Gökbilimciler Samanyolu’nda en ağır nötron yıldızından daha büyük ancak en küçük kara delikten daha hafif olan gizemli bir cisim keşfettiler. Bu gizemli cisim bilim insanlarının, her ikisi de büyük bir yıldız öldüğünde ortaya çıkan nötron yıldızları ve kara delikler arasındaki ayrım çizgisini nereye çekeceklerini daha iyi belirlemelerine yardımcı olabilir. Bu gizemli nesne, Güney Afrika’nın Kuzey Burnu’nda bulunan 64 antenden oluşan MeerKAT Radyo Teleskobu kullanılarak keşfedildi. Yoğun yıldız kalıntısı, Samanyolu’nda “küresel küme” adı verilen yoğun bir yıldız kümesi içinde yaklaşık 40.000 ışık yılı uzaklıkta bulunan ve hızla dönen bir nötron yıldızı ya da “milisaniye pulsarı” yörüngesinde dönüyor.
Gizemli nesne
İki nötron yıldızından oluşan bu sistem büyüleyici olsa da, eğer gizemli nesne bir kara delikse, bu durum sistemi inanılmaz derecede imrenilen bir radyo pulsar-kara delik ikili sistemi haline getirecek. Pulsarın zamanlama mekanizması olarak kullanılabilecek oldukça periyodik patlamaları ve kara deliğin yoğun kütleçekim etkisi sayesinde, böyle bir sistem Einstein‘ın 1915’te ortaya attığı ve Genel Görelilik olarak bilinen kütleçekim teorisinin sınırlarını test etmek için çok önemli olabilir.
PSR J0514-4002E olarak bilinen pulsar, gönderdiği zayıf radyo dalgaları aracılığıyla tespit edildi. Nötron yıldızı kozmik bir deniz feneri gibi saniyede 170 kez döndüğü için araştırmacıların PSR J0514-4002E’nin inanılmaz derecede yoğun bir yörüngeye sahip olduğunu, yani ancak büyük bir çökmüş yıldızın kalıntısı olabileceğini belirlemelerini sağladı. Ekip, pulsar ve gizemli nesnenin birbirinden 8 milyon kilometre, yani Dünya ile Güneş arasındaki mesafenin yaklaşık 0,05 katı kadar birbirinden uzakta olduğunu ve her yedi Dünya gününde bir birbirlerinin etrafında döndüklerini keşfetti. Bu inanılmaz bir yakınlık. Araştırmacılara göre yörüngedeki cisim bilinen tüm nötron yıldızlarından daha fazla kütleye sahipken, bilinen tüm kara deliklerden daha az kütleye sahip.
Kara delikler ve nötron yıldızları: Aralarındaki fark nedir?
Hem nötron yıldızları hem de kara delikler, büyük yıldızlar nükleer füzyon için yakıtlarının sonuna geldiklerinde ve artık kendi yerçekimlerinin içe doğru baskısına karşı kendilerini destekleyemediklerinde hayatlarına başlarlar. Ancak bu sessizce olmaz. Yıldızın çekirdeği çökerken, ölmekte olan bu yıldızın dış katmanları bir süpernova patlamasıyla havaya uçarak uzaktan bakıldığında inanılmaz bir görsel şölen, yakından bakıldığında ise tam bir kaos ortamı oluşturur.
Bu yıkımdan Güneş’in kütlesinin 1 ila 2 katı arasında, Dünya’da bir şehir genişliğinde ve yaklaşık 20 kilometre olan bir yıldız kalıntısı olan bir nötron yıldızı doğar. Ancak belirli bir kütlenin üzerinde, nötronları ayrı tutan kuantum basıncı aşılır ve çekirdek tamamen çökerek bir kara deliğe dönüşür. Bir nötron yıldızı da bu sınırı aşabilir ve kendi kütlesini artırmak için malzeme çalabileceği bir yoldaş yıldıza sahipse bir kara deliğe dönüşebilir.
Gökbilimciler, bir yıldız çekirdeğinin dış katmanlarını ve kütlesinin büyük çoğunluğunu kaybettikten sonra hala Güneş’in kütlesinin 2,2 katının üzerinde bir kütleye sahipse, bir kara delik doğuracak kadar ağır olduğunu düşünüyor.
Buradaki sorun, gördüğümüz en hafif kara deliklerin hala Güneş’in yaklaşık 5 katı kütleye sahip olması. Güneş kütlesinin 5 katı ile 2,2 katı arasında kara delik bulunmaması “kara delik kütle boşluğu” olarak biliniyor ve nötron yıldızları için 2,2 Güneş kütlesi sınırı konusunda şüphe uyandırıyor.
“Kozmik laboratuvar”
Yapılan yeni çalışma bu boşluğu çözmek için tespit edilen bu gizemli nesnenin üzerine gidiyor. Bu eski yıldız kümesindeki yıldızlar, Samanyolu’nun geri kalanındaki yıldızlardan birbirine daha sıkı bağlıdır. NGC 1851‘deki yıldızlar o kadar kalabalıktır ki birbirleriyle etkileşime girerler, birbirlerinin yörüngelerini bozarlar ve hatta aşırı durumlarda çarpışırlar. Ekip, iki nötron yıldızı arasındaki böyle bir çarpışmanın, PSR J0514-4002E pulsarının yörüngesinde tespit ettikleri gizemli nesneyi oluşturmuş olabileceğini düşünüyor. Ekip PSR J0514-4002E’nin yoldaşının bir nötron yıldızı mı, bir kara delik mi, yoksa şimdiye kadar bilinmeyen yoğun bir kozmik nesne mi olduğunu henüz belirleyemiyor, ancak bu sistemin aşırı koşullar altında maddenin ve fiziğin davranışını incelemek için “eşsiz bir kozmik laboratuvar” olabileceğini biliyorlar. Ekip, keşfettikleri gizemli nesnenin nötron yıldızları, kara delikler ve kara delik kütle boşluğu hakkındaki soru işaretlerini ortadan kaldırabilecek bir dönüm noktası olduğuna inanıyor.