Nötron Yıldızlarının Gizli Yaşamları

Özellikle astrofizikçilerin aşırı şiddetli sonlarını yalnızca doğrudan gözlemlediğini düşünürseniz, uzaktaki iki nesne hakkında çok fazla ayrıntı var. Ekip, bir toz yığınından bir şehri yeniden inşa etti. Bu kadar az şeyden bu kadar çok şey çıkarmak için, nötron yıldızlarının gözlemlerini diğer yıldızlar ve galaksiler üzerinde yapılan çalışmalardan derlenen içgörülerle birleştirdiler ve hem gözlemlenen hem de varsayımsal yıldızların matematiksel bir modelini yarattılar. Model, içlerinden yüzeylerine kadar 250.000 farklı yıldız türünün sıcaklığının, kimyasal bileşiminin ve diğer özelliklerinin ayrıntılı açıklamalarını ve bu özelliklerin her bir yıldız yakıt yakıp sonunda ölürken nasıl değiştiğini içerir. Buna ek olarak, model, her biri farklı yaşlara ve kimyasal bileşimlere sahip çok sayıda yıldız koleksiyonu içeren tüm galaksileri simüle edebilir.

Ve birleşen nötron yıldızlarının geçmişini ortaya çıkarmak için Stevance ve meslektaşları, modellerinde nötron yıldızları için gözlemlenen verileri kopyalamaya çalıştılar, bu da onlara iki yıldız birleşmeden önce olanların en olası senaryolarını anlatabilirdi. Örneğin, iki nesnenin çarpışmasının ne kadar sürdüğü nedeniyle yıldızların bir zarfı birden çok kez paylaştığı sonucuna vardılar. İki ikili yıldız zarfları birleştirdiğinde, bu ortak zarftaki gazlar, yıldızların yörüngesini yavaşlatan bir sürükleme kuvveti oluşturur ve bu da yıldızların birbirlerine doğru spiraller çizerek aralarındaki mesafeyi hızla küçültmelerine neden olur. Kalan çekirdeklerinin yaptığı kadar hızlı bir şekilde birleşmek için yıldızların zarfları birkaç kez paylaşması gerekiyordu.

Bu nötron yıldızı birleşmesi üzerine yapılan çalışmalar, onlarca yıllık astronomi araştırmalarına dayanıyor. Auckland Üniversitesi’nde astrofizik öğretim görevlisi ve Stevance’in işbirlikçilerinden biri olan Jan Eldridge, Stevance’in meslektaşlarının çok uzak galaksilerdeki gök cisimlerini incelemek için 15 yıl önce yıldız modellerini formüle etmeye başladığını söylüyor. Eldridge, “Bunu ilk yarattığımızda, yerçekimi dalgalarının tespit edilmesinden yıllar önceydik” diyor. Bu 15 yaşındaki model ise astronomların 1970’lerde yaptığı yıldız modellerine dayanıyor. Çalışma, uzun, genellikle dolambaçlı bilimsel süreci gösteriyor: nesiller boyu gökbilimciler, yıldızlarla ilgili teğet sorular üzerinde çalışıyorlar ve onlarca yıl sonra istemeden yeni bir keşfe katkıda bulunuyorlar.

Ek olarak, Stevance ve ekibi çalışmalarını açık kaynak haline getirerek ek araştırmacıların diğer yıldız aktivitelerinde zamanı geri almalarını sağladı. Çalışmaya dahil olmayan Northwestern Üniversitesi’nden Peter Blanchard, araştırmacıların büyük yıldızların parlak patlamaları olan süpernovaları incelemek için çerçeveyi kullanabileceğini söylüyor. Astrofizikçiler, pek çok türde ağır element ürettiği tahmin edilen bu çeşitli patlama türlerini daha fazla inceledikçe, evrendeki tüm elementlerin nereden kaynaklandığını daha iyi açıklayabilirler. Yıldızların ölümleri, altın ve uranyumun diğer elementlerle birleşerek Dünya’nın oluşumuna yol açması muhtemeldir, biz onları mücevher veya silah haline getirmeden milyarlarca yıl önce.

Stevance’in modeli, nötron yıldızlarının soyağacını tahmin etmek için, galaksinin içerdiği element türleri ve bunların galaksi boyunca tekdüze bir şekilde dağılıp dağılmadığı gibi, onları barındıran galaksinin özelliklerini de çıkarsamak zorundaydı. Çalışmaya dahil olmayan Austin’deki Texas Üniversitesi’nden astrofizikçi Hsin-Yu Chen, bu bilginin gelecekte başka birleşmeler için nereye bakılacağına rehberlik edeceğini söylüyor.

Araştırmacılar daha fazla nötron yıldızı birleşimi bulabilirlerse, Chen bunları evrenin yaşını hesaplamak için gerekli olan genişlediğini anlamak için kullanmak istiyor. Chen, Dünya’dan bu nötron yıldızlarına olan mesafeyi hesaplamak için bir birleşmenin yerçekimi dalgası sinyalini kullanabilir. Ardından, birleşme sırasında yayılan ışığı analiz ederek, nötron yıldızlarının ne kadar hızlı uzaklaştığını tahmin edebiliyor ve bu da genişleme oranını sağlıyor. Astrofizikçiler şimdiye kadar farklı yöntemler kullanarak evrenin genişlemesi için birbiriyle çelişen iki oran hesapladılar, bu nedenle çatışmayı uzlaştırmaya çalışmak için daha fazla birleşme gözlemlemek istiyorlar.

ABD’nin Washington ve Louisiana eyaletlerindeki iki dedektörünü kullanarak nötron yıldızı birleşmesini tespit eden Lazer Girişimölçer Yerçekimi Dalgası Gözlemevi işbirliğinin, iki yıllık yükseltmelerin ardından Mayıs 2023’te tekrar çevrimiçi olması planlanıyor. Bu gerçekleştiğinde, araştırmacılar yılda 10 nötron yıldızı birleşmesini tespit etmeyi bekliyorlar; bu, evrenin kaç yaşında olduğu sorularını daha derinlemesine araştırmak için pek çok fırsat sunmalıdır. Blanchard, “Önümüzdeki birkaç yıl çok heyecan verici olacak” diyor. Çok heyecan verici birkaç milyar yıl da oldu.