En genç beyaz cüce eşi bulundu: NGC 362D pulsarının yoldaşı daha 0,6 milyar yıllık

Hubble Uzay Teleskobu'nun arşiv görüntülerinde, NGC 362 küresel kümesindeki bir milisaniye pulsarının eşi bulundu: Bilinen en genç beyaz cüce eşi. Astronomy & Astrophysics dergisinin Letters bölümünde yayımlanan çalışmaya göre, yaklaşık 0,18 Güneş kütlesindeki bu helyum yıldızı, pulsara madde aktarmayı keseli yalnızca 0,6 milyar yıl kadar olmuş. Yıldızın çevresinde artık bir madde bulutu kalmış olabileceğine dair ilk ipuçları da aynı çalışmadan geliyor.

Milisaniye pulsarı nedir, nasıl doğar?

Pulsar, hızla dönen ve düzenli radyo atımları yayan bir nötron yıldızıdır. Milisaniye pulsarları ise saniyede yüzlerce kez dönen, doğada saat gibi çalışan "hızlandırılmış" pulsarlardır. Makalenin anlattığı yaygın senaryoya göre bu hız, yavaş dönen bir nötron yıldızının yoldaşı olan sıradan bir yıldızdan madde ve açısal momentum çekmesiyle kazanılır. Bu aşamada sistem önce X-ışınlarında parlayan bir çift olarak görünür, sonra yalnızca radyo pulsarına dönüşür. Madde veren yıldız ise giderek bir beyaz cüceye yaklaşır.

Beyaz cüce, Yıldızın nükleer yakıtı bitince geriye kalan sıcak ve yoğun çekirdektir. Burada ilginç olan, yoldaşın bu yola "dışarıdan" soyularak girmesi: Kütlesinin büyük kısmı nötron yıldızına aktığı için geriye çok hafif bir helyum beyaz cüce kalır.

NGC 362D nasıl bulundu?

Pulsar, Güney Afrika'daki MeerKAT radyo teleskobuyla TRAPUM taramasının bir parçası olarak yakın zamanda keşfedildi. Radyo ölçümleri, pulsarın 0,17 günlük, yani yaklaşık dört saatlik dairesel bir yörüngede bir eşle dolandığını ve eşin en az 0,11 Güneş kütlesinde olduğunu gösteriyor (pulsar kütlesi 1,4 Güneş kütlesi varsayılarak). Radyo tutulması da görülmüyor. Bu özellikler, eşin hafif bir helyum beyaz cüce olduğu yorumunu destekliyor. Radyo çözümlemesini yapan ayrı makale ise henüz hazırlık aşamasında.

Bologna Üniversitesi ve INAF'tan Greta Ettorre ile Emanuele Dalessandro'nun başını çektiği ekip, eşi optik dalga boylarında aramak için Hubble'ın 2006 ile 2016 arasında, yakın morötesinden I bandına uzanan dokuz filtreyle topladığı verileri taradı. Pulsarın konumundan yalnızca 0,02 yay saniyesi uzakta tek bir kaynak buldular. Kaynak, belirgin bir değişkenlik göstermiyor ve Hα fazlası yok. Bu da onu, hâlâ aktif biçimde madde alan bir sistemden çok, madde aktarımını bitirmiş bir sistemle uyumlu kılıyor.

Neden "en genç"?

Yıldızın renk-parlaklık diyagramındaki konumu, beyaz cücelerin soğuma çizgisine henüz oturmadığını gösteriyor. Yani hâlâ "proto-beyaz cüce" evresinde: Madde aktarımı bittikten sonra başlayan, yüzey sıcaklığının en yüksek noktaya çıkıp soğumanın başladığı döneme kadar süren aşama. Ekip yıldızın kütlesini 0,18 Güneş kütlesi, yüzey sıcaklığının logaritmasını (log T) 4,11 olarak buluyor. Bu kütlede proto-beyaz cüce evresi yaklaşık 0,87 milyar yıl sürdüğünden, yoldaşın Roche lobundan ayrılması, yani madde aktarımının bitişi, makalenin ayrıntılı hesabında yaklaşık 0,69 milyar yıl öncesine denk geliyor. Özetteki rakam ise "yaklaşık 0,6 milyar yıl".

Sıfır yörünge dışmerkezliği de bu tabloyu destekliyor. Küresel kümelerde komşu yıldızlarla etkileşimler yörüngeleri bozabilir, ancak çalışmaya göre bu sistemin yörüngesini bozmaya yetecek süre henüz geçmemiş olabilir.

Çevresinde artık madde mi var?

Çalışmanın en dikkat çeken bulgusu renkte. Yıldızın farklı filtrelerdeki parlaklığı, aynı kütledeki bir helyum beyaz cüceden beklenenden sapıyor ve bu sapma kısa dalga boylarına gidildikçe büyüyor; en mavi ve en kırmızı filtreler arasında yaklaşık 0,8 kadir. Yazarlar bunu, yıldızın kendi çevresindeki madde tarafından kendi ışığının soğurulmasıyla, yani "öz-sönümleme" ile açıklıyor. Karbon-oksijen beyaz cücelerde aynı sapma görülmüyor. Bir model uydurmasında, 60 derecelik eğim varsayımıyla 0,05 mikrometrelik tanecikler ve 10 mikrometrede 0,18'lik optik derinlik elde edilmiş.

Ancak yazarlar belirsizliği saklamıyor. Maddenin kaynağı açık bir soru: Madde aktarımından artakalmış olabilir, ama bunun 0,6 milyar yıl boyunca yıldızın çevresinde kalıp kalamayacağı belli değil. Önceki bir hidrojen kabuğu parlamasında dışarı atılmış olması da düşünülmüş, fakat bu durumda yörüngede ölçülebilir bir dışmerkezlik beklenirdi ve sistem dairesel. Ayrıca en mavi filtrelerden biri modelden daha belirgin sapıyor.

Neden önemli?

Ekip, bu özelliklerin Samanyolu alanındaki gizemli PSR J1816+4510 sistemine benzediğine dikkat çekiyor. O pulsar önce, radyo tutulmaları yüzünden "kızıl sırt" denen, hafif ama sıradan yıldız eşli sistemlerden biri sanılmıştı; sonra eşinin proto-beyaz cüceyle uyumlu olduğu anlaşıldı. Yazarlara göre artık madde, genç milisaniye pulsarlarında radyo ve optik işaretleri sıradan yıldız eşli sistemlere benzetebilir ve bu da yanlış sınıflandırmaya yol açabilir.

NGC 362D, milisaniye pulsarı oluşumunun hemen sonrasını doğrudan sınamak için nadir bir laboratuvar sunuyor. Makale, eşin tayfında PSR J1816+4510'da görülene benzer dar metal çizgileri yakalanırsa çevredeki madde yorumunun destek bulacağını belirtiyor. Radyo zamanlama makalesinin yayımlanması ve sistemin ayrıntılı gözlemleri, bu maddenin gerçekte ne olduğuna ışık tutabilir.