NASA'dan Chandra, Yıldız Patlamalarının Ardından Beklenmedik Havai Fişekler Buldu

Bir yıldız patlaması olan bir süpernovanın ardından genellikle yavaş yavaş solan bir sıcak gaz bulutu oluşur. Bu nedenle gökbilimciler, NASA'nın Chandra X-ışını Gözlemevi'ni yakındaki Messier 83 (M83) galaksisine yönelttiklerinde, süpernova kalıntılarından oluşan bir popülasyon veya bu patlamalardan kaynaklanan ve parlaklıklarında dramatik değişiklikler gösteren enkaz bulmayı beklemiyorlardı. Yeni sonuçlar Pasadena, California'daki Amerikan Astronomi Topluluğu toplantısında sunuldu ve The Astrophysical Journal'da yayınlandı.

Dünya'dan yaklaşık 15 milyon ışıkyılı uzaklıkta bulunan M83 galaksisi yüksek oranda yıldız oluşturuyor. Araştırmacılar galaksinin 2000'den 2014'e kadar uzanan 14 yıllık Chandra verilerini analiz etti.

Bu kapsamlı veri setini kullanarak araştırmacılar, daha önce süpernova kalıntıları olarak tanımlanan kaynakların X-ışını parlaklığındaki şaşırtıcı değişiklikleri yakaladılar. Araştırmacılar, bir asırdan daha eski olan süpernova kalıntılarının X-ışınlarında yavaş yavaş solmasını, ancak parlaklıklarının dramatik bir şekilde değişmemesini bekliyorlardı.

Ekip, numunelerindeki süpernova kalıntılarıyla ilişkili 22 X-ışını kaynağının kabaca yarısının, 14 yıllık gözlem süresi boyunca X-ışını parlaklığında değişiklikler gösterdiğini buldu; bu tamamen beklenmedik bir sonuçtu.

Araştırmayı yöneten Amerika Katolik Üniversitesi'nden Andrea Prestwich, "Bireysel X-ışını kaynaklarının çarpıcı biçimde değişebileceğini biliyorduk" dedi. "Fakat bu kadar çok süpernova kalıntısının bu şekilde davrandığını bulmak gerçek bir sürprizdi. Bu nesnelerde olağandışı bir şeyler oluyor. M83'ün mesafesi gözlemleyebileceğimiz ayrıntıları sınırladığından, sebebini saptamak hala bir zorluk."

22 değişken süpernova kalıntısından birinin basit bir açıklaması var: İlk kez yaklaşık 70 yıl önce gözlemlenen bir süpernovanın kalıntıları olan SN 1957D, patlama alanını çevreleyen malzemeye çarparak gözlemlenen X-ışını işaret fişeklerini üretiyor. Ancak bu, numunenin geri kalanını açıklayamaz. 22 kalıntının tamamının geçen yüzyılda oluştuğunu gösteren hiçbir kanıt yok. Değişkenliği yönlendiren başka bir şey olmalı.

En olası açıklama, ekibin, bir süpernova patlamasında partnerlerinin yok olmasına rağmen hayatta kalan yıldızlardan oluşan bir popülasyonu ortaya çıkarmış olmasıdır. Bu senaryoda, her değişken X-ışını kaynağı birbirinin etrafında dönen bir çift büyük yıldız olarak başladı. Daha büyük yıldız çöktü ve bir süpernova olarak patlayarak arkasında bir kara delik veya ultra yoğun bir nötron yıldızı bıraktı. Arkadaşı hayatta kaldı.

Astrofizik Merkezi'nden ortak yazar Michael McCollough, "Bu galaksi, büyük bir yıldızın süpernovadan sağ kurtulduğu ve bir kara delik veya nötron yıldızıyla birlikte bir yörüngeye kilitlendiği bir süpernova kalıntıları koleksiyonu içeriyor olabilir" dedi. Harvard ve Smithsonian (CfA). "Nötron yıldızı veya kara delik daha sonra büyük yıldızın yüzeyinden malzeme çekmeye başlayabilir."

Bu düşen malzeme yoğun yer çekimi nedeniyle aşırı ısınıyor ve Chandra'nın tespit ettiği X ışınlarını üretiyor. Yüksek kütleli X-ışını ikili dosyaları (HMXB'ler) olarak bilinen bu tür sistemler, evrendeki en değişken X-ışını kaynakları arasındadır. Araştırmacılar, M83'ün süpernova kalıntılarında görülen değişikliklerin nedeninin bunlar olabileceğini söylüyor.

Gökbilimciler HMXB'leri onlarca yıldır biliyorlardı, ancak M83'teki bu grubun farkı süpernova kalıntılarıyla olan bağlantılarıdır. Daha önce, tüm galaksilerin gözlemlerinde HMXB'lerle ilişkili yalnızca bir avuç süpernova kalıntısı tanımlanmıştı. Tek bir galakside 20'den fazla güçlü adayın bulunması eşi benzeri görülmemiş bir durumdur.

Yazarlar, değişken süpernova kalıntılarının, galaksinin diğer bölgelerine kıyasla daha yüksek kütleli yıldız konsantrasyonlarına sahip bölgelerde bulunduğunu ve bu durumun, kalıntılar ile HMXB'ler arasında bir bağlantı olasılığını artırdığını buldu.

