730 ışık yılı ötedeki beyaz cüce, olmaması gereken bir şok dalgası itiyor

Krystian Iłkiewicz, Simone Scaringi ve 20 kadar meslektaşının Nature Astronomy'de yayımladığı çalışma tam da bu boşluğu bildiriyor. Warwick Üniversitesi'nden Noel Castro Segura, üniversitenin duyurusunda durumu şöyle özetliyor: "Yıldız kaynaklı akışlar doğru koşullarda yıldızlararası gaza çarptığında yay şokları üretir." Bu sistemde ise o "doğru koşullar"ın nasıl sağlandığı bilinmiyor.

Avrupa Güney Gözlemevi'nin (ESO) kendi kanalında yayımladığı tanıtım videosu, keşfin yapıldığı gökyüzü alanını gösteriyor.

Yay şoku: uzayda açılan pruva dalgası

"Yay şoku" terimi denizcilikten geliyor; İngilizcedeki bow, geminin pruvasıdır. Suda hızla ilerleyen bir teknenin burnunda su yığılır ve iki yana açılan bir kavis oluşur. Uzayda da benzeri olur: bir yıldız, yıldızlararası ortamın seyrek gazı içinde hızla ilerlerken ya da kendi yüzeyinden gaz püskürtürken, önündeki maddeyi sıkıştırır. Sıkışan gaz ısınır ve belirli dalga boylarında ışımaya başlar; teleskopta gördüğümüz o ince kavis budur.

RXJ0528+2838 bu işi yapacak hıza sahip: sistem, çevresindeki yıldızlararası ortama göre saniyede 142 kilometre gidiyor. MUSE, kavsi tek bir görüntü olarak değil, her noktasında ayrı bir tayf ölçerek haritaladı. Böylece farklı elementlerin farklı katmanlarda yer aldığı görüldü — hidrojenin kırmızı H-alfa ışıması en dışarıda, iyonlaşmış oksijenin ışıması ise şokun burnuna çok daha yakın. Bu katmanlanma, yapının rastgele bir bulut değil, gerçekten bir şok cephesi olduğunun kanıtı sayılıyor.

Sistemin künyesi

Aşağıdaki değerler çalışmanın kendisinden ve ESO'nun duyurusundan:

Neden bu yıldızda olmaması gerekiyordu

Beyaz cüceler eş yıldızlarından madde çekebilir. Çoğunda bu madde önce bir akresyon diski halinde toplanır: gaz doğrudan düşmez, cücenin çevresinde dönerek spiral çizer. Diskler rüzgâr üfler; bugüne kadar yay şoku barındırdığı bilinen altı akresyon yapan beyaz cücede kaynak işte bu disk rüzgârıydı.

RXJ0528+2838'de disk yok. Manyetik alanı o kadar güçlü ki, eşten gelen gazı daha yerleşmeye fırsat bulmadan yakalayıp doğrudan manyetik kutuplarına yönlendiriyor. Bu sınıfa polar deniyor. Scaringi, Warwick'in duyurusunda "Sessiz olması gereken, disksiz bir sistemin böylesine göz alıcı bir bulutsu sürebiliyor olması, o ender 'vay canına' anlarından biriydi" diyor.

Ekip alternatifleri tek tek eledi. Geçmişte bir nova, yani cücenin yüzeyinde biriken gazın tutuşmasıyla oluşan bir kabuk olabilir miydi? Nova kabukları her yöne eşit genişler; gözlenen hız yapısı buna uymuyor. Peki eş yıldızın rüzgârı? O rüzgârın gerçekçi olmayacak kadar hızlı olması gerekirdi. Makalenin özetindeki ifadeyle, bulgular "bu sistem çevresinde yay şoku şişirmeye dair kabul görmüş bütün senaryoları" dışarıda bırakıyor.

Defter iki yerde tutmuyor

Asıl sıkıntı iki tane. Birincisi enerji. Ekibin modellemesi, gözlenen şoku ayakta tutmak için gereken sürekli gücün, sistemin madde çekerek elde ettiği enerjiyi belirgin biçimde aştığını gösteriyor. Yani bilinen gelir kalemi, gideri karşılamıyor.

İkincisi süre. Şokun boyutu ve arkasında bıraktığı kuyruk, akışın en az bin yıldır sürdüğüne işaret ediyor. Oysa Durham ve Warwick'in duyurularına göre cücenin bugünkü manyetik alanı böyle bir yapıyı ancak birkaç yüz yıl besleyebilir. Bir yerde, ya ölçüde ya modelde, bir şey eksik.

Makale bu eksiği bir isimle değil, bir tarifle dolduruyor: "daha önce fark edilmemiş, güçlü bir enerji kaybı mekanizması — muhtemelen manyetik etkinlikle bağlantılı." Bu bir açıklama değil, açıklamanın bulunması gereken yerin adresi.

Bulgunun sınırları

• Tek örnek. Elde bir nesne var. Ölçüm sağlam olsa bile tek bir sistemden genel bir kural çıkmaz.
• Bin yıl bir alt sınır. Yapının o kadar zamandır var olduğu söyleniyor; ne kadar daha eski olabileceği hakkında bir üst sınır yok. Dolayısıyla "enerji açığı" da en iyimser haliyle hesaplanmış demektir.
• Modele giren varsayımlar. Enerji hesabı, beyaz cücenin kütlesi ve çevredeki gazın yoğunluğu gibi doğrudan ölçülmeyen büyüklüklere dayanıyor. Bunlar değişirse açığın büyüklüğü de değişir.
• Önerilen mekanizma denenmedi. Manyetik alanın yeniden düzenlenmesi ya da cücenin geçmişte daha hızlı dönmesinden kalan bir miras gibi fikirler makalede geçiyor, ama hiçbiri gözlemle sınanmış değil.

Sırada ne var

Ekibin planı, galakside benzer sistemleri taramak. Mantık şu: tek bir tuhaf nesne merak uyandırır, beşi bir arada bir mekanizmayı ele verir. Bulunurlarsa, ölçülen enerji kaybı yalnızca bu cüceyi değil, yakın ikili yıldızların nasıl birbirine sarmallandığını anlatan modelleri de ilgilendirecek — çünkü bu modeller, sistemin açısal momentumunu hangi hızla yitirdiğine dayanıyor ve söz konusu hız bugün bile iyi ayarlanmış sayılmıyor.

Açık kalan soru daha basit: RXJ0528+2838 şu anda bin yıldır aralıksız üfleyen bir motora mı sahip, yoksa gördüğümüz kavis çoktan durmuş çok daha güçlü bir dönemden geriye kalan soğuyan bir iz mi? İkisi çok farklı fizik demek ve ikisini ayırt etmenin tek yolu, aynı kavsi yıllar sonra yeniden ölçmek.

Fotoğraf: ESO/A. Ghizzi Panizza (www.albertoghizzipanizza.com), CC BY 4.0, Wikimedia Commons