NASA’nın Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE) teleskobu ile yapılan müşahedeler, Dünya’dan yaklaşık 4.500 ışık yılı uzaklıktaki bir nötron yıldızının gizemli tabiatına ışık tuttu. Bilim insanları, PSR J1023+0038 (J1023) isimli az bir ikili yıldız sisteminin yaydığı X-ışınlarının, daha evvel sanıldığı üzere yığılma diskinden değil yüksek güçlü parçacık rüzgarlarından kaynaklandığını keşfetti. J1023 sistemi, saniyede 600 defa olmak üzere dönen fevkalâde süratli bir nötron yıldızı ve düşük kütleli bir eş yıldızdan oluşuyor. Nötron yıldızı, eşinden husus çekerek etrafında bir yığılma diski oluşturuyor. Birebir vakitte dönerken kutuplarından güçlü ışınlar saçan bu pulsar (atarca), milisaniye pulsarı olarak sınıflandırılıyor.
Ancak onu daha da özel kılan şey, vakit zaman faal bir formda eş yıldızından unsur çekmesi ve akabinde pasif duruma geçmesi. Bu özelliğiyle “geçişli milisaniye pulsarları” olarak isimlendirilen az bir alt sınıfa giriyor. Bugüne kadar yalnızca üç örneği bulunan bu sınıf, bilim dünyası için adeta bir kozmik laboratuvar fonksiyonu görüyor.
Işınımın kaynağı yığılma diski değil, rüzgar
PSR J1023+0038 ikili sisteminin merkez bölgelerini gösteren bir çizim; pulsarı, iç yığılma diskini ve pulsar rüzgarını içeriyor. Araştırmanın ise temel sorusu şu oldu: J1023’teki X-ışınları nereden geliyor? Yanıt, yalnızca bu sisteme değil, cihandaki tüm nötron yıldızlarının etrafıyla etkileşimine dair modelleri şekillendirecek değerdeydi.
Bir nötron yıldızı aracılığıyla üretilen deniz feneri etkisi
Yapılan müşahedeler bu ışımaların kaynağının pulsarın, eş yıldızdan çektiği unsurla değil de ışık suratına yakın süratlerde hareket eden parçacıklar, manyetik alanlar ve şok dalgalarıyla oluşan pulsar rüzgarı olduğunu gösterdi. Bu rüzgar, etraftaki yığılma diskine çarpınca güçlü X-ışını yayımı meydana geliyor.
Bu sonucu elde etmek için araştırmacılar, hem X-ışını hem de optik ışık kutuplanmasını ölçtü. NASA’nın uzaydaki tek X-ışını kutuplaşma ölçüm teleskobu olan IXPE, bu ölçümleri Avrupa Güney Gözlemevi’nin VLT Teleskobu ile elde edilen optik datalarla karşılaştırdı. Ayrıyeten NASA’nın NICER ve Swift gözlemevleri ile VLA teleskobu da sisteme dair yüksek güçlü müşahedeler sağladı.
Dönen bir nötron yıldızının canlandırması
Sonuçlar çarpıcıydı: X-ışını, optik ve radyo dalgaları ortasında kutuplanma açısı birebirdi. Bu durum, farklı dalga uzunluklarında yayılan ışığın tek bir fizikî düzenekten —yani pulsarın güçlü parçacık rüzgarlarının— beslendiğine işaret ediyor.
Söz konusu çalışma, 1 Temmuz’da The Astrophysical Journal Letters mecmuasında yayımlandı. Bilim insanları, bu bulguların sadece pulsarların nasıl çalıştığını anlamakla kalmayıp, tıpkı vakitte yüksek güçlü astrofiziğin gelecekteki müşahedeleri için de temel oluşturacağı görüşünde.
🔭 Kavram sözlüğü
- Pulsar: Süratle dönen nötron yıldızlarıdır. Manyetik kutuplarından tertipli aralıklarla radyo, X-ışını yahut gama ışını üzere elektromanyetik dalgalar yayarlar. Ekseriyetle saniyede onlarca ya da yüzlerce defa dönerler.
- Nötron yıldızı: Güneş’ten daha büyük kütleli bir yıldızın ömrünün sonunda gerçekleşen süpernova patlaması sonrası oluşan son derece ağır ve küçük yıldız kalıntısıdır. Yoğunluğu o kadar fazladır ki, bir çay kaşığı nötron yıldızı hususu birkaç milyon hatta milyar ton gelebilir.
- Milisaniye pulsarı: Saniyede birkaç yüz sefer dönebilen, son derece süratli pulsarlardır. Ekseriyetle diğer bir yıldızdan husus çekerek bu kadar süratli dönmeye başlarlar. Döngü müddetleri milisaniye (binde bir saniye) mertebesindedir.
- Geçişli milisaniye pulsarı (Transitional millisecond pulsar): Vakit zaman etkin hale geçerek eş yıldızından husus çeken, başka vakitlerde ise olağan pulsar üzere davranan özel bir pulsar çeşididir. Bu geçiş özelliği, yıldız evrimini anlamada değerli bir ipucu sunar.
- Yığılma diski (Accretion disk): Bir yıldızın ya da kara deliğin etrafında oluşan, husus birikimi sonucu dönen gaz ve toz diskidir. Bu disk, merkezdeki cisme yanlışsız spiralleşerek hareket ederken büyük ölçüde güç yayar.
- Pulsar rüzgarı (Pulsar wind): Pulsarlardan yayılan ve ışık suratına yakın hareket eden yüksek güçlü yüklü parçacıklardan oluşan akımdır.
- Kutuplanma (Polarizasyon): Işık üzere elektromanyetik dalgaların titreşim taraflarının aşikâr bir nizamda olmasıdır. Kutuplanma, ışığın hangi ortamdan geldiği ve nasıl etkileşimlere uğradığı hakkında bilgi verir.
