Vampir yıldız sistemi ilk kez detaylı görüntülendi

Astronomlar, uzayın en ilginç fenomenlerinden biri olan ve bir yıldızın diğerini beslemesi şeklinde tanımlanan vampir yıldız sisteminin iç bölgesini ilk kez detaylı biçimde gözlemleme fırsatı elde ettiler. Massachusetts Teknoloji Enstitüsü'nden araştırma ekibi, NASA'nın Görüntüleyici X-ışını Polarimetri Kaşifi olarak bilinen IXPE uzay aracını kullanarak, Dünya'dan yaklaşık 200 ışık yılı uzaklıkta konumlanan EX Hydrae sistemindeki beyaz cücenin etrafındaki son derece enerjik bölgeyi inceleyebildi. Bu çalışma, vampir yıldız sistemlerinin nasıl çalıştığı konusunda bilim insanların anlayışını önemli ölçüde derinleştirmiş ve daha önce hiç doğrulanmamış teorileri kanıtlamıştır.

Vampir yıldız sisteminin yapısı ve özellikleri

EX Hydrae sistemi, ara kutuplu olarak bilinen ve X-ışınları da dahil olmak üzere karmaşık bir radyasyon deseni yayan yıldız çiftlerinin bir örneğidir. Bu sistemde, güneşe benzer kütlelere sahip yıldızların yaşam döngüsünün son aşaması olan bir beyaz cüce ve ölü yıldız, kurban yıldızı olarak adlandırılan canlı bir yıldızla birlikte döner. Kurban yıldızı, beyaz cücenin yörüngesini her 98 dakikada bir tamamlayarak, bu çifti şimdiye kadar keşfedilen en yakın ara kutuplu çift yıldızlardan biri haline getirmektedir. Bu yakın mesafe, vampir yıldız sisteminin mekanizmalarını incelemek için ideal bir gözlem noktası sağlamaktadır.

Ara kutuplu sistemlerin adlandırılması, beyaz cücenin manyetik alanının gücündeki değişimlerden kaynaklanmaktadır. Manyetik alan özellikle güçlü olduğunda, bu ölü yıldızlar eşlikçi yıldızlarından malzeme çekerek, bu malzemenin beyaz cücenin kutuplarına doğru akmasını sağlarlar. Buna karşılık, beyaz cücenin manyetik alanı zayıf olduğunda, soyulan malzeme beyaz cüceler etrafında yığılma diskleri adı verilen dönen yapılar oluşturur ve oradan yavaş yavaş yıldız kalıntılarının yüzeylerine beslenirler.

Orta güçteki manyetik alanların karmaşık dinamiği

Orta güçte manyetik alanlara sahip vampir beyaz cüceler için durum çok daha karmaşık ve ilginç bir yapı ortaya çıkmaktadır. Bilim insanları, bu sistemlerde yığılma diskinin oluşması gerektiğini, ancak bu diskin beyaz cücenin kutuplarına doğru sürüklenmesi gerektiğini teorik olarak öngörmüşlerdir. Bu süreçte, manyetik alanlar malzemeyi yukarı kaldırarak, saatte milyonlarca mil hızla beyaz cücenin manyetik kutuplarına yağan bir yıldız maddesi çeşmesi veya yığılma perdesi oluşturmalıdır. Bilim insanları, bu aşağı doğru akan malzemenin, manyetik alanlar tarafından daha önce kaldırılan hala düşen maddeye çarpması gerektiğini ve bu çarpışmanın milyonlarca derece Fahrenheit sıcaklıklara ulaşabilen, X-ışınları yayan türbülanslı gaz sütunları oluşturması gerektiğini öngörmüşlerdir.

IXPE uzay aracının gözlemleri ve X-ışını polarimetrisi

Ocak 2025'te, araştırma ekibi IXPE ile yapılan yaklaşık yedi Dünya günü değerinde gözlemlerle EX Hydrae sistemini inceleyerek teorik modelleri test etmeyi amaçlamıştır. 2021'de fırlatılan IXPE, polarize X-ışınlarını tespit etmek için tasarlanan NASA'nın ilk görevi olup, uzay aracı nötron yıldızları, kara delikler ve süpernovalar gibi evrenin en aşırı nesnelerini ve olaylarını incelemiştir. Bu, IXPE'nin bir ara kutuplu sistemi incelemek için yönlendirildiği ilk kez olup, daha küçük bir nesne olmasına rağmen yine de güçlü bir X-ışını yayıcısıdır.

X-ışını polarimetrisi, elektromanyetik radyasyonu oluşturan dalgaların açılandığı yöndeki uyumu tanımlar. Işık dalgaları, o ışığın yayıldığı yöne dik açıda salınır, ancak salındıkları açı manyetik ve elektrik alanlarından etkilenebilir. Ek olarak, ışık bir yüzeyden sıçradığında polarize olabilir, yani ışık dalgalarının salınımı ortak bir yöne organize olur. Polarize ışığı inceleyerek, araştırmacılar onun sıçradığı nesne hakkında daha fazla şey öğrenebilirler ve bu sayede uzayın en uç ortamlarını daha iyi anlayabilirler.

Gaz sütununun yapısı ve X-ışını kaynağı

Araştırma ekibi, EX Hydrae'den gelen X-ışınlarında %8'lik bir polarizasyon derecesi bulmuştur ve bu, teorik modellerin tahmin ettiğinden çok daha yüksektir. Bu keşfin ardından, bilim insanları X-ışınlarının gerçekten de yaklaşık 2.000 mil yüksekliğinde çarpışan bir gaz sütunundan kaynaklandığını doğrulamışlardır. Bu yükseklik, beyaz cücenin yarıçapının yaklaşık yarısı kadar olup, bilim insanlarının daha önce böyle bir yapı için tahmin ettiklerinden çok daha büyüktür. Ekip ayrıca beyaz cücenin yüzeyinden yansıyan ve daha sonra saçılan X-ışınlarını tespit etmiş, bu daha önce tahmin edilmiş ancak hiçbir zaman doğrulanmamıştır.