ŞİMDİYE KADAR GÖRÜLEN EN UZAMIŞ YÖRÜNGEDE İKİ ÖLÜ YILDIZ

Nötron yıldızı çiftleri — büyük kütleli yıldızlardan geriye kalan çökmüş çekirdekler — birbirlerinin etrafında döner ve kütleçekim dalgaları yoluyla yavaş yavaş enerji kaybeder. İlki 1974’te bulundu (PSR B1913+16) ve bugün 30’dan fazlası biliniyor. Bazıları sonunda birleşerek LIGO’nun algıladığı GW170817 ve GW190425 gibi olaylar üretiyor. Samanyolu’nda bu tür kaç çiftin hayatta kaldığı ve hangi yörüngelerde olduğu, kütleçekim dalgası gökbilimi ve çift yıldızların evrim öyküsü için temel sorular.

Rekor bir yörünge

PSR J0653+0443 bir pulsar — radyo ışını bir deniz feneri gibi Dünya’yı süpüren bir nötron yıldızı — ve her 47,5 milisaniyede bir kez dönüyor. İlk kez 20 Kasım 2022’de Çin’in Beş Yüz Metre Açıklıklı Küresel Radyo Teleskobu (FAST) tarafından algılandı ve yaklaşık 1 kiloparsek uzakta (yaklaşık 3.000 ışık yılı), Galaksi’nin Perseus kolunda bulunuyor.

Çin Ulusal Astronomi Gözlemevleri’nden ve ortak üniversitelerden Z. L. Yang, J. L. Han ve meslektaşları, pulslarını iki yıldan uzun süre zamanlayarak onun başka bir nötron yıldızının etrafında döndüğünü buldu. Kütleler: pulsar için 1,38 Güneş kütlesi, eşi için 1,44.

Yörünge olağanüstü:

bilinen tüm çift nötron yıldızları içinde en uzunu olan 79,084 günlük bir dönem;
0,99238692’lik bir dışmerkezlik (çember için 0, neredeyse açık bir eğriye dönüşecek kadar uzamış bir yörünge için 1’e yakın) — herhangi bir yıldız çifti için şimdiye kadar ölçülen en yüksek değer; önceki rekor, sıradan bir çift yıldız için 0,985’ti;
eşin bir tarafından diğerine geçmek için yalnızca 46 dakika; 79 günün büyük bölümü ise uzakta geçiyor;
en yakın geçişte 0,83 Güneş yarıçapı’lık, yani yaklaşık 580.000 km’lik bir uzaklık — Güneş’in kendi yarıçapından bile küçük — ve saniyede 1.140 kilometrelik bağıl hız; bilinen herhangi bir çift nötron yıldızındaki en büyük değer.

FAST sabit bir çanak: yalnızca üzerindeki bir gökyüzü şeridini görüyor ve en yakın geçiş her zaman bu şeridin içine düşmüyor. 2025 ile 2028 arasında yalnızca iki geçiş görüş alanına düşüyor: 19 Şubat 2025 ve 21 Nisan 2027. Ekip ilkini iki saat boyunca, dakikada bir ölçümle izledi.

Bir tutulma ve yalpalayan bir elips

Bu geçiş sırasında pulsarın radyo sinyali, eşinin manyetik ortamının arkasından geçerken 85 saniye boyunca kayboldu. Bu, yörüngeyi neredeyse tam kenardan gördüğümüz anlamına geliyor. Bu, ünlü çift pulsar PSR J0737−3039A’dan sonra bir çift nötron yıldızında görülen yalnızca ikinci tutulma.

Genel görelilik elipsi yavaşça döndürüyor — burada yılda 0,017791 derece olarak, öngörüldüğü gibi ölçülen periastron ilerlemesi, yani yörüngenin en yakın geçiş noktasının yavaşça dönerek kayması. Ancak bu ilerleme düzgün değil: en yakın geçiş sırasında hızlanıyor. Neredeyse parabolik bu yörüngede, yörüngenin yönelimi geçişin kendisi sırasında kayıyor; pulsarı önce bize doğru, sonra bizden uzağa taşıyarak pulslarını −2,91 ile +2,49 milisaniye arasında öne alıyor, ardından geciktiriyor; bu, bu türden herhangi bir sistemdekinin on katından fazla.

Şiddetli bir tekmeden doğdu

Bu tür çiftlerin ardı ardına patlayan iki büyük kütleli yıldızdan geldiği düşünülüyor. Yazarlara göre aşırı dışmerkezlik, ancak ikinci nötron yıldızına, onu doğuran yıldızın demir çekirdeği çökerken verilen büyük bir “tekme” ile açıklanabilir. Simülasyonları, saniyede yaklaşık 400 kilometreden büyük bir tekmeye işaret ediyor.

Ayrıca yaklaşık bir milyar büyük kütleli çift yıldızı simüle ettiler. Hayatta kalan çift nötron yıldızları arasında dışmerkezliği 0,95’in üzerinde ve dönemi 50 ile 110 gün arasında olanlar %0,5’ten az. Yine de bu, küresel yıldız kümelerinin dışında, Galaksi diskinde bilinen yalnızca 28 sistem arasında ortaya çıktı. Yazarların deyişiyle, “ya çok şanslıyız ya da mevcut çift yıldız evrimi kuramının ve çekirdek çöküşlü süpernovalara ilişkin mevcut anlayışın değiştirilmesi gerekiyor”.

Kütleçekim dalgası patlamaları

İki yıldız ancak 79 günde bir yaklaştığı için kütleçekim dalgalarını dönemsel patlamalar halinde yayıyorlar. Yayılım 0,357 milihertz civarında doruğa ulaşıyor; her 47 dakikada bir çevrim — en yakın geçişin süresi. Bu, planlanan uzay tabanlı kütleçekim dalgası gözlemevleri LISA, Taiji ve TianQin için fazla zayıf, ancak LISAmax gibi önerilen gelecek kavramlar on yıl içinde onu algılayabilir. Çift yaklaşık 2,5 milyar yıl içinde birleşecek ve GW170817 benzeri bir olayla son bulacak.