Samanyolu'nun kalbindeki zombi yıldızlar zamana meydan okuyor

Northwestern Üniversitesi'nin Samanyolu'nun süper kütleli kara deliği Sagittarius A* etrafındaki 1000 yıldızın simülasyonlarını kullanan yeni araştırması, yüksek hızlı yıldız çarpışmalarının genç görünümlü yıldızların oluşumuna yol açtığını ortaya koyuyor. Bu yıldızlar ya soyut ve düşük kütleli hale gelirler ya da devasa varlıklara dönüşerek eski kökenlerine rağmen yenilenmiş bir görünüm sunarlar. Kredi bilgileri: SciTechDaily.com

Yeni araştırma gezegenin yakınında yaşayan yıldızların kaderini izliyor SamanyoluMerkezilik Kara delik.

Samanyolu'nun merkezindeki süper kütleli kara deliğin yörüngesinde dönen bazı yıldızlar, eski yaşlarına rağmen yanıltıcı derecede genç görünüyor. Ancak yeni bir kolajen enjeksiyonu sonrasında gençleşmiş görünen insanlardan farklı olarak, bu yıldızlar daha karanlık bir nedenden dolayı daha genç görünüyorlar.

Komşularını yediler.

Bu, yeni uygulamanın en şaşırtıcı sonuçlarından sadece bir tanesi. kuzeybatı Üniversitesi Araştırma. Astrofizikçiler yeni bir model kullanarak galaksimizin merkezi süper kütleli kara deliği Yay A* (Sgr A*) etrafında dönen 1000 simüle edilmiş yıldızın şiddetli yolculuklarını izlediler.

Yıldızlarla çok kalabalık olduğu için bölge sıklıkla acımasız yıldız çarpışmalarına maruz kalıyor. Yeni çalışma, bu yoğun çarpışmaların etkilerini simüle ederek, çarpışmadan sağ kurtulanların kütle kaybedip çıplak, düşük kütleli yıldızlara dönüşebileceğini veya diğer yıldızlarla birleşerek büyük ve gençleşebileceğini ortaya koyuyor.

Araştırmayı yöneten Northwestern Üniversitesi'nden Sania C. Rose, “Merkezi kara deliğin etrafındaki bölge, çok yüksek hızlarda hareket eden yıldızlarla dolu” dedi. “Bu biraz New York'ta inanılmaz kalabalık bir metro istasyonunda trafiğin yoğun olduğu saatlerde koşmaya benziyor. Eğer diğer insanlara çarpmıyorsanız, onların yanından geçiyorsunuz. Yıldızlar için bu yakın çarpışmalar onların hâlâ yerçekimiyle etkileşime girmesine neden oluyor.” Bu çarpışmaların ve etkileşimlerin yıldızlar için ne anlama geldiğini ve sonuçlarının açıklamasını araştırmak istedik.

Bu çizim, Samanyolu'nun kalbindeki süper kütleli bir kara delik olan Yay A*'ya çok yakın yıldızların yörüngelerini göstermektedir. Kaynak: ESO / L. Calçada / Spaceengine.org

Rose bu araştırmayı bugün (4 Nisan) Sacramento, Kaliforniya'daki Amerikan Fizik Derneği'nin (APS) Nisan toplantısında sundu. “Galaksinin Merkezindeki Yıldız Çarpışmaları”, “Astro-Parçacık Fiziği ve Galaksinin Merkezi” oturumunun bir parçasıydı.

Rose, Northwestern Astrofizik Disiplinlerarası Araştırma ve Araştırma Merkezi'nde (CIERA) Lindheimer Doktora Sonrası Araştırmacısıdır. Bu çalışmaya doktora öğrencisi olarak başladım. Aday Kaliforniya ÜniversitesiNorthwestern Üniversitesi Smadar Naoz'da astrofizikçi ve eski doktora sonrası araştırmacı tarafından tavsiye edildi.

Çarpışmaya mahkum

Samanyolu Galaksimizin merkezi tuhaf ve vahşi bir yerdir. Yay A*'nın çekim kuvveti, yıldızların yörüngeleri etrafında korkunç hızlarda dönüşünü hızlandırır. Galaksinin merkezinde kalabalıklaşan çok sayıda yıldız bir milyon yıldıza ulaşıyor. Yoğun bir set ve olağanüstü hızlar, yüksek hızlı yıkım derbisine eşittir. Kara deliğin 0,1 parseklik yakınındaki en iç bölgede, birkaç yıldız zarar görmeden kaçıyor.

Rose, “Güneşimize en yakın yıldız yaklaşık dört ışıkyılı uzaklıkta” dedi. “Ve süper kütleli kara deliğin yakınında aynı mesafede bir milyondan fazla yıldız var. Burası inanılmaz derecede kalabalık bir mahalle. Üstüne üstlük, süper kütleli kara deliğin gerçekten güçlü bir yerçekimi var. Kara deliğin yörüngesinde dönerken yıldızlar hareket edebilir.” saniyede binlerce kilometre hızla.”

