eso1034tr — Bilim Bülteni

Bir Karadelik Oluşturmak İçin Ne Kadar Kütle Gereklidir?

Gökbilimciler Mevcut Teorileri Zorluyor

18 Ağustos 2010

ESO’nun Çok Büyük Teleskop’unu kullanan Avrupalı gökbilimciler ilk kez bir magnetarın - alışılmadık bir nötron yıldızı türü - en az 40 Güneş kütleli bir yıldızdan oluştuğunu gösterdiler. Sonuçlar yıldızların nasıl evrimleştiği, bu kadar büyük kütleli bir yıldızın bir magnetar yerine karadelik olmasının beklendiği mevcut teoriler için büyük zorluklar arz ediyor. Bu, temel bir soruyu tekrar gün yüzüne çıkarıyor: bir yıldızın gerçekten bir karadelik olması için kütlesi ne kadar büyük olmalıdır?

Gökbilimciler sonuçlara ulaşmak için güney gökküresi takımyıldızlarından Ara’da (Sunak) bulunan 16 000 ışık yılı uzaklıktaki sıra dışı yıldız kümesi Westerlund1’i detaylı olarak incelediler. Gökbilimciler daha önceki çalışmalardan  (eso0510) Westerlund1’in  [1] bazıları bir milyon güneş parlaklığında ışıyan, bazılarının çapı Güneş’in çapının iki bin katı (Satürn’ün yörünge büyüklüğü kadar) olan yüzlerce çok büyük kütleli yıldız içeren en yakın süper küme olduğunu biliyorlardı.

Bu araştırma sonuçlarının açıklandığı makalenin  başyazarı Ben Ritchie şunları aktarıyor; “Eğer Güneş bu dikkat çekici kümenin merkezinde yer almış olsaydı, geceleyin gökyüzümüz dolunay parlaklığında yüzlerce yıldızla dolu olurdu.”

Çeşit çeşit ve alışılmamış yıldız nüfusuyla Westerlund1 fantastik bir yıldız bahçesidir. Kümede bulunan yıldızların bir şeyi paylaşıyorlar: küme tek bir yıldız oluşum olayı ile oluştuğundan hepsinin yaşı aynı, tahminen 3.5 ila 5 milyon yıl yaşındalar.

Bir magnetar (eso0831) süpernova patlamalarına maruz kalan bazı yıldızlardan oluşan olağanüstü güçlü - Dünya’nın bir milyon milyar katı kadar - bir manyetik alana sahip bir nötron yıldızı türüdür. Westerlund1 kümesi Samanyolu’nda bulunan bilinen birkaç magnetardan birine ev sahipliği yapmaktadır. Gökbilimciler magnetarın küme içindeki bulunduğu yer sayesinde en az 40 Güneş kütlesi büyüklüğünde olması gerektiğini sonucunu çıkardılar.

Westerlund1’de yer alan tüm yıldızlar aynı yaşta oldukları için, patlayan ve geride kalıntı olarak bir magnetar bırakan yıldız kümede yaşamlarını sürdüren diğer yıldızlardan daha kısa süre yaşamış olmalıdır. “Bir yıldızın ömrü doğrudan kütlesiyle bağlantılı olduğu için - daha büyük kütleli yıldız, daha az yaşar - eğer yaşamına devam eden diğer yıldızlardan bir tanesinin kütlesini ölçebilirsek, daha kısa yaşayıp magnetar haline gelen yıldızın daha büyük kütleli olduğundan emin olabiliriz. Bu türden olağanüstü manyetik nesnelerin nasıl oluştuğuna dair kabul edilen bir teori olmadığı için, bu büyük önem arz etmektedir.” diyor araştırma takımının lideri ve ortak yazar  Simon Clark.

Bununla birlikte gökbilimciler Westerlund1’de bulunan W13 örten çift sistemine ait yıldızları da araştırdılar, bu tür sistemlerde yıldızların hareketlerinden kütleleri doğrudan belirlenebiliyor.

