Evreni anladıkça gördük ki büyük yıldızlar öldüklerinde sessizce ortadan kaybolmazlar. Yakıtları tükendikçe dengesizleşir, patlamalarla sarsılır ve sonunda muhteşem bir süpernovayla yaşamlarına son verirler.
Ancak bilim insanları, bazı büyük yıldızların gece gökyüzünde hiçbir iz bırakmadan ortadan kaybolduğunu keşfetmişlerdir.Eski araştırmalarda açıkça görülen yıldızlar, yenilerinde açıklanamaz bir şekilde bulunmuyor. Bir yıldız tam olarak bir anahtar seti değildir - onu kanepenin arkasında öylece kaybedemezsiniz. Peki bu yıldızlar nereye gidiyor?
Yeni bir çalışma bize şimdiye kadarki en ikna edici açıklamayı verdi. Danimarka'daki Niels Bohr Enstitüsü ve Almanya'daki Max Planck Astrofizik Enstitüsü'nden astrofizikçi Alejandro Vigna-Gómez liderliğindeki uluslararası bir ekip, bazı büyük yıldızların bir patlamayla değil, bir "iniltiyle" ölebileceğini öne sürüyor.
Peki kanıtlar? Büyük Macellan Bulutu'ndaki VFTS 243 adlı ikili sistem, bir kara delik ve ona eşlik eden bir yıldızdan oluşuyor. Bu sistem, modellerimize göre kara deliğin oluşumuna eşlik etmesi gereken bir süpernova patlamasına dair hiçbir işaret göstermiyor.
< Resime gitmek için tıklayın > VFTS 243 sisteminin ve Tarantula Nebulası'ndaki yuvasının ölçekli olmayan sanatçı izlenimi. (ESO/M.-R. Cioni/VISTA Macellan Bulutu araştırması/Isca Mayo/Sara Pinilla)
Araştırmacı Vigna-Gómez bunu, "Tam çöküş yaşayan görünür bir yıldıza bakarken, tam doğru zamanda, bir yıldızın aniden sönüp göklerden kaybolmasını izlemek gibi bir şey olabilir," diye açıklıyor.
"Çöküş o kadar tamdır ki hiçbir patlama meydana gelmez, hiçbir şey saçılmaz ve gece gökyüzünde parlak bir süpernova görülmez. Gökbilimciler aslında son zamanlarda parlak yıldızların aniden kaybolduğunu gözlemlemişlerdir. Bir bağlantı olduğundan emin olamayız, ancak VFTS 243'ü analiz ederek elde ettiğimiz sonuçlar bizi güvenilir bir açıklamaya çok daha yaklaştırdı."
Güneş'in kütlesinin yaklaşık 8 katından daha büyük bir yıldız süpernova olduğunda, bu son derece karmaşık bir durumdur. Dış katmanlar -yıldızın kütlesinin büyük bir kısmı- patlayıcı bir şekilde yıldızın etrafındaki boşluğa fırlatılır ve burada yüz binlerce ila milyonlarca yıl boyunca kalan devasa, genişleyen bir toz ve gaz bulutu oluştururlar.
Bu arada, füzyonun dışa doğru basıncı tarafından artık desteklenmeyen yıldızın çekirdeği, başlangıçtaki yıldızın kütlesine bağlı olarak ultra yoğun bir nesne, bir nötron yıldızı veya bir kara delik oluşturmak üzere yerçekimi altında çöker.
Bu çökmüş çekirdekler her zaman oldukları yerde kalmazlar; eğer süpernova patlaması orantısızsa, bu durum çekirdeği bir doğum tekmesiyle uzaya savurabilir. Bazen de çekirdeğin yörüngesini ölürken fırlattığı madde bulutuna kadar izleyebiliriz, ancak yeterli zaman geçtiyse madde dağılmış olabilir. Ancak doğum vuruşunun izleri çok daha uzun süre kalabilir.
Kara deliği doğrudan göremesek de, eşlikçi yıldızının yörünge hareketine dayanarak onu ölçebiliriz - ve elbette sistem hakkında başka şeyler de çıkarabiliriz.
İlginç olan şeylerden biri yörüngenin şekli. Yörünge neredeyse kusursuz biçimde dairesel. Bu, sistemin uzaydaki hareketiyle birlikte, kara deliğin bir süpernovadan büyük bir darbe almadığını gösteriyor.Kara deliği 2022 yılında keşfeden araştırmacılar da bundan şüphelenmişti; şimdi Vigna-Gómez ve meslektaşlarının çalışmaları bunu doğruladı.
