Güçlü manyetik alan beyaz cüceyi Chandrasekhar sınırının ötesine taşıyabilir

Beyaz cücelerin kütlesi için neredeyse yüz yıldır kabul gören bir üst sınır var: Güneş'in yaklaşık 1,4 katı. Hindistan Bilim Enstitüsü'nden (IISc) bir ekip, bu sınırın güçlü manyetik alanlar altında aşılabileceğini yıldız evrimi benzetimleriyle gösterdiğini duyurdu. Enstitünün 9 Ekim'de yayımladığı açıklamaya göre çalışma, 8 Ekim'de The Astrophysical Journal Letters'da çıktı.

Chandrasekhar sınırı nedir?

Güneş benzeri bir yıldız yakıtını tükettiğinde geriye son derece yoğun bir çekirdek kalır: beyaz cüce. Bu cismi çökmekten alıkoyan şey, elektronların kuantum kuralları gereği birbirinin üstüne binememesinden doğan bir basınçtır. Subrahmanyan Chandrasekhar 1930'larda bu basıncın ancak belirli bir kütleye kadar yeteceğini hesapladı. Eşik, Tip Ia süpernovalarının neden birbirine benzer parlaklıkta patladığının da açıklaması sayılıyor; astronomlar tam bu yüzden bu patlamaları evrendeki uzaklıkları ölçmekte ölçüt olarak kullanıyor.

Manyetik alan ne değiştiriyor?

IISc açıklamasına göre ekip, bir yıldız evrimi kodunu manyetik alan etkilerini ve beyaz cüce soğumasını içerecek biçimde değiştirdi; böylece manyetik yıldızları ana kol evresinden beyaz cüce aşamasına kadar izleyebildiler. Yıldız büzüldükçe manyetik alan güçleniyor ve doğan ek basınç, cismin manyetik olmayan modellere kıyasla daha fazla kütle taşımasına izin veriyor. Benzetimlerden birinde, yılda Güneş kütlesinin milyarda biri kadar madde biriktiren karbon-oksijen bileşimli manyetik bir beyaz cüce, Güneş'in yaklaşık 2,4 katı kütleye ulaştı.

Gözlemsel ipucu: fazla parlak süpernovalar

Fikrin dayanağı yalnızca kuram değil. Açıklamada, alışılmadık biçimde fazla parlak bazı Tip Ia süpernovalarının gözlemlerinin de bu yöne destek verdiği, bu patlamaların ardındaki beyaz cücelerin klasik sınırın üzerinde — Güneş'in 2,8 katına varan — kütlelere sahip olabileceğini düşündürdüğü belirtiliyor.

Açık kalan soru

Çalışmanın ilk yazarı, IISc Fizik Bölümü'nde doktora öğrencisi olan Zenia Zuraiq'in vurgusu, meselenin böyle bir cismin kâğıt üzerinde mümkün olup olmadığı değil, bir yıldızın gerçekten o hâle evrilip evrilemeyeceği olduğu yönünde. Benzetimler bunun belirli koşullar altında mümkün olduğunu gösteriyor; hangi koşulların doğada ne sıklıkta gerçekleştiği ise açık. Yazışma yazarı Banibrata Mukhopadhyay ise konunun 2011'de bir yaz öğrencisine gelişigüzel verdiği bir soruyla, manyetik alanın Chandrasekhar sınırını ihlal edip edemeyeceği sorusuyla başladığını anlatıyor.

Sonucun kapsamı beyaz cücelerle sınırlı değil. Tip Ia süpernovaları kozmik uzaklık ölçütü olarak kullanıldığı için, patlayan cisimlerin kütlelerinde ve manyetik özelliklerinde böyle bir çeşitlilik varsa, bu patlamaların parlaklığının nasıl yorumlanacağı da etkilenebilir.

Kaynak: Hindistan Bilim Enstitüsü — Strong magnetic fields could allow white dwarfs to grow beyond the Chandrasekhar limit, The Astrophysical Journal Letters — Super-Chandrasekhar White Dwarfs by the Evolution of Magnetized Main-sequence Stars