Bu yıldızlarla karşılaştırdıklarında magnetar olan yıldızın en az 40 Güneş kütlesi kadar olması gerektiğini buldular. Bu, magnetarların normalde karadelik oluşturmalarını beklediğimiz bu kadar büyük kütleli yıldızlardan evrimleşebileceğini ilk kez ortaya koymaktadır. Önceki varsayımlar başlangıçta 10 ila 25 güneş kütlesindeki yıldızların nötron yıldızlarını, 25’ten büyük olanların ise karadelik ürettikleri şeklindeydi.

“Bu yıldızlar süpernova olarak patlamadan önce kütlelerinin onda dokuzunu kaybetmiş olmalılar, aksi takdirde bunun yerine bir karadelik meydana getirmeliydiler. Patlamadan önce bu kadar büyük bir kütle kaybı mevcut yıldız evrimi teorileri için büyük zorluklar arz etmektedir.” diyor ortak yazar Ignacio Negueruela.

“Buna bağlı olarak çetrefilli bir sorun ortaya çıkıyor; Güneş’ten kırk kat daha ağır olduğu halde çökerek karadelik oluşturmayı başaramayan bir yıldızın  daha ne kadar büyük kütleli olması gerekiyor.” diye bitiriyor ortak yazarlardan Norbert Langer  

Gökbilimciler tarafından tercih edilen oluşum mekanizmasına göre magnetar olan - ata - yıldız yoldaş bir yıldızla birlikte doğmuş olmalı. Yıldızlar evrimleştiklerine birbirleriyle etkileşmeye başlar, yörünge hareketiyle elde edilen enerji ata yıldızdan muazzam miktarda maddenin dışarı atılmasıyla harcanır. Magnetar bölgesinde şu anda bu tür bir yoldaş görünmemekle birlikte, magnetarı oluşturan süpernova, her iki yıldızı da yüksek hızlarda kümeden atarak çifti birbirinden ayırmış olabilir.

Clark sonuç olarak “Eğer durum bu şekilde ise çift sistemlerin kütle kaybı ile yıldız evriminde anahtar bir rol oynayabilecekleri ileri sürülebilir.” diyor.

Notlar

[1] Westerlund1 açık kümesi sonradan oradan taşınarak Şili’de ESO Yöneticisi olan (1970-74) İsveç’li gökbilimci Bengt Westerlund tarafından 1961 yılında Avustralya’da keşfedilmiştir. Küme, görünen ışığının çoğu örtülen dev bir gaz ve toz bulutu arkasında bulunmaktadır. Sönümleme katsayısı 100 000’den fazladır, bu nedenle bu özel kümenin gerçek doğasının ortaya çıkarılması için bu kadar uzun süre geçmiştir.

Westerlund1 Samanyolu gökadamızdaki çok büyük kütleli yıldızların nasıl yaşayıp öldüklerini anlamada gökbilimcilere yardımcı olan uç koşullardaki yıldız fiziği araştırmaları için eşsiz bir doğal laboratuardır. Onların gözlenmesiyle, gökbilimciler kümenin büyük olasılıkla 100 000 Güneş kütlesinden daha hafif olmadığı ve tüm yıldızlarının 6 ışık-yılından daha küçük bir bölge içerisinde yer aldığı sonucuna vardılar. Bu nedenle Westerlund1’in Samanyolu gökadası içinde şimdiye dek tanımlanan en büyük kütleli yoğun genç küme olduğu görülmektedir.

Westerlund1’deki şimdiye kadar analiz edilen tüm yıldızlar en az 30 - 40 Güneş kütlesi büyüklüğündeler. Bu tür yıldızların görece kısa yaşamları nedeniyle - gökbilim diliyle söylersek - Westerlund1 çok genç olmalı. Gökbilimciler 3.5 il 5 milyon yıl arasında bir yaş saptadılar. Yani Westerlund1 açıkça gökadamızdaki “yeni doğmuş” bir kümedir.