Başka bir olası açıklama daha var: Kara delik veya nötron yıldızı, eşlik eden bir yıldızdan malzeme çekmek yerine, orijinal patlamayla dışarı doğru fırlatılan malzemenin bir kısmını yeniden yakalıyor olabilir.

Wesleyan Üniversitesi'nden ortak yazar Roy Kilgard, "Bu, patlamadan kaynaklanan enkazın süpernovanın yarattığı nesnenin üzerine düştüğü kozmik geri dönüşümün bir örneği olabilir" dedi. "Ve her iki açıklamanın da rol oynaması oldukça muhtemel; örneğimizdeki farklı kaynakların farklı kökenleri olabilir."

Bu sonuçlar M83'e özgü değildir. Vassar Koleji ve Kilgard'dan Zoe Hoiland tarafından yakındaki yıldız oluşturan galaksi M51 üzerinde yapılan bir takip çalışması, süpernova kalıntılarıyla ilişkili değişken X-ışını kaynaklarının benzer bir popülasyonunu ortaya çıkardı; bu tür sistemlerin, güçlü yıldız oluşumu geçiren galaksilerin bir özelliği olabileceğini öne sürüyor.

M83 için Chandra verileri 2000 ve 2001'deki tek gözlemlerle başladı, ardından 2010'dan 2011'e kadar 10 gözlem ve 2014'teki başka bir gözlem geldi.

NASA'nın Huntsville, Alabama'daki Marshall Uzay Uçuş Merkezi Chandra programını yönetiyor. Smithsonian Astrofizik Gözlemevi'nin Chandra X-ışını Merkezi, Cambridge, Massachusetts'teki bilim operasyonlarını ve Burlington, Massachusetts'teki uçuş operasyonlarını kontrol ediyor.

Bu sürüm, yakındaki galaksi Messier 83'ün kompozit bir görüntüsünü ve içinde gizlenmiş iki ilginç süpernova kalıntısının kısa hızlandırılmış videolarını içeriyor.

Birleşik görüntüde, Messier 83 veya M83'ün, doğrudan bakıldığında spiral bir yapıya sahip olduğu görülüyor. Merkezde parlak beyaz ve sarı bir ışık havuzu var. Bu ışıktan, sıcak pembe bulutun sarmal kolları geniş, geniş kemerler halinde kıvrılarak çıkıyor. Galaksi soluk gri bir pusla kaplıdır ve kırmızı, yeşil, mavi, beyaz ve sarı noktalarla beneklenmiştir.

Bileşik görüntünün açıklamalı bir versiyonunda, merkezimizin sağ alt kısmındaki iki küçük nokta beyaz dairelerle vurgulanmıştır. Bunlar araştırmacılar tarafından değerlendirilen süpernova kalıntılarından ikisi. Her biri ayrı bir timelapse videoda daha ayrıntılı olarak inceleniyor.

Gökbilimciler, 2000'den 2014'e kadar geçen 14 yıllık süre boyunca NASA'nın X-ışını gözlemevini M83 galaksisine yönelttiler. Yıldız patlamalarının ardından süpernova kalıntıları olduğuna inanılan X-ışını kaynaklarının yaklaşık yarısının parlaklıkta dramatik değişiklikler sergilediğini keşfettiler. Bu sonuç tamamen beklenmedik bir sonuçtu.

Parlaklıktaki bu değişiklikler hızlandırılmış videolarda vurgulanıyor. Her videoda, bir zamanlar süpernova kalıntıları olduğuna inanılan iki X-ışını kaynağından birine odaklanan bir dizi statik görüntü yanıp sönüyor. Videolarda X-ışını kaynakları, parlak çekirdeklere sahip parlak mavi lekeler halinde görünüyor. Ancak aylar ya da yıllar arayla çekilen her görüntüde şekiller, mavi rengin yoğunluğu ve çekirdeğin parlaklığı değişiyor. Aynı nesnelerin oldukça farklı görüntülerinin birbiri ardına hızlı bir şekilde sunulmasıyla kısa timelapse videolar oluşturulur.

Parlaklıktaki değişikliklerin en olası açıklaması, ekibin, bir süpernova patlamasında yörüngedeki ortağının yok edilmesiyle hayatta kalan yıldızlardan oluşan bir yıldız popülasyonunu ortaya çıkarmasıdır. Hayatta kalan yıldızdan süpernovada oluşan kara deliğe veya nötron yıldızına malzeme çekiliyor; bu sürecin X-ışını parlaklığında hızlı değişikliklere neden olduğu biliniyor.

NASA'nın Chandra X-ışını Gözlemevi'nden daha fazlasını okuyun

NASA'nın Chandra misyonu hakkında daha fazla bilgi edinmek için şu adresi ziyaret edin:

https://science.nasa.gov/chandra

https://chandra.si.edu

Megan Watzke
Chandra Röntgen Merkezi
Cambridge, Mass.
617-496-7998
[email protected]

Joel Wallace
Marshall Uzay Uçuş Merkezi, Huntsville, Alabama
256-544-0034
[email protected]