Yakındaki bir yıldızın yanıp sönmesi, MIT gökbilimcilerini Dünya’dan 3.000 ışıkyılı uzaklıktaki yeni ve gizemli bir sisteme çekti. Yıldız tuhaflığı yeni bir “kara dul ikilisi” gibi görünüyor – hızla dönen bir nötron yıldızı veya pulsar, araknid adaşının eşine yaptığı gibi, daha küçük bir yoldaş yıldızı etrafında dönüyor ve yavaşça tüketiyor.

Gökbilimciler Samanyolu’nda yaklaşık iki düzine kara dul ikili dosyası biliyorlar. ZTF J1406+1222 olarak adlandırılan bu en yeni aday, pulsar ve yoldaş yıldızın her 62 dakikada bir birbirini dolaştırmasıyla şimdiye kadar tanımlanmış en kısa yörünge periyoduna sahip. Sistem, her 10.000 yılda bir iki iç yıldızın etrafında dönen üçüncü, uzak bir yıldıza ev sahipliği yapıyor gibi görünmesi bakımından benzersizdir.

Bu muhtemelen üçlü kara dul, böyle bir sistemin nasıl oluşabileceğine dair soruları gündeme getiriyor. Gözlemlerine dayanarak, MIT ekibi bir köken hikayesi öneriyor: Çoğu kara dul ikili dosyasında olduğu gibi, üçlü sistem muhtemelen küresel küme olarak bilinen yoğun bir yaşlı yıldız takımyıldızından ortaya çıktı. Bu özel küme, Samanyolu’nun merkezine sürüklenmiş olabilir; burada merkezi kara deliğin yerçekimi, üçlü kara dul bozulmadan kalırken kümeyi ayırmak için yeterliydi.

“Bu karmaşık bir doğum senaryosu,” diyor MIT Fizik Bölümü’nde Pappalardo Doktora Sonrası Araştırmacısı Kevin Burdge. “Bu sistem muhtemelen Samanyolu’nda güneşin etrafında olduğundan daha uzun süredir yüzüyor.”

Burdge, ekibin keşfini detaylandıran Nature’da ortaya çıkan bir çalışmanın yazarıdır. Araştırmacılar üçlü sistemi tespit etmek için yeni bir yaklaşım kullandılar. Çoğu kara dul ikili dosyası, merkezi pulsar tarafından yayılan gama ve X-ışını radyasyonu yoluyla bulunurken, ekip, ZTF J1406 + 1222’yi tespit etmek için görünür ışığı ve özellikle de ikilinin eşlik eden yıldızından yanıp sönen ışığı kullandı.

Burdge, “Bu sistem kara dullar gittikleri sürece gerçekten benzersiz, çünkü onu görünür ışıkla bulduk, geniş arkadaşı ve galaktik merkezden geldiği gerçeğinden dolayı” diyor. “Bu konuda hala anlamadığımız çok şey var. Ancak gökyüzünde bu sistemleri aramanın yeni bir yolu var.”

Çalışmanın ortak yazarları, Warwick Üniversitesi, Caltech, Washington Üniversitesi, McGill Üniversitesi ve Maryland Üniversitesi de dahil olmak üzere birçok kurumdan işbirlikçilerdir.

Gündüz ve gece

Kara dul ikili dosyaları, büyük kütleli yıldızların çökmüş çekirdekleri olan hızla dönen nötron yıldızları olan pulsarlar tarafından desteklenmektedir. Pulsarlar baş döndürücü bir dönme periyoduna sahiptir, her birkaç milisaniyede bir döner ve bu süreçte yüksek enerjili gama ve X-ışınlarının parıltılarını yayar.

Normalde, pulsarlar büyük miktarda enerji yaktıkları için hızla döner ve ölürler. Ancak sık sık, geçen bir yıldız pulsara yeni bir hayat verebilir. Bir yıldız yaklaştıkça, pulsarın yerçekimi yıldızdan malzeme çeker, bu da pulsarı geri döndürmek için yeni enerji sağlar. “Geri dönüştürülmüş” pulsar daha sonra yıldızı daha da soyan ve sonunda onu yok eden enerjiyi yeniden yaymaya başlar.

