X-ışını görüntüleme ve spektroskopi görevi (XRISM), bir nötron yıldızının etrafındaki bir diskten fırlatılan güçlü rüzgarlar ile malzeme süper kütleli kara delikleri çevreleyenler arasında beklenmedik bir fark ortaya koydu.
Yıldız sisteminden şaşırtıcı derecede yoğun rüzgar üfleme, bu tür rüzgarların çevresinde nasıl değiştiğini ve değişimi nasıl oluşturduğunu anlamamıza meydan okuyor.
Ayrıntılarda yayınlandı Doğa.
25 Şubat 2024’te Xrism, bir zamanlar daha büyük bir yıldızın yanmış çekirdeği olan Nötron Star GX13+1’e bakmak için “karar” enstrümanını kullandı. GX13+1 parlak bir röntgen kaynağıdır. X-ışınları, bir birikim diski olarak bilinen, nötron yıldızının yüzeyine çarpmak için yavaş yavaş hızlanan bir sıcak madde diskinden geliyor.
Bu tür girişler aynı zamanda kozmik ortamı etkileyen ve dönüştüren güç çıkışları. Ancak bu çıkışların nasıl üretildiğinin detayları devam eden bir araştırma meselesi olmaya devam etmektedir. Bu yüzden Xrism GX13+1’i gözlemliyordu.
Gelen X-ışını fotonlarının enerjisini ortaya çıkarmak için benzeri görülmemiş bir çözüm gücü göz önüne alındığında, Xrism ekibi bu ayrıntıları daha önce hiç görmesi bekleniyor.
ESA Xrism Project Scientist Matteo Guainazzi, “Verilerdeki ayrıntıların zenginliğini ilk gördüğümüzde, oyun değiştiren bir sonucuna tanık olduğumuzu hissettik” diyor. “Birçoğumuz için, onlarca yıldır kovaladığımız bir rüyanın gerçekleşmesiydi.”
Bu tür kozmik rüzgarlar bilimsel meraklardan çok daha fazlasıdır – kozmik değişimi yönlendiren rüzgarlardır.
Ayrıca galaksilerin merkezlerinde bulunan süper kütleli kara delik sistemlerinden görünürler ve dev moleküler bulutların çöküşünü tetikleyerek yıldızların oluşmasına neden olabilir veya bu bulutları ısıtarak ve üfleyerek yıldız oluşumunu durdurabilirler. Gökbilimciler buna ‘geri bildirim’ diyorlar ve o kadar güçlü olabilir ki, süper kütleli bir kara deliğin rüzgarları tüm ana galaksisinin büyümesini kontrol edebilir.
Süper kütleli kara deliklerden rüzgar üreten mekanizmalar temel olarak GX13+1 çevresindeki çalışanlarla aynı olabileceğinden, ekip GX13+1’e bakmayı seçti, çünkü daha yakın ve bu nedenle süper kütleli kara delik çeşitlerinden daha parlak görünüyor, yani daha ayrıntılı olarak incelenebiliyor.
Bir sürpriz vardı. Gözlemlerinin gerçekleşmesinden birkaç gün önce, GX13+1 beklenmedik bir şekilde daha parlaklaştı – Eddington Limiti olarak bilinen teorik bir tavanı topladı ve hatta aştı.
Bu sınırın arkasındaki ilke, daha fazla madde kara delik veya nötron yıldızı gibi kompakt bir nesneye düştüğü için daha fazla enerji serbest bırakılmasıdır. Ne kadar hızlı enerji salınırsa, diğer içten gelen malzemeler üzerine uyguladığı basınç o kadar büyük olur ve daha fazlasını uzaya iter. Eddington sınırında, üretilen yüksek enerjili ışık miktarı, neredeyse tüm içten gelen maddeleri kozmik bir rüzgara dönüştürmek için yeterlidir.
Ve bu şaşırtıcı olay gerçekleştikçe GX13+1’i izliyor.
“Bunu denemiş olsaydık bunu planlayamazdık,” dedi. “Sistem, maksimum radyasyon çıkışının yaklaşık yarısından çok daha yoğun bir şeye gitti ve daha önce gördüğümüzden daha kalın bir rüzgar yarattı.”
Fakat gizemli bir şekilde, rüzgar Xrism bilim adamlarının beklediği hızda seyahat etmiyordu. Yaklaşık 1 milyon km/s kaldı. Herhangi bir karasal standartla hızlı olsa da, bu, süper kütleli bir kara deliğin etrafındaki Eddington sınırının yakınında üretilen kozmik rüzgarlarla karşılaştırıldığında kesinlikle durgundur. Bu durumda, rüzgarlar ışık hızının% 20 ila 30’una ulaşabilir, 200 milyon km/s’den fazla.
“Bu rüzgarın ne kadar yavaş olduğu hala benim için bir sürpriz,” diyor Chris, “ne kadar kalın.
Ekibin gözlemlediği tek fark değildi. Xrism daha önce Eddington sınırındaki süper kütleli bir kara delikten bir rüzgar ortaya çıkarmıştı. Orada rüzgar ultra hızlı ve sanık, GX13+1’deki rüzgar yavaş ve pürüzsüz akıyor.
“Rüzgarlar tamamen farklıydı, ancak Eddington sınırı açısından yaklaşık aynı sistemlerden geliyorlar. Yani bu rüzgarlar gerçekten radyasyon basıncı ile güçlendiriliyorsa, neden farklı?” Chris diye soruyor.
Ekip, merkezi nesnenin etrafında oluşan toplanma diskinin sıcaklığına gelmesini önerdi. Karşı-sezgisel olarak, süper kütleli kara delikler, sıcaklıkta kara delikli veya nötron yıldızları olan yıldız kütle ikili sistemlerinin etrafında olduğundan daha düşük birikme disklerine sahip olma eğilimindedir.
Bunun nedeni, süper kütleli kara deliklerin etrafındaki toplanma disklerinin daha büyük olmasıdır. Ayrıca daha parlaktırlar, ancak güçleri daha geniş bir alana yayılır – her şey büyük bir kara deliğin etrafında daha büyüktür. Bu nedenle, süper kütleli bir kara delik toplanma diski tarafından salınan tipik bir radyasyon türü, yıldız ikili toplanma diskleri tarafından salınan X-ışınlarından daha az enerji taşıyan ultraviyole.
Ultraviyole ışığı, X-ışınlarının yaptıklarından çok daha kolay etkileşime girdiğinden, Chris ve meslektaşları bunun maddeyi daha verimli bir şekilde zorlayabileceğini ve kara delik sistemlerinde gözlenen daha hızlı rüzgarları yaratabileceğini tahmin ediyorlar.
Eğer öyleyse, keşif, enerjinin ve maddenin evrendeki en aşırı ortamlardan bazılarında nasıl etkileşime girdiğine dair anlayışımızı yeniden şekillendirmeyi vaat ederek, galaksileri şekillendiren ve kozmik evrimi yönlendiren karmaşık mekanizmalara daha eksiksiz bir pencere sağlar.
ESA Araştırma Görevlisi Camille Diez, “Xrizm’in benzeri görülmemiş çözümü, Newathena gibi yeni nesil, yüksek çözünürlüklü X-ışını teleskopunun yolunu açarak bu nesneleri ve daha fazlasını çok daha ayrıntılı olarak araştırmamıza izin veriyor.” Diyor.
