Süpernovalar iki biçimde ortaya çıkar: Tip I ve Tip II. Tip I süpernovalar, (muhtemelen bir yoldaş yıldızdan çalınan) maddenin birikimiyle aniden limitlerinin ötesine geçen beyaz cüce yıldızların anlık termonükleer tutuşmaları tarafından üretilir. Tip II süpernovalar ise Güneş’in 10 katı (ya da çok daha fazla) kadar kütleye sahip yıldızların, yıldızın çekirdeği termonükleer yakıtını tüketip çökerek yıldızın kendini parçalamasına yol açmasından sonra patlamasıyla üretilir. Böylesi çekirdek çökmesi süpernovaları, nötron yıldızları ve kara delikler gibi çökmüş cisimlerin öncülleridir ve aynı zamanda içinde bulundukları galaksilerinin gezegenler ve insanların varlığı için gerekli, önemli kimyasallarla beslenmesine yardımcı olurlar. Geçtiğimiz birkaç yüzyılda üretilen, en genç nötron yıldızlarının incelenmesi bilim insanlarının süpernova patlamalarının yerel çevrelerini nasıl değiştirdiğini anlamasına yardım ediyor. Çok ilginç bir genç nötron yıldızı, son 2000 yıl içinde veya o civarda patlamış bir Tip II süpernova kalıntısı olan G11.2-0.3’te bulunuyor. Yukarıdaki görsel, G11.2-0.3’ün NuSTAR X-ışın gözlemeviyle alınan bir yüksek enerji sert X-ışın görüntüsü. NuSTAR görüntüsü, yıldız patlaması tarafından oluşturulan küresel patlama dalgasının ürettiği, neredeyse simetrik bir emisyon halkası gösteriyor. Bu halkanın merkezinde, saniyede yaklaşık 16 devir yapan ve X-ışınlarında zonklayan, hızla dönen bir nötron yıldızı yer alıyor. Bu pulsarıysa, dönen nötron yıldızının aşırı güçlü manyetik alanı tarafından bir şekilde hızlandırılmış, uzaya doğru akıp bir “pulsar rüzgarı nebulası” meydana getiren bir X-ışın yayınlayan parçacıklar “rüzgarı” çevreliyor. NuSTAR, hem sistemdeki sıcak, şoklanmış gazın ürettiği düşük enerjili X-ışın emisyonunu, hem de şoklar ve pulsarın manyetizması ile hızlandırılan elektrik yüklü atom parçalarının ürettiği çok daha yüksek enerjili emisyonu görüntülemesiyle eşsiz. NuSTAR gözlemleri, bu genç süpernova kalıntılarının yakınındaki kuvvetli şokların, evrende tespit ettiğimiz en enerjik galaktik kozmik ışınları ürettiği fikrini destekliyor.

Görsel: NuSTAR; K. Madsen et al.

Beyaz cüceler, artık elementleri birleştirerek enerji üretemeyen, Güneş benzeri bir yıldızın sıkışmış çekirdeğinden geriye kalan, Dünya büyüklüğündeki “yıldız külleri”dir. Bu son evreye ulaşıldığında, yıldızın dış atmosferi (genelde güzel bir “gezegenimsi nebula” oluşturarak) çekirdekten koparken, Güneş’in kütlesine yakın bir kütleye sahip ama yaklaşık Dünya büyüklüğüne, 100 kat kadar sıkışmış olan sıcak çekirdek, bir beyaz cüce olarak ortaya çıkar. Bu kadar küçük bir alana doluşmuş bu kadar çok kütleye sahip olduklarında akıl almaz şekilde yoğundurlar: bir çay kaşığı kadar beyaz cüce, bir otomobil kadar kütleye sahip olacaktır. “Elektron bozunum basıncı” adı verilen garip bir kuantum mekaniği etkisi tarafından desteklendikleri ve bu bozunum basıncı yalnızca sınırlı miktarda kütleyi (Güneş kütlesinin yaklaşık 1,4 katı) kaldırabileceği için beyaz cüceler saatli bombalardır. Eğer bir beyaz cüce, (keşfin sahibi Subrahmanyan Chandrasekhar onuruna “Chandrasekhar limiti” adı verilen) kütle limitini aşarsa, çökerek bir termonükleer patlamayı tetikleyecektir. Bu güçlü patlamalar, kısa süre için tüm bir galaksideki yıldızlar kadar ışık üretebilirler. Biraz şaşırtıcı şekilde, bu patlamaların gerçekleştiğini her zaman görüyoruz. Patlayan bu beyaz cüceler, genelde hep aynı miktarda enerji yaydıkları ve muazzam mesafelerden görülebildikleri için kullanışlı “astronomik standart kandilleri”dir. Patlayan beyaz cüceler üzerine çalışmalar, astronomların Evren’i parçalayan gizemli “karanlık enerji”yi keşfetmelerine yardımcı oldu. Ama bir beyaz cücenin patlayabilmesi için önce bir yerlerden madde kazanması gerekir. Çift sistemleri içinde yer alan, aşırı güçlü manyetik alanlara sahip (yukarıdaki illüstrasyonda gösterilene benzer) bir beyaz cüce sınıfı üzerine, NuSTAR X-ışın uydusunun kullanıldığı yeni bir çalışma, beyaz cücelerin nasıl kütle kazandıkları ve tuttukları hakkındaki sorunun incelenmesine yardım etti. Bu birikim yapan manyetik çiftlerde, beyaz cüce yoldaş yıldızdan kütle çekiyor. Kütle, güçlü manyetik alan tarafından beyaz cücenin kuzey ve güney manyetik kutuplarına taşınıp X-ışın emisyonu üretiyor. Bu sistemlerin X-ışın emisyonunu NuSTAR ile analiz eden astronomlar, beyaz cücenin kütlesine bir sınır çekebilirler. Bu NuSTAR çalışması, böylesi birikim yapan beyaz cücelerin, birikim yapmayan, izole beyaz cücelerden yaklaşık %50 daha fazla kütleye sahip olduklarını gösteriyor. Bu da çiftlerdeki beyaz cücelerin yoldaşlarından yeterince, hatta belki de elektron bozunum sınırını aşmalarını sağlayacak kadar madde çalabilecekleri anlamına geliyor olabilir.

Görsel&Referans: Julie Bauschardt; NuSTAR; NASA; Shaw et al. (2020)