NASA, kozmik nesnenin fizik kurallarına meydan okuyacak kadar parlak olduğunu kanıtladı

Evrendeki en parlak nesneleri arıyorsanız, ultra parlak x-ışını (ULX) kaynaklarından başka bir yere bakmayın. Bu yönleriyle uzun zamandır gökbilimcilerin kafasını karıştırıyorlar. Nedeni ise bir nesnenin kütlesine göre ne kadar parlak olabileceğini kısıtlayan Eddington sınırını 500 kata kadar aşıyor olmaları.

Birçok bilim insanı bu kaynakları sadece optik bir yanılsama olarak değerlendiriyordu. Ancak şimdi The Astrophysical Journal’da yayımlanan ve türünün ilk örneği olan çalışmada gökbilimciler, NASA’nın Nükleer Spektroskopik Teleskop Dizisi (NuSTAR) adlı gözlem sistemini kullanarak, Güneş’ten 10 milyon kat daha parlak olan M82 X-2 adlı bir ULX’i gözlemlediler ve gerekten de Eddington sınırını aştığını doğruladılar. Işık hilesi yok anlayacağınız.

ULX’lerin parlaklığı, manyetik alanların da gücüne bağlı olarak değişkenlik gösteriyor. Ancak bu manyetik alanların gücü öylesine şiddetli oluyor ki laboratuvar koşullarında taklit edilmeleri güçleşiyor. Bu nedenle ULX’lerin yapısı tam olarak anlaşılamamıştı. Araştırmacılar şimdi ULX’lerin sersemletici parlaklıklarının ardındaki mekanizmayı da çözdüklerine inanıyor.

Ama biz konunun derinine inmeden önce Eddington sınırını biraz açalım. Bu sınır özetle bir nesnenin ışık üreten radyasyonunun dışarıya doğru olan itici gücü ile yerçekimi tarafından içeriye doğru olan çekim kuvveti arasındaki hassas dengeyi tarif ediyor. Yıldızlarda da görüldüğü üzere dışarı doğru giden ışık fotonları yeterince parlaksa nesnenin yerçekimini aşıp dağılmasını engelliyor. Bu nedenle de gökbilimciler ULX’lerin kendilerini gaz ve tozla çevreleyen, zaman içinde yavaş yavaş ısınan ve nihayetinde ışık yayan kara delikler olduğunu düşünüyordu. Bu sayede Eddington sınırının aşıldığı söylenemeyecekti.

Ne var ki 2014 yılında M82 X-2 adındaki maddenin aslında bir nötron yıldızı olduğu keşfedildi; bir zamanlar büyük kütleli bu yıldızın inanılmaz derecede yoğun çekirdeği, kara delik oluşturamadan kendi içine çökmüştü. Evrendeki en yoğun cisimlerinden olan nötron yıldızları, Dünya’nınkinden yaklaşık 100 trilyon kat daha güçlü bir çekim gücüne sahip.

Dolayısıyla ULX’ten gelen ışık, nötron yıldızının yüzeyine saatte milyonlarca mil hızla çarpan gaz ve tozlardan kaynaklanıyor olabilir. Bu, tabiri caizse bir ton ışık demek ve NASA’ya göre böyle bir yıldıza çarpan lokum büyüklüğündeki bir cisim, binlerce hidrojen bombasına eşdeğer enerji açığa çıkaracaktır. Bunun bir ULX oluşturmak için yeterli ışık üretmeye yeteceğini kanıtlamak ise başka bir sorun.

Bu noktada gökbilimciler, araştırmalarında M82 X-2’nin çevresindeki bir yıldızdan yaklaşık 1,5 Dünya kütlesinde madde çektiğini tespit ettiler. Bu miktarın oldukça büyük olduğunu söyleyebiliriz. Detaylı hesaplamalar sonucu, nötron yıldızının yüzeyini bombardımana tutan bu kütlenin, ULX’in parlaklığıyla eşleşecek kadar parlak olacağı kanaatine vardılar ve Eddington sınırını aştığını da kanıtladılar.

Araştırmacılar ULX’in yapısına dair bulgularının tüm ULX’ler için geçerli olup olmadığından emin değil. Ancak her şeye rağmen bu kaynakların Eddington sınırını aştıkları kesinkes kanıtlanmış oldu.

10’ca bilim arasından… Ötegezegenlerden T-Rex’e bu haftanın 10 bilim haberi