Bazen büyük kütleli yıldızların süpernova geçirmeden doğrudan kara deliklere çökebileceğinigösteren kanıtlar giderek artıyor.VFTS 243, bu senaryo için bugüne kadar sahip olduğumuz en iyi kanıtı temsil ediyor.
Niels Bohr Enstitüsü'nden astrofizikçi Irene Tamborra, "Sonuçlarımız VFTS 243'ü, süpernova patlamasının başarısız olduğu ve modellerimizin mümkün olduğunu gösterdiği toplam çöküş yoluyla oluşan yıldız kara delikleri teorisi için şimdiye kadarki en iyi gözlemlenebilir durum olarak vurguluyor" diyor.
"Bu modeller için önemli bir gerçeklik kontrolüdür. Ve bu sistemin gelecekte yıldız evrimi ve çöküşü üzerine yapılacak araştırmalar için çok önemli bir ölçüt olmasını bekliyoruz."
Araştırma Physical Review Letters dergisinde yayımlandı.
Özet: Yakın zamanda rapor edilen VFTS 243 gözlemi, karadelik oluşumunu takiben ihmal edilebilir ikili etkileşime sahip büyük kütleli bir karadelik ikili sisteminin ilk örneğidir. VFTS 243'ün karadelik kütlesi (≈10M⊙) ve neredeyse dairesel yörüngesi (e ≈ 0,02), ata yıldızın tam bir çöküş yaşadığını ve enerji-momentumun ağırlıklı olarak nötrinolar yoluyla kaybedildiğini göstermektedir. VFTS 243, karadelik oluşumu sırasında natal vuruş ve nötrino emisyon asimetrisini kısıtlamamızı sağlar. Yüzde 68'lik güven seviyesinde, natal tekme hızı (kütle azalması) ≲10 km=s (≲1.0M⊙) olup, ≈0.3M⊙ nötrinolar halinde fırlatıldığında ve karadelik 4 km=s'lik bir natal tekme yaşadığında tepe yapan tam bir olasılık dağılımına sahiptir. Nötrino-emisyon asimetrisi ≲%4'tür ve en iyi uyum değerleri ∼%0-0.2'dir. Karadelik oluşumuna eşlik eden bu kadar küçük bir nötrino doğum tekmesi teorik tahminlerle uyumludur.
VFTS 243'ün bir sanatçı izlenimi. (ESO/L. Calçada)
Evreni anladıkça gördük ki büyük yıldızlar öldüklerinde sessizce ortadan kaybolmazlar. Yakıtları tükendikçe dengesizleşir, patlamalarla sarsılır ve sonunda muhteşem bir süpernovayla yaşamlarına son verirler.
Ancak bilim insanları, bazı büyük yıldızların gece gökyüzünde hiçbir iz bırakmadan ortadan kaybolduğunu keşfetmişlerdir. Eski araştırmalarda açıkça görülen yıldızlar, yenilerinde açıklanamaz bir şekilde bulunmuyor. Bir yıldız tam olarak bir anahtar seti değildir - onu kanepenin arkasında öylece kaybedemezsiniz. Peki bu yıldızlar nereye gidiyor?
Yeni bir çalışma bize şimdiye kadarki en ikna edici açıklamayı verdi. Danimarka'daki Niels Bohr Enstitüsü ve Almanya'daki Max Planck Astrofizik Enstitüsü'nden astrofizikçi Alejandro Vigna-Gómez liderliğindeki uluslararası bir ekip, bazı büyük yıldızların bir patlamayla değil, bir "iniltiyle" ölebileceğini öne sürüyor.
Peki kanıtlar? Büyük Macellan Bulutu'ndaki VFTS 243 adlı ikili sistem, bir kara delik ve ona eşlik eden bir yıldızdan oluşuyor. Bu sistem, modellerimize göre kara deliğin oluşumuna eşlik etmesi gereken bir süpernova patlamasına dair hiçbir işaret göstermiyor.
< Resime gitmek için tıklayın >
VFTS 243 sisteminin ve Tarantula Nebulası'ndaki yuvasının ölçekli olmayan sanatçı izlenimi. (ESO/M.-R. Cioni/VISTA Macellan Bulutu araştırması/Isca Mayo/Sara Pinilla)
Araştırmacı Vigna-Gómez bunu, "Tam çöküş yaşayan görünür bir yıldıza bakarken, tam doğru zamanda, bir yıldızın aniden sönüp göklerden kaybolmasını izlemek gibi bir şey olabilir," diye açıklıyor.