Ve bu dar, telaşlı mahallede yıldızlar diğer yıldızlarla çarpışabilir. Yıldızlar süper kütleli kara deliğe ne kadar yaklaşırsa çarpışma olasılıkları da o kadar artıyor. Bu çarpışmaların sonuçlarını merak eden Rose ve çalışma arkadaşları, galaktik merkezdeki yıldız kümelerinin kaderini takip etmek için simülasyonlar geliştirdiler. Simülasyon çeşitli faktörleri hesaba katıyor: yıldız kütle yoğunluğu, yıldız kütlesi, yörünge hızı, yerçekimi ve Yay A*'dan uzaklıklar.

“Şiddet dolu beşliklerden” toplam birleşmelere

Rose, araştırmasında yıldızın kaderini belirleyecek bir faktör belirledi: süper kütleli kara deliğe olan uzaklığı.

Kara deliğe 0,01 parsek uzaklıkta, saniyede binlerce kilometre hızla hareket eden yıldızlar sürekli olarak birbirleriyle çarpışıyor. Bu nadiren kafa kafaya bir çarpışmadır, ancak daha çok Rose'un tanımladığı gibi “acımasız bir nakavt” gibidir. Etkiler yıldızları tamamen parçalayacak kadar güçlü değil. Bunun yerine dış katmanlarını döküp çarpışma yolu boyunca hızlanmaya devam ediyorlar.

Rose, “Birbirlerine çarpıp yola devam ediyorlar” dedi. “Sanki çok şiddetli darbeler alıyormuş gibi birbirlerini sıyırıyorlar. Bu da yıldızların bir miktar malzemeyi dışarı atmasına ve dış katmanlarını kaybetmesine neden oluyor. Ne kadar hızlı hareket ettiklerine ve çarpıştıklarında ne kadar üst üste bindiklerine bağlı olarak, yıldızların önemli bir kısmını kaybedebilirler. Bu yıkıcı çarpışmalar, bir grup tuhaf, düşük kütleli yıldızın oluşmasına neden oluyor.

0,01 parsekin ötesinde yıldızlar daha rahat bir hızda hareket eder; saniyede binlerce kilometre yerine yüzlerce kilometre. Yavaş hızlardan dolayı bu yıldızlar birbirleriyle çarpışır ancak daha sonra kaçmaya yetecek enerjiye sahip olmazlar. Bunun yerine, daha büyük hale gelmek için birleşiyorlar. Bazı durumlarda birkaç kez birleşerek Güneş'ten on kat daha büyük hale gelebilirler.

Rose, “Bazı yıldızlar çarpışma piyangosunu kazanıyor” dedi. “Çarpışmalar ve birleşmeler yoluyla bu yıldızlar daha fazla hidrojen biriktiriyor. Yaşlı insanlardan oluşmuş olsalar bile gençleşmiş yıldızlar gibi görünüyorlar. Zombi yıldızlar gibiler. Komşularını yiyorlar.”

Ancak genç bir görünüm, daha kısa bir yaşam beklentisine mal olur.

Rose, “Çok çabuk ölüyorlar” dedi. “Devasa yıldızlar çok fazla yakıt tüketen dev arabalara benzer. Çok fazla hidrojenle başlarlar ama onu çok çabuk yakarlar.”

Zorlu ortam 'benzersiz'

Rose, galaksimizin merkezine yakın aşırı ve garip bölgeyi incelemekten basit bir zevk alsa da, çalışması aynı zamanda Samanyolu'nun tarihi hakkında da bilgi verebilir. Merkezi kümenin izlenmesi zor olduğundan ekibinin simülasyonları gizli süreçlere ışık tutabilir.

Rose, “Burası eşi benzeri olmayan bir ortam” dedi. “Çok kalabalık bir bölgede, süper kütleli bir kara deliğin etkisi altındaki yıldızlar, güneş mahallemizde göreceğimiz hiçbir şeye benzemiyor. Ancak bu yıldız kümelerini tanımlayabilirsek, hakkında yeni şeyler öğrenebiliriz.” Galaksinin merkezinin nasıl bir araya getirildiği En azından takdir edilesi bir şekilde, yaşadığımız mahalleyle kesinlikle bir kontrast noktası sağlıyor.

Rose'un APS'ye yaptığı sunum, yayınladığı araştırmayı içeriyordu the Astrofizik Günlük Mektupları Mart 2024'te ve itibariyle the Astrofizik Dergisi Eylül 2023'te.

Referanslar:

“Nükleer yıldız kümesi yoğunluk profillerinin çarpışma modülasyonu”, Sanya C. Rose ve Morgan MacLeod, 22 Şubat 2024, Astrofizik Günlük Mektupları.
doi: 10.3847/2041-8213/ad251f

“Galaksinin Merkezindeki Yıldız Çarpışmaları: Büyük Yıldızlar, Çarpışma Kalıntıları ve Kayıp Kırmızı Devler” Yazan: Sana C. Rose, Smadar Naoz, Reem Sari ve Itay Lineal, 14 Eylül 2023, Astrofizik Dergisi.
doi: 10.3847/1538-4357/acee75

Bu çalışma Ulusal Bilim Vakfı (Hibe No. AST 2206428) tarafından desteklenmiştir ve NASA (Hibe No. 80NSSC20K050) ve ayrıca Charles E. Young Bursu, UCLA Tez Yılı Bursu, Thacher Bursu, Bhowmick Enstitüsü ve CIERA Lindheimer Bursu'ndan.