Burdge, “Bu sistemlere kara dullar denir, çünkü pulsarın onu geri dönüştüren şeyi nasıl tükettiği, tıpkı örümceğin eşini yediği gibi” diyor.

Bugüne kadarki her kara dul ikilisi, pulsardan gama ve X-ışını flaşları yoluyla tespit edilmiştir. Bir ilkte, Burdge ZTF J1406 + 1222’ye eşlik eden yıldızın optik yanıp sönmesiyle rastladı.

Yoldaş yıldızın gündüz tarafının – sürekli olarak pulsara bakan tarafın – pulsardan aldığı sürekli yüksek enerjili radyasyon nedeniyle gece tarafından birçok kez daha sıcak olabileceği ortaya çıktı.

“Doğrudan pulsarı aramak yerine, pişirdiği yıldızı aramayı deneyin diye düşündüm,” diye açıklıyor Burdge.

Gökbilimcilerin parlaklığı periyodik olarak büyük miktarda değişen bir yıldızı gözlemlemeleri durumunda, bunun bir pulsar ile ikili bir konumda olduğuna dair güçlü bir sinyal olacağını düşünüyordu.

Yıldız hareketi

Bu teoriyi test etmek için Burdge ve meslektaşları, gece gökyüzünün geniş alan görüntülerini alan Kaliforniya merkezli bir gözlemevi olan Zwicky Geçici Tesisi tarafından alınan optik verilere baktılar. Ekip, yıldızların parlaklığını, yaklaşık bir saat veya daha kısa bir zaman ölçeğinde, 10 veya daha fazla faktörle dramatik bir şekilde değişip değişmediğini görmek için inceledi – bir pulsarın etrafında sıkıca dönen bir yoldaş yıldızın varlığını gösteren işaretler.

Ekip, bilinen düzinelerce kara dul ikili dosyasını seçebildi ve yeni yöntemin doğruluğunu doğruladı. Daha sonra, parlaklığı her 62 dakikada bir 13 kat değişen bir yıldız tespit ettiler, bu da muhtemelen ZTF J1406 + 1222 olarak etiketledikleri yeni bir kara dul ikilisinin bir parçası olduğunu gösterdi.

Avrupa Uzay Ajansı tarafından işletilen ve gökyüzündeki yıldızların konumunun ve hareketinin hassas ölçümlerini yapan bir uzay teleskopu olan Gaia tarafından yapılan gözlemlerde yıldıza baktılar. Yıldızın onlarca yıllık ölçümlerine mi bakıyorsunuz? Sloan Dijital Gökyüzü Araştırması’ndan ekip, ikilinin başka bir uzak yıldız tarafından takip edildiğini buldu. Hesaplamalarına bakılırsa, bu üçüncü yıldızın her 10.000 yılda bir iç ikilinin yörüngesinde döndüğü görülüyordu.

İlginçtir ki, gökbilimciler ikili ortamdaki pulsardan gelen gama veya X-ışını emisyonlarını doğrudan tespit etmediler, bu da kara dulların doğrulanmasının tipik yoludur. Bu nedenle ZTF J1406+1222, ekibin gelecekteki gözlemlerle doğrulamayı umduğu aday bir kara dul ikili olarak kabul edilir.

Burdge, “Kesin olarak bildiğimiz tek şey, gündüz tarafı gece tarafından çok daha sıcak olan, her 62 dakikada bir şeyin etrafında dönen bir yıldız gördüğümüzdür” diyor. “Her şey onun bir kara dul ikilisi olduğuna işaret ediyor gibi görünüyor. Ama bu konuda birkaç garip şey var, bu yüzden tamamen yeni bir şey olabilir. ”

Ekip, yeni sistemi gözlemlemeye devam etmeyi ve gökyüzünde daha fazla nötron yıldızı ve kara dul ayını aydınlatmak için optik tekniği uygulamayı planlıyor.

Bu araştırma kısmen Ulusal Bilim Vakfı tarafından desteklenmiştir.