Daha fazla bilgi

ESO Basın Bülteninde sunulan araştırma yakında Astronomy ve Astrophysics (“A VLT/FLAMES survey for massive binaries in Westerlund 1: II. Dynamical constraints on magnetar progenitor masses from the eclipsing binary W13”, by B. Ritchie et al.) dergisinde yayınlanacaktır. Aynı araştırma takımı bu nesnenin ilk araştırmasını 2006 (“A Neutron Star with a Massive Progenitor in Westerlund 1”, by M.P. Muno et al., Astrophysical Journal, 636, L41) yılında yayınlamıştır.

Araştırma takımında Ben Ritchie ve Simon Clark (The Open University, UK), Ignacio Negueruela (Universidad de Alicante, Spain), ve Norbert Langer (Universität Bonn, Germany, ve Universiteit Utrecht, the Netherlands) bulunmaktadır.

Gökbilimciler Westerlund1 kümesinde bulunan yıldızları araştırmak için ESO’nun Şili, Paranal Gözlemevi’nde bulunan Çok Büyük Teleskopu üzerindeki FLAMES aygıtını kullandılar.

Avrupa Güney Gözlemevi ESO, Avrupa'daki en önemli hükümetlerarası gökbilim kuruluşudur ve dünyanın en üretken gökbilim gözlemevidir. 14 ülke tarafından desteklenmektedir: Avusturya, Belçika, Çek Cumhuriyeti, Danimarka, Finlandiya, Fransa, Finlandiya, Almanya, İtalya, Hollanda, Portekiz, İspanya, İsveç, İsviçre ve İngiltere. Tasarıma, inşaya ve önemli bilimsel keşiflere olanak sağlayan güçlü yer tabanlı gözlem faaliyetlerine odaklanan iddialı bir program yürütmektedir. ESO ayrıca gökbilim araştırmalarında teşvik edici ve düzenleyici bir dayanışma konusunda öncü bir rol oynamaktadır. ESO Şili'nin Atacama Çölü bölgesinde benzeri olmayan üç adet birinci sınıf gözlem yerleşkesi işletmektedir: La Silla, Paranal ve Chajnantor. ESO Paranal'da dünyanın en gelişmiş optik gökbilim gözlemevi olan Çok Büyük Teleskop'u (Very Large Telescope), ve dünyanın en büyük tarama teleskopu VISTA'yı işletmektedir. ESO varolan en büyük gökbilim projesi ve devrimsel gökbilim teleskopu ALMA'nın Avrupalı ortağıdır. ESO şu anda "gökyüzünü izleyen dünyanın en büyük gözü" olacak 42-metre çapında Avrupa Aşırı Büyük optik/yakın kızılöte Teleskopu, E-ELT'yi inşa etmeyi planlıyor.

Bağlantılar

İletişim

Arif Solmaz
Çanakkale Astrofizik Araştırma Merkezi
Çanakkale, Türkiye
Cep: +90 538 614 2938
E-posta: arif.solmaz@gmail.com

Simon Clark
The Open University
UK
Tel: +44 207 679 4372
E-posta: jsc@star.ucl.ac.uk

Ignacio Negueruela
Universidad de Alicante
Alicante, Spain
Tel: +34 965 903400 ext 1152
E-posta: ignacio.negueruela@ua.es

Richard Hook
ESO, La Silla, Paranal and E-ELT Press Officer
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6655
E-posta: rhook@eso.org

Bu bir ESO Basın Bülteni çevirisidir eso1034.
Bookmark and Share

Bülten Hakkında

Bülten No.:eso1034tr
Facility:Very Large Telescope
Science data:2010A&A...520A..48R

Görüntüler

Artist’s impression of the magnetar in the extraordinary star cluster Westerlund 1
Artist’s impression of the magnetar in the extraordinary star cluster Westerlund 1
sadece İngilizce
Wide Field Imager image of Westerlund 1 (annotated)
Wide Field Imager image of Westerlund 1 (annotated)
sadece İngilizce
Wide Field Imager image of Westerlund 1 (unannotated)
Wide Field Imager image of Westerlund 1 (unannotated)
sadece İngilizce

Videolar

Flying through the young star cluster Westerlund 1 (artist's impression)
Flying through the young star cluster Westerlund 1 (artist's impression)
sadece İngilizce

Ayrıca görüntüleyin...