XRISM, bir pulsarın dev eşinin rüzgârını yutuşunu ilk kez gördü

Bir nötron yıldızının, yanındaki dev yıldızdan kopan gazı nasıl yakalayıp kendine çektiği onlarca yıldır kuramsal modellerle anlatılıyordu. Japonya Uzay Ajansı JAXA ile NASA'nın ortak X-ışını gözlemevi XRISM, bu süreci ilk kez doğrudan ölçmeyi başardı. Gözlemler, güney gökyüzündeki Güney Haçı (Crux) takımyıldızında yer alan BP Crucis adlı yıldız çiftine ait ve sonuçlar 18 Eylül 2026'da Science Advances dergisinde yayımlandı.

İki uç yıldızın tehlikeli dansı

BP Crucis, Dünya'dan yaklaşık 13.000 ışık yılı uzakta bulunan, gökbilimcilerin "yüksek kütleli X-ışını çifti" dediği türden bir sistem. Çiftin büyük üyesi Wray 977, Güneş'in yaklaşık 40 katı kütleye ve 60 katı kadar çapa sahip mavi bir hiperdev. Bu boyuttaki yıldızlar yüzeylerinden sürekli olarak iyonize gaz akıtır; bu akışa yıldız rüzgârı denir.

Çiftin öteki üyesi GX 301-2 ise bambaşka bir cisim: Güneş'ten daha fazla kütleyi yaklaşık 20 kilometre çapında bir küreye sıkıştırmış bir nötron yıldızı. Kendi ekseni etrafında yaklaşık 11 dakikada bir dönen ve bu dönüş sırasında X-ışını demetini Dünya yönüne süpüren bu nesne, bir pulsar olarak sınıflandırılıyor. İki yıldız birbirinin çevresinde yaklaşık 41,5 günde bir tur atıyor ve yörünge belirgin biçimde basık. Pulsar, hiperdevin rüzgârındaki yoğun gaz akımının içinden geçtiği dönemlerde güçlü X-ışını parlamaları üretiyor.

XRISM ne gördü?

XRISM, sistemi 1 Şubat 2025'te, güçlü parlamalardan birinin sonlarına doğru yaklaşık 16 saat boyunca izledi. Gözlemde kullanılan Resolve aygıtı, gelen X-ışınlarının enerjisini son derece hassas biçimde ölçebilen bir mikrokalorimetre tayfölçer. Aygıt, yüksek derecede iyonize olmuş demir atomlarının bıraktığı ve hızla değişen soğurma çizgilerini kaydetti.

Bu çizgilerin düşük enerjilere, yani kırmızıya kaymış olması, gazın gözlemciden uzaklaştığını gösterdi. Kaymanın büyüklüğünden yola çıkan ekip, plazmanın pulsara doğru saatte yaklaşık 540.000 kilometre hızla aktığını hesapladı. Böylece nötron yıldızının hemen yakınındaki gazın hem hızı hem de yönü ilk kez bu açıklıkla ölçülmüş oldu. Çalışmanın başyazarı, Maryland Üniversitesi Baltimore County ve NASA Goddard Uzay Uçuş Merkezi'nden Roi Rahin; NASA'nın açıklamasına göre ekip daha önce rüzgâr plazmasının yoğun bir cismin üzerine düştüğüne dair bu kadar net bir işaret görmemişti.

Ekipte NASA Goddard'ın yanı sıra Hindistan'daki Manipal Doğa Bilimleri Merkezi, İsrail'deki Technion, ABD Deniz Akademisi ve Lawrence Livermore Ulusal Laboratuvarı'ndan araştırmacılar yer alıyor. Eş yazarlardan Nazma Islam, verilerin çığır açıcı olduğunun hemen anlaşıldığını ve bu nedenle analizin özellikle titiz yürütüldüğünü vurguluyor.