"Çöküş o kadar tamdır ki hiçbir patlama meydana gelmez, hiçbir şey saçılmaz ve gece gökyüzünde parlak bir süpernova görülmez. Gökbilimciler aslında son zamanlarda parlak yıldızların aniden kaybolduğunu gözlemlemişlerdir. Bir bağlantı olduğundan emin olamayız, ancak VFTS 243'ü analiz ederek elde ettiğimiz sonuçlar bizi güvenilir bir açıklamaya çok daha yaklaştırdı."
Güneş'in kütlesinin yaklaşık 8 katından daha büyük bir yıldız süpernova olduğunda, bu son derece karmaşık bir durumdur. Dış katmanlar -yıldızın kütlesinin büyük bir kısmı- patlayıcı bir şekilde yıldızın etrafındaki boşluğa fırlatılır ve burada yüz binlerce ila milyonlarca yıl boyunca kalan devasa, genişleyen bir toz ve gaz bulutu oluştururlar.
Bu arada, füzyonun dışa doğru basıncı tarafından artık desteklenmeyen yıldızın çekirdeği, başlangıçtaki yıldızın kütlesine bağlı olarak ultra yoğun bir nesne, bir nötron yıldızı veya bir kara delik oluşturmak üzere yerçekimi altında çöker.
Bu çökmüş çekirdekler her zaman oldukları yerde kalmazlar; eğer süpernova patlaması orantısızsa, bu durum çekirdeği bir doğum tekmesiyle uzaya savurabilir. Bazen de çekirdeğin yörüngesini ölürken fırlattığı madde bulutuna kadar izleyebiliriz, ancak yeterli zaman geçtiyse madde dağılmış olabilir. Ancak doğum vuruşunun izleri çok daha uzun süre kalabilir.
https://www.youtube.com/watch?si=HMBU2_Yi4BafAHfN&v=DPsKvxV8Lj4&feature=youtu.be
VFTS 243 çok ilginç bir sistemdir. Yaklaşık 7,4 milyon yaşında ve Güneş'in yaklaşık 25 katı kütleye sahip büyük bir yıldız ile Güneş'in yaklaşık 10 katı kütleye sahip bir kara delikten oluşuyor.
Kara deliği doğrudan göremesek de, eşlikçi yıldızının yörünge hareketine dayanarak onu ölçebiliriz - ve elbette sistem hakkında başka şeyler de çıkarabiliriz.
İlginç olan şeylerden biri yörüngenin şekli. Yörünge neredeyse kusursuz biçimde dairesel. Bu, sistemin uzaydaki hareketiyle birlikte, kara deliğin bir süpernovadan büyük bir darbe almadığını gösteriyor. Kara deliği 2022 yılında keşfeden araştırmacılar da bundan şüphelenmişti; şimdi Vigna-Gómez ve meslektaşlarının çalışmaları bunu doğruladı.
Bazen büyük kütleli yıldızların süpernova geçirmeden doğrudan kara deliklere çökebileceğini gösteren kanıtlar giderek artıyor. VFTS 243, bu senaryo için bugüne kadar sahip olduğumuz en iyi kanıtı temsil ediyor.
Niels Bohr Enstitüsü'nden astrofizikçi Irene Tamborra, "Sonuçlarımız VFTS 243'ü, süpernova patlamasının başarısız olduğu ve modellerimizin mümkün olduğunu gösterdiği toplam çöküş yoluyla oluşan yıldız kara delikleri teorisi için şimdiye kadarki en iyi gözlemlenebilir durum olarak vurguluyor" diyor.
"Bu modeller için önemli bir gerçeklik kontrolüdür. Ve bu sistemin gelecekte yıldız evrimi ve çöküşü üzerine yapılacak araştırmalar için çok önemli bir ölçüt olmasını bekliyoruz."
Araştırma Physical Review Letters dergisinde yayımlandı.
---------------------------------------------------------
Düzeltmeleriyle beraber yapay zeka desteğiyle çevirdiğim kaynak:
Hundreds of Huge Stars Disappeared From The Sky. We May Finally Know Why. : ScienceAlert
Orijinal çalışma:
Phys. Rev. Lett. 132, 191403 (2024) - Constraints on Neutrino Natal Kicks from Black-Hole Binary VFTS 243 (aps.org)
Constraints on Neutrino Natal Kicks from Black-Hole Binary VFTS 243 (aps.org)