaya çıkarıldı; netice, şimdiye dek elde edilmiş en derin X-ışını görüntüsüydü.
2013 senesinde XT2 sinyalinin ortaya koyduğu parlaklık ve gösterdiği davranış, iki nötron yıldızı birleştiğinde ve bir magnetar doğduğunda ortaya çıkması ve özgür kalması ihtiyaç duyulan X-ışınları hakkında Nevada Üniversitesi’nde görevli emek harcama yazarı Bing Zhang tarafınca anlatılan öngörülerle uyuşuyordu. Gözlemlenen X-ışını verilerine dayanarak, araştırma grubu, birleşmeden sonrasında yeni oluşan ve hızla dönen magnetarın kısa bir süre için aşırı ısındığına ve ortalama 30 dakika süresince sürekli olarak X-ışını dalga uzunlukta parladığına inanıyor. Ne var ki kısa bir süre sonrasında magnetar bir parçacık rüzgârı yayarak dönüş enerjisini yitirmeye başladı. Sonraki 6,5 saatte, magnetar’ın yaymış olduğu X-ışını sinyali 300 kattan fazla azaldı ve netice olarak Chandra’nın objektifinde kayboldu.
MANYETİK YILDIZ
Nötron yıldızları, bazı büyük yıldızların yok oluşu sonucunda ortaya çıkar; yıldızın çekirdeği, bir süpernova oluşturmasının arkasından, ortalama 20 kilometre çapında yoğun ve sıcak bir nötron topu haline gelir ve bu top süratli halde dönerek Dünya’nınkinden daha kuvvetli bir manyetik alan meydana getirir. Şu ana dek yalnızca 30 kere tespit edilen magnetarların haiz olduğu manyetik alanlar nötron yıldızlarından bile binlerce kat daha güçlüdür; kısacası, Dünya’nın manyetik alan gücünden katrilyon kez daha kuvvetli manyetik alanlara haizdir. Gökbilimciler hemen hemen bu manyetik enerji santralleriyle ilgili oldukça şey bilmiyorlarsa da gizemli ‘süratli radyo patlamalarını’ yaratan kaynaklar olduklarını öne sürüyorlar.
Magnetarlar, laboratuvarlarda yansılamak edilemeyen, inanılmaz seviyede egzotik nesnelerdir; bu sebeple onlar ve haiz oldukları özelliklerle ilgili daha çok ayrıntıya erişme ihtimali oldukça kıymetli. Zhang “Ne olduklarını görebilmek amacıyla bir laboratuvarda nötron yıldızlarını bir araya getiremeyiz. Dolayısıyla, evren bizim için bunu yapana dek beklememiz gerekiyor,” diyor. “Bu birleşme hem genel bağlamda nötron yıldızları hem de magnetarlarla ilgili mühim bilgiler ortaya koyuyor. Eğer iki nötron yıldızı çarpışır ve geride ağır bir nötron yıldızı kalırsa, bu bizim için, yapılarının görece sert ve esnek olduğu anlamına gelir,” diye ekliyor.
BİRÇOK BİLGİ KAYNAĞI
Sadece X-ışınları yaratmanın birçok yolu var ve magnetarlar söz mevzusu olduğunda birden fazla oluşum senaristliği mevcut. Sözgelişi, bir süpernovadaki tek ve büyük bir yıldız çökerek magnetar oluşturursa ne olur?
Araştırma grubu, XT2’nin, birkaç nedenden dolayı bir çift nötron yıldızının birleşiminden meydana geldiğinden güvenilir. Sinyal, nötron yıldızlarının bulunabileceği ev sahibi galaksinin çeperinden yayıldı. Bunun sebebi, nötron yıldızlarının bir süpernovadan doğup nötron yıldızına bir darbe vurarak onları aslolan konumlarından galaksinin dış bölgelerine doğru fırlatması. Buna ek olarak, ev sahibi galaksinin kendisi de bir ana nötron yıldız fabrikası şeklinde görünüyor. Oldukça sayıda yeni yıldız yaratmıyor ve bu durum, sinyalin iki eski nötron yıldızının birleşmesinden gelme ihtimalinin oldukça fazla olmadığı ve tek bir genç ve devasa yıldızdan yayılmasının daha büyük küçük bir ihtimal olduğu anlamına geliyor.
Peki, o halde XT2 niçin yerçekimsel dalgalar üretmedi? Aslen, gökbilimciler bu şekilde olduğuna inanıyordu; sadece vaka (2017 tarihindeki birleşmeyi tespit eden) ‘Advanced LIGO’ adlı gözlem aracının kullanılmaya başlamasından ilkin gerçekleşti ve hem de saptamak için oldukça uzaktı. Nötron yıldız birleşmelerini saptamak için (Chandra tarafınca XT2’de gözlemlenen X-ışını salımlarında olduğu şeklinde) yerçekimi dalgaları yerine öteki sinyalleri kullanmanın değerinin altını çizen de gene bu durum. Bir birleşme esnasında yerçekimsel dalgaların ve kimi öteki ışık türlerinin görülememesinin birçok sebebi mevcut; hâl böyleyken, bu türden vakaları öteki sinyaller vesilesiyle tanımlamak, astronomların bu vakaları ve neticelerini incelemek için daha çok birleşim tespit etmelerini ve bunun meydana getirmiş olduğu nötron yıldızlarını ve geride bıraktıkları nesneleri bulmalarını sağlıyor.
Bu düşünceyi aklında tutan araştırma grubu, şimdi ek sinyaller bulabilmek umuduyla öteki Chandra bulgularını inceliyor. İki nötron yıldızının birleşimi, araştırılacak iki kat veri demek; lâkin gökbilimcilerin hakikaten de bu mühim vakalar hakkında kati cevaplar bulabilmesi için bu büyük birleşim kümesi hakkında kat etmesi ihtiyaç duyulan hâlâ oldukça uzak bir yol var.
* Magnetar, ışıma enerjisini haiz olduğu çok büyük manyetik alanından elde eden bir çeşit nötron yıldızıdır.
** Çoklu kaynak astronomisi, değişik “alıcı” sinyallerinin koordineli gözlem ve yorumuna dayanan astronomi tekniğidir.
*** Yazının aslı Discover Magazine sitesinden alınmıştır. (Çeviren: Tarkan Tufan)