NASA'nın X-Işını Uzay Teleskobu, Güçlü ve Dönmekte Olan Bir Nötron Yıldızının Sırlarını Ortaya Çıkardı

Astronomlar, hızla dönen bir nötron yıldızından — yani bir "pulsar"dan — yayılan radyasyonun, büyük oranda yıldızdan çıkan güçlü parçacık rüzgarlarından kaynaklandığını ve bu enerjinin, pulsarın eşlik ettiği yıldızdan çektiği maddeden daha baskın olduğunu keşfetti.

Söz konusu pulsar, Dünya'dan yaklaşık 4.500 ışık yılı uzaklıkta bulunan bir ikili yıldız sistemindeki PSR J1023+0038 (J1023) olarak tanımlanıyor. Bu sistem, saniyede yaklaşık 600 kez dönen bir "ölü yıldız" yani nötron yıldızı ile düşük kütleli bir eş yıldızdan oluşuyor. Nötron yıldızı, eş yıldızdan madde çekerek besleniyor.

J1023’ün bu hızlı dönüşü, onu bir milisaniye pulsarı olarak sınıflandırıyor. Ancak zaman zaman aktif hâle geçerek kutuplarından radyasyon ışınları yayması ve sonra tekrar pasif bir duruma dönmesi nedeniyle, bu yıldız yalnızca üç örneği bilinen "geçiş yapan milisaniye pulsarları" adı verilen nadir bir alt sınıfa giriyor. Bu özelliği, onu gökbilimciler için son derece değerli bir gözlem hedefi haline getiriyor.

“Geçiş yapan milisaniye pulsarları, nötron yıldızlarının ikili sistemler içinde nasıl evrimleştiğini anlamamıza yardımcı olan kozmik laboratuvarlardır.” diyen araştırma ekibi lideri ve Ulusal Astrofizik Enstitüsü (INAF) araştırmacısı Maria Cristina Baglio, açıklamasına şu sözlerle devam etti: “J1023, eş yıldızından madde çektiği aktif hâliyle, ardından standart bir pulsar gibi radyo dalgaları yayan durgun hâli arasında açık bir geçiş sergilediği için son derece değerli bir veri kaynağı.”

Pulsarın eşinden çektiği madde doğrudan nötron yıldızının yüzeyine düşmüyor; bunun yerine, yıldızın çevresinde yassı bir disk — yani bir "birikim diski" — oluşturuyor. Bu disk, nötron yıldızının çevresinde dönerken onu kademeli olarak besliyor ve elektromanyetik spektrum boyunca güçlü radyasyon yayıyor.

Araştırma ekibi, J1023'ü NASA’nın Görüntüleme X-Işını Polarimetri Kaşifi (IXPE), Şili'nin kuzeyinde bulunan Avrupa Güney Gözlemevi'ne (ESO) ait Çok Büyük Teleskop (VLT) ve New Mexico’daki Karl G. Jansky Çok Büyük Dizi (VLA) radyo teleskobu kullanarak gözlemledi. Bu gözlemler, elektromanyetik spektrumun X-ışını, optik ve radyo dalga boylarında yapılan ilk ikili X-ışını kaynak taraması olarak kayda geçti.

Baglio, “Gözlemler sırasında pulsar, farklı X-ışını parlaklık seviyeleri arasında hızlı geçişlerin yaşandığı düşük parlaklıkta aktif bir fazdaydı.” dedi.

Yıldızın elektromanyetik spektrumun üç bandında değerlendirilmesi, araştırmacıların yayılan ışığın polarizasyonunu belirlemesine olanak tanıdı. Polarizasyon, ışık dalgalarının uzayda yayılırken hangi yönde titreştiğini tanımlar.

Özellikle dikkat çekici olan bulgu, IXPE'nin J1023’ten gelen X-ışınlarının %12’sinin polarize olduğunu tespit etmesiydi. Bu oran, bu tür bir ikili yıldız sisteminden şimdiye kadar gözlemlenen en yüksek polarizasyon değeri olarak kaydedildi.

Radyo dalgaları ve optik ışık emisyonları ise sırasıyla %2 ve %1 oranında daha düşük polarizasyon gösterdi. Ancak en dikkat çekici ayrıntı, optik polarizasyonun yönünün X-ışını polarizasyonuyla aynı olmasıydı. Bu durum, X-ışınları ve optik ışığın polarizasyonunun ortak bir mekanizmadan kaynaklandığını düşündürdü.

Elde edilen bulgular, ikili sistemlerde gözlemlenen polarize emisyonların, nötron yıldızlarından yayılan yüksek enerjili yüklü parçacık akımlarının — yani pulsar rüzgarlarının — birikim diskiyle çarpışması sonucunda oluştuğunu öne süren önceki bir teoriyi doğruladı.

“X-ışını akısının düşük yoğunlukta olması nedeniyle bu gözlem oldukça zorluydu; ancak IXPE'nin hassasiyeti sayesinde optik ve X-ışını polarizasyonları arasındaki bu dikkate değer hizalamayı güvenle tespit edip ölçebildik.” diyen ekip üyesi ve INAF araştırmacısı Alessandro Di Marco, “Bu çalışma, çok dalga boylu polarimetrik gözlemler sayesinde teorik senaryoları test etmenin zekice bir yolunu temsil ediyor.” sözleriyle araştırmanın önemini vurguladı.

‍

‍

‍

Kaynak: https://www.space.com/astronomy/nasa-x-ray-spacecraft-reveals-secrets-of-a-powerful-spinning-neutron-star