Disk kurulur, dağılır, ters dönerek yeniden kurulur

Sonuçlar, pulsar çiftleri için uzun süredir öne sürülen bir senaryoyu destekliyor. Bu senaryoya göre pulsar yıldız rüzgârının yoğun akımına girdiğinde gazı süpürerek çalkantılı bir toplanma diskine dönüştürüyor. Süper kütleli kara deliklerin çevresindeki disklere benzer şekilde gaz sarmal çizerek içe doğru düşüyor, aşırı ısınıyor ve güçlü X-ışını parlamalarına yol açıyor.

Pulsar akımın derinliklerine ilerledikçe gaz, diski ayakta tutacak açısal momentumu taşıyamaz hâle geliyor ve disk dağılıyor. Bu noktada plazma doğrudan nötron yıldızının üzerine yağıyor. XRISM'in gözlemi tam olarak bu evreye denk geldi. Pulsar akımın çıkışına yaklaştığında ise kısa süreliğine, ilk diskin tersi yönde dönen düzensiz bir disk oluşuyor; pulsar akımdan tamamen çıktığında bu disk de yok oluyor. NASA'nın aktardığına göre bütün döngü yaklaşık dört gün sürüyor.

XRISM'in hikâyesi

XRISM, 6 Eylül 2023'te Japonya'nın Tanegaşima Uzay Merkezi'nden bir H-IIA roketiyle fırlatıldı. Yaklaşık 550 kilometre yükseklikteki yörüngesinden gökyüzünü izleyen teleskop, JAXA ile NASA'nın ortak görevi; Avrupa Uzay Ajansı da projeye katkı veriyor. Resolve tayfölçerini NASA Goddard geliştirdi. Fırlatmanın ardından aygıtın dedektörünü koruyan kapak açılamadı; bu yüzden Resolve yaklaşık 1.800 elektronvoltun altındaki düşük enerjili X-ışınlarını göremiyor. Yine de demir çizgileri gibi daha yüksek enerjili hedeflerde benzersiz bir ayrıntı sunuyor. Görev bugüne kadar M82 galaksisinin sıcak rüzgârını ölçmek ve bir süpernova kalıntısında klor ile potasyumu ilk kez net biçimde saptamak gibi sonuçlar üretti.

Neden önemli?

Nötron yıldızları ve kara delikler gibi yoğun cisimlerin madde yutması, evrendeki en enerjik olayların başında geliyor. Ancak bu süreçlerin gerçekleştiği bölge çok küçük ve çok uzak olduğu için doğrudan görüntülenemiyor; bilgi ancak tayftaki ince izlerden çıkarılabiliyor. Gazın pulsara yakın bölgedeki hızını ve yönünü ölçmek, yıllardır bilgisayar benzetimlerine dayanan modellerin ilk kez gözlemle sınanması anlamına geliyor.

NASA Goddard'daki görev proje bilimcisi Brian Williams, BP Crucis'i rüzgârla beslenen pulsarların madde toplamasını incelemek için ideal bir doğal laboratuvar olarak tanımlıyor. Benzer ölçümlerin başka X-ışını çiftlerinde de tekrarlanması, büyük kütleli yıldızların ölümünden geriye kalan nesnelerin nasıl büyüdüğünü ve kara delik çevresindeki disklerin nasıl davrandığını anlamaya da katkı sağlayacak.

Kısaca

• BP Crucis, 13.000 ışık yılı uzaktaki mavi hiperdev Wray 977 ile pulsar GX 301-2'den oluşuyor.
• XRISM'in Resolve aygıtı, 1 Şubat 2025'teki 16 saatlik gözlemde gazın pulsara saatte yaklaşık 540.000 kilometre hızla düştüğünü ölçtü.
• Gözlem, toplanma diskinin dağılıp gazın doğrudan nötron yıldızına aktığı evreye denk geldi.
• Sonuçlar 18 Eylül 2026'da Science Advances'ta yayımlandı.