Evrenin en garip ölü yıldızlarından biri beklenmedik bir şekilde yeniden canlandı

Bilim insanları, kozmosta en güçlü manyetik alanlardan birine sahip olan ‘ölü’ bir nötron yıldızının beklenmedik bir şekilde yeniden canlandığını gördüklerinde hayrete düştüler. Bu yüksek manyetik değere sahip nötron yıldızının, ya da ‘magnetarın’, yeniden canlanması, bu egzotik gök cisimleri hakkındaki mevcut bilgilere uymuyor. Bir ekip, Avustralya Commonwealth Bilimsel ve Endüstriyel Araştırma Örgütü'nün (CSIRO) Murriyang adlı Parkes radyo teleskobunu kullanarak, Dünya'ya en yakın bilinen magnetar olan ve yaklaşık 8.000 ışıkyılı uzaklıktaki XTE J1810-197'den gelen garip radyo sinyallerini tespit ettiğinde, bu magnetar'ın ölümden geri döndüğünü keşfetti.

Çoğu magnetar polarize ışık yayar, yani dalgaları belirli bir yönelime sahip ışık yayar. Ekibin bulguları, bu magnetardan gelen ışığın dairesel polarize olduğunu ve uzayda hareket ederken sarmal şeklinde göründüğünü gösteriyor. Bu sadece beklenmedik bir durum değil, aynı zamanda tamamen eşi benzeri görülmemiş bir şey. Ekip lideri ve CSIRO bilim insanı Marcus Lower, “Diğer magnetarlardan gördüğümüz radyo sinyallerinden farklı olarak, bu magnetar hızla değişen devasa miktarda dairesel polarizasyon yayıyor” diyor. “Daha önce hiç böyle bir şey görmemiştik.”

Magnetarlar, tüm nötron yıldızları gibi, büyük kütleli yıldızların ölmesiyle oluşur. Bu yıldızlar, çekirdeklerindeki füzyon yakıtlarını tükettiklerinde, kendi kütle çekiminin içe doğru itmesine karşı onları destekleyen enerji kesilir. Milyonlarca yıl süren kütle çekimi ve ışınım basıncı arasındaki çekişme sona erdiğinde, yıldızın dış katmanları bir süpernova patlamasıyla dışarıya fırlar ve ölmekte olan yıldız kütlesinin büyük bir kısmını kaybeder. Bu, Güneş'in kütlesinin bir ila iki katı arasında bir kütleye sahip olan yıldız çekirdeğini, yaklaşık 20 kilometre genişliğe, yani Dünya'daki ortalama bir şehrin büyüklüğüne kadar sıkıştırır. Sonuç olarak, nötron yıldızını oluşturan madde o kadar yoğundur ki, sadece bir çay kaşığı kadarını Dünya'ya getirsek, 10 milyon ton ağırlığında olur. Çekirdeğin hızlı çöküşü, nötron yıldızının dönüş hızının da büyük ölçüde artmasına neden olur, tıpkı bir buz patencisinin dönüşünü hızlandırmak için kollarını kendine doğru çekmesi gibi. Bu, yeni oluşan bazı nötron yıldızlarının saniyede 700 kez kadar hızlı dönebileceği anlamına gelir.

Bu yıldız çekirdeğinin çöküşünün başka bir sonucu daha var. Ölen yıldızın manyetik alan çizgileri birbirine sıkışarak manyetik alanın gücünün artmasına neden olur. Sonuç olarak, bazı nötron yıldızlarının manyetik alanları Güneş'in manyetik alanından katrilyon kat daha güçlüdür. Bu da bu nötron yıldızlarını kendi kategorilerine ayırır: magnetarlar.

Magnetarlarından gelen radyo dalgası darbelerinin tespiti son derece nadirdir ve XTE J1810-197, bunları üreten bilinen birkaç magnetar arasında sadece biridir. XTE J1810-197, ilk olarak 2003 yılında radyo dalgaları yayarken görüldü, ancak daha sonra bu magnetar on yıldan fazla bir süre sessiz kaldı. Magnetar, 2018 yılında Manchester Üniversitesi'nin Jodrell Bank Gözlemevi'ndeki Lovell Teleskobu tarafından tekrar radyo dalgaları yayarken görüldü. Bunu, Avustralya'nın Wiradjuri Country bölgesinde bulunan Murriyang izledi ve o zamandan beri XTE J1810-197'yi gözlemliyor. Bu gözlem tamamen beklenmedik olsa da, ekip bu magnetar'ın neden bu kadar sıra dışı ışınım salınımları ürettiğine dair bir fikre sahip. Lower, “Sonuçlarımız, magnetarın manyetik kutbu üzerinde, polarize filtre gibi davranan aşırı ısınmış bir plazma olduğunu gösteriyor” diyor. “Plazmanın bunu tam olarak nasıl yaptığı ise henüz belirlenemedi.”

Murriyang teleskobu, CSIRO mühendisleri tarafından tasarlanan, geniş bir radyo frekansı aralığında parlaklık ve polarizasyon değişikliklerine karşı son derece hassas olan, son teknoloji ürünü ultra geniş bant genişliği alıcısı ile donatılmıştır. Bu, bir dizi gök cismi, özellikle de magnetarların hassas ölçümlerinin toplanmasına yardımcı olur. Araştırmacılar, Murriyang ile XTE J1810-197'nin sürekli gözlemlenmesinin, plazma dinamiği, X-ışınları ve gama ışınları patlamalarının yanı sıra potansiyel hızlı radyo parlamaları gibi bir dizi aşırı, güçlü ve olağandışı magnetar olayına ilişkin bilgiler sağlamasına yardımcı olacağını umuyorlar.

Foroğraf: © Carl Knox, OzGrav/Swinburne University of Technology

• 1 Manyetik alan: Magnetarlar, yüksek enerjili X-ışını ve gama ışını patlamaları üreten son derece güçlü manyetik alanlarıyla bilinirler. Bu manyetik alanlar, dünyadaki herhangi bir mıknatıstan yüz milyonlarca kat daha güçlüdür.
• 2 Patama: Manyetik alanın bozulmasıyla oluşan ateş topu, yüksek enerjili elektromanyetik ışımanın yoğun parlamalarını dışarı atar. Bu devasa parlamalar, magnetarın yüzeyinden ışık hızında ayrılır ve buradan yaydığı ışıma, Dünya'da bile kaydedilir.
• 3 Katı kabuk: Bu dış tabaka genellikle sadece 500 metre kalınlığındadır. Sonunda, aşırı manyetik stres altında kırılır. Sonuçta ortaya çıkan ateş topu tarafından X ışınları salınır. Ay mesafesine yerleştirilecek bir magnetar, Dünya'daki tüm kredi kartlarını silebilir.
• 4 Akışkan katman: Çekirdekten yaklaşık altı kilometre uzanan bu ağır akışkan iç kısım, çoğunlukla nötronlardan ve diğer atom parçacıklarından oluşur. Burada, konveksiyon süreci ısıyı çekirdekten uzaklaştırır.
• 5 Katı çekirdek: Magnetar'ın merkezi çekirdeğinin çapı sadece üç kilometredir. Proton ve nötronları oluşturan yapı taşları olan kuarklar adı verilen atom altı parçacıklardan oluşur.

Robert Lea