Chandra 'Titreşen' Ölü Yıldızları Görüntüledi: Süpernova Kalıntıları Yakın Galakside Parlayıp Sönüyor

Süpernova kalıntıları tipik olarak yüzlerce veya binlerce yaşındadır. Patlamadan kaynaklanan ilk şok dalgasının enerjisi tükendikçe, sıcak gazın X-ışınlarını yayması ve giderek sönükleşmesi beklenir. Dünya'dan yaklaşık 15 milyon ışık yılı uzaklıkta bulunan M83'teki kalıntı popülasyonu ise bu senaryoya uymuyor .

14 yıllık gözlem penceresinde (2000'den 2014'e kadar) analiz edilen 22 X-ışını yayan kalıntının yaklaşık yarısı, parlaklıklarında ölçülebilir değişiklikler gösterdi. Bu, hafif bir titreşim değildi; değişimler, verilerde bariz olacak kadar önemliydi ve bazı kaynaklar düzensiz aralıklarla önemli miktarlarda parlayıp sönüyordu .

Değişken kalıntılardan yalnızca biri için basit bir açıklama var. SN 1957D olarak adlandırılan bu kalıntının, yüksek hızlı enkazını çevresindeki yoğun bir gaz bölgesine çarptığı gözlemlendi. Bu çarpışma, şokla ısınan bir malzeme patlaması ve ekstra X-ışını emisyonu üreterek parlamalarını açıklıyor. Titreşen diğer ondan fazla kalıntı içinse neden daha az net .

Yıldız zombileri: Çift yıldızlar ve geri düşen madde

Araştırma ekibi, gizemli titreşmeyi açıklamak için iki temel teori öne sürdü. Her ikisi de bunların sadece "ölü" yıldızlar değil, hâlâ aktif olarak madde tüketen sistemler olduğunu gösteriyor.

Hayatta kalan yoldaş yıldız senaryosu: Birçok büyük kütleli yıldız, çiftler halinde doğar. Çiftin daha büyük kütleli olanı patladığında, ardında yoğun ve sıkışık bir cisim—bir nötron yıldızı veya kara delik—bırakırken, yoldaşı sağlam kalır. Kalıntının kütleçekimi daha sonra hayatta kalan yoldaşından yıldız maddesi çekebilir. Bu gaz spiral çizerek içeri doğru akarken milyonlarca dereceye kadar ısınır ve güçlü bir X-ışını çifti sistemi oluşturur. Bu madde transferinin öngörülemeyen hızı, gözlemlenen titreşmeye neden olabilir .

Geri düşme (Fallback) ile beslenme: Bir donör yıldız yerine, yeni oluşan kara delik veya nötron yıldızı, orijinal süpernovada dışarı savrulan enkazın bir kısmını yeniden yakalıyor olabilir. Bazı maddelerin kütleçekimsel çekişten kaçamayıp merkezi cisme geri düştüğü bu "kozmik geri dönüşüm" de benzer şekilde değişken X-ışını emisyonları üretecektir .

Bu açıklamalar birbirini dışlamaz ve örneklemdeki farklı kalıntılar arasında her iki sürecin de iş başında olması mümkündür. Çift yıldız teorisinin kanıtları, titreşen kalıntıların konumlarıyla güçleniyor—bu kalıntılar, M83'ün yüksek kütleli X-ışını çiftlerinin beklenebileceği, büyük genç yıldızların daha yoğun olduğu bölgelerinde bulunuyor .

Bir başka galakside benzer bir sürpriz

M83 izole bir vaka değil. Girdap Galaksisi (M51) üzerinde yapılan bir takip çalışması, süpernova kalıntılarıyla ilişkili benzer bir değişken X-ışını kaynağı popülasyonu ortaya çıkardı. Bu örüntünün ikinci bir yıldız oluşturan galakside keşfi, titreşen kalıntıların evrendeki yıldız sonrası yaşamın yaygın, ancak daha önce gözden kaçmış bir evresi olabileceğini düşündürüyor .

Bonus keşif: Bir kara deliğin yanı başında süpernova

İlgisiz ancak aynı derecede büyüleyici bir başka bulguda ise Chandra ve Avrupa Uzay Ajansı'nın XMM-Newton uydusu, hayal edilebilecek en ekstrem ortamlardan birinde bir süpernova kalıntısına dair kanıtlar ortaya çıkardı. Enkaz, Dünya'dan yaklaşık 26.000 ışık yılı uzaklıkta, Samanyolu'nun merkezindeki süper kütleli kara delik olan Sagittarius A*'nın (Sgr A*) yakınında bulundu .

Gökbilimciler, bu enkazı oluşturan yıldızın nispeten yakın bir zamanda, 1.700 yıl önce patladığını tahmin ediyor. Sagittarius C adı verilen bir bölgenin yakınında bulunan kalıntı, saatte yaklaşık 3,2 milyon kilometre hızla genişliyor. Doğrulanması halinde bu, galaksimizin merkezindeki kara deliğe şimdiye kadar keşfedilmiş en yakın süpernova kalıntısı olacak .

Yine The Astrophysical Journal'da yayımlanan bu keşif, aşırı kütleçekim, yoğun manyetik alanlar ve yüksek hızlarda savrulan gaz bulutlarının hâkim olduğu vahşi bir mahallede bir yıldız patlamasını konumlandırıyor. Böyle bir ortamdaki kalıntıyı incelemek, gökbilimcilere maddenin evrendeki en güçlü kütleçekim alanlarında nasıl davrandığını anlamak için eşsiz bir laboratuvar sunuyor .