Ölü sandığımız yıldızdan şaşırtıcı dönüş

NASA bilim insanları, ilk kez bir beyaz cüce yıldızı IXPE (Imaging X-ray Polarization Explorer) uzay teleskobu ile ayrıntılı olarak inceledi. X-ışını polarizasyon ölçümleri sayesinde, EX Hydrae adlı yüksek enerjili ikili yıldız sisteminin yapısı ve dinamikleri benzeri görülmemiş bir netlikle ortaya çıkarıldı. Bu gözlemler, evrende aşırı koşullar altında maddenin davranışına ilişkin önemli sorulara ışık tutuyor.

EX Hydrae’den elde edilen sonuçlar Astrophysical Journal dergisinde yayımlandı. Araştırma, Massachusetts Institute of Technology (MIT) öncülüğünde; Iowa Üniversitesi, East Tennessee State University, Liége Üniversitesi ve Embry-Riddle Aeronautical University’den bilim insanlarının katılımıyla yürütüldü.

Bir hafta süren uzay nöbeti

IXPE, EX Hydrae sistemini 2024 yılı boyunca yaklaşık bir hafta süreyle gözlemledi. Bu ikili yıldız sistemi, Dünya’dan yaklaşık 200 ışık yılı uzaklıkta, Hydra (Su Yılanı) takımyıldızında bulunuyor.

Beyaz cüceler, çekirdeğindeki hidrojen yakıtını tüketmiş ancak bir süpernova patlaması oluşturacak kadar büyük kütleye sahip olmayan yıldızların kalıntıları olarak tanımlanıyor. Geriye kalan çekirdek son derece yoğunlaşıyor ve Güneş’in kütlesine yakın bir kütleyi Dünya büyüklüğündeki bir hacme sığdırıyor.

Beyaz cücenin ‘çalınmış gazla’ beslenmesi

EX Hydrae, bir beyaz cüce ile normal bir ana kol yıldızından oluşan bir ikili sistem. Bu sistemde dikkat çekici olan nokta, beyaz cücenin adeta komşusunun gazını “çalarak” beslenmesi. Yakındaki yıldızdan kopan gaz sürekli olarak beyaz cüceye akıyor. Bu birikim süreci astrofizikte akresyon olarak biliniyor ve gazın nereye düştüğü, yıldızın manyetik alanı tarafından belirleniyor.

EX Hydrae’de manyetik alan tüm maddeyi doğrudan kutuplara yönlendirecek kadar güçlü değil. Bunun yerine gaz, yıldızın çevresinde bir akresyon diski oluşturarak birikiyor. Bu özellikleri nedeniyle sistem, “ara kutuplar (intermediate polars)” olarak adlandırılan özel bir sınıfta yer alıyor.

Milyonlarca derece sıcaklık ve güçlü X-ışınları

Bu tür sistemlerde gaz akresyon diski üzerinde hızla dönüyor ve aynı zamanda beyaz cücenin manyetik kutuplarına doğru yönlendiriliyor.

Gaz içeriye doğru çökerken:

• Milyonlarca dereceye ulaşıyor
• Plazma sütunları oluşturuyor
• Yoğun X-ışınları yayıyor

Çalışmanın başyazarı ve MIT araştırmacısı Sean Gunderson, konuya ilişkin şu bilgileri paylaştı: “IXPE’nin benzersiz polarimetri yeteneği, beyaz cücenin yüzeyinde oluşan akresyon sütununun yüksekliğini yaklaşık 3.000 kilometre olarak ölçmemizi sağladı. Bu ayrıntıyı, geçmişteki yöntemlere kıyasla çok daha az varsayımla elde ettik.”

Bilim insanlarına göre IXPE’nin tespit ettiği X-ışınlarının bir bölümü doğrudan beyaz cücenin yüzeyinden saçılarak teleskoba ulaştı. Normal teleskopların çözünürlüğünün çok altında kalan bu yapılar, polarimetri sayesinde dolaylı olarak ortaya çıkarıldı.

Geleceğin araştırmalarına yeni kapılar açıyor

Elde edilen polarizasyon verileri yalnızca EX Hydrae için değil, evrendeki diğer yüksek enerjili ikili sistemleri anlamak için de kritik önem taşıyor.

Özellikle aşağıda sıralanan türlere sahip sistemlerde yeni araştırmaların önünü açacağı belirtiyor:

• Güçlü manyetik alanlara sahip beyaz cüceler
• Yoğun X-ışını yayan ikili yıldızlar
• Aşırı akresyon süreçleri
• Aıldız kalıntılarının çevresindeki plazma yapıları

Bilim insanları, bu verilerin kara delik ve nötron yıldızlarına ilişkin çalışmalara da dolaylı katkı sağlayacağını belirtiyor.

IXPE görevi hakkında

IXPE, NASA ile İtalya Uzay Ajansı’nın ortak misyonu olarak yürütülüyor ve 12 ülkeden bilim insanları projede yer alıyor. Görevin sorumlulukları şöyle paylaşılıyor:

• Bilimsel liderlik: NASA Marshall Uzay Uçuş Merkezi (Alabama)
• Uçuş operasyonları: BAE Systems
• Üniversite iş birliği: Colorado Üniversitesi Atmosfer ve Uzay Fiziği Laboratuvarı

Görev, evrendeki en aşırı koşulları anlamak için benzersiz X-ışını polarimetri verisi üretmeye devam ediyor.