Oq mittilar: yolg‘iz hayot juft yashashdan ko‘ra uzunroq, lekin zerikarli

Oq mittilar – yulduz evolyutsiyasining intihoda yo‘liqishi mumkin bo‘lgan variantlardan biri. Yulduz umrining so‘nggi bosqichida, agar u neytron yulduz hosil qilishga yetarli darajada massiv bo‘lmasa, oq mittiga aylanadi. Hozirda minglab oq mittilar fanga ma’lum va ularning aksariyati qo‘shaloq tizim hosil qilgan. Biroq faqat oq mittilardan iborat bo‘lgan izchil qo‘shaloq tizimlar juda kam. Yaqinda xalqaro astronomlar jamoasi bizdan 8 ming yorug‘lik yili masofada joylashgan shunday oq mittilar juftligini aniqlaganini ma’lum qildi. Uning a’zolari bizga nisbatan shunday qulay burchak ostidagi tekislik bo‘ylab aylanmoqdaki, uning ko‘plab parametrlarini juda aniq o‘lchash imkonini bermoqda. Shunga ko‘ra, astronomlar bu tizimni kelajakda (15-yildan keyin) ishga tushirilishi rejalashtirilgan LISA gravitatsion to‘lqinlar detektori uchun etalon (kalibrlash) modeli sifatida qo‘llashni reja qilgan. Hozircha esa bu kashfiyot bahonasida oq mittilarni uzoq yillik o‘rganish asnosida yig‘ilgan qiziqarli ma’lumotlar bilan o‘rtoqlashish uchun fursat topildi.
Yana bir juftlik
Nature jurnalining iyul oyidagi so‘nggi nashrida AQSh, Germaniya hamda Isroil astronomlari muallifligidagi maqolasi chop etilgan va unda ZTF J1539+5027 nomli ikkita oq mitti yulduz tomonidan hosil qilingan o‘ta ixcham qo‘shaloq tizimi kashf qilingani haqida xabar berilgan. U bizdan taxminan 8 ming yorug‘lik yili masofasida, Ho‘kizboqar yulduz turkumida joylashgan. Tizimdagi oq mittilarning massasi odatiy oq mittilarga xos, ya’ni Quyosh massasining 0,61 va 0,21 qismiga teng xolos. Massasi kattarog‘ining radiusi 10 860 kilometr bo‘lib, u Quyosh radiusining atigi 1,56 foiz qismini tashkil etadi xolos! Yengilrog‘ining radiusi esa 21 850 kilometrni tashkil etadi. Ular juda cho‘zinchoq elliptik orbita bo‘ylab o‘zaro barisentr atrofida aylanadi va har bir 6 daqiqa va 55 soniyada to‘liq bir marta o‘zaro aylanib chiqadi. Bunday qisqa aylanish muddati astronomik miqyos bilan qaragandagi juda qisqa katta yarim o‘q masofasi yig‘indisi bilan bog‘liq bo‘lib, bu masofa mazkur tizimda atigi 78 000 kilometrni tashkil qiladi. Bu esa Yer va Oy orasidagi masofadan ham deyarli besh barobar qisqadir. Yengil oq mittining katta yarim o‘q masofasi 58 200 kilometr, og‘iriniki esa 19 800 kilometrni tashkil etadi. Endi taqqoslash uchun eslab ko‘raylik: Saturn sayyorasining o‘rtacha radiusi 58 232 kilometr keladi. Shu sababli mazkur qo‘shaloq oq mitti tizimi Saturn ichiga bemalol sig‘ib ketgan bo‘lardi.

 Palomar rasadxonasidagi 5-metrlik Xeyl teleskopiga o‘rnatilgan yuqori tezlikli Chimera fotometri orqali hosil qilingan ZTF J1539+5027 nomli ikkita oq mitti yulduz juftligining yorqinlik grafigi. Yorqinlikning eng xiralashuvi nisbatan yengil (demakki, nisbatan yirikroq va sovuqroq) oq mittining o‘zidan massasi kattaroq bo‘lgan sherigini bizdan to‘sib qo‘yishi jarayonida sodir bo‘ladi. Bu orbital harakat fazasining butun son qiymatlarida sodir bo‘ladi. Ikkilamchi faza esa (±0,5) massasi kattaroq oq mittining narigi, yirikroq, lekin sovuqroq yengil oq mitti qarshisidan o‘tishi jarayoniga to‘g‘ri keladi. Grafikdagi vertikal o‘q – ushbu qo‘shaloq oq mitti tizimidan kelayotgan yorug‘lik oqimining me’yorlashtirilgan ko‘rinishini ifodalaydi. Ushbu grafik Nature’ning eng ko‘p izoh qoldirilayotgan maqolasidan olingan.
Shunga qaramay, ZTF J1539+5027 oq mittilar tizimini orbital davriyligi eng qisqa bo‘lgan mutlaq chempion ham deb bo‘lmaydi. Hozircha bu borada HM Cancri (J0806) tizimi bu borada mutlaq rekordchi bo‘lib turibdi va u atigi 5 daqiqa va 21,5 soniyada o‘zaro barisentr atrofini aylanib chiqishga ulguradi. Bu tizim bizdan 1 600 yorug‘lik yili masofada joylashgan. Mazkur tizimni bir xil massali ikkita oq mitti hosil qilgan bo‘lib, ularning har biri Quyosh massasining yarmichalik massaga ega va bir-biridan taxminan 80 000 kilometr masofada joylashgan. Orbital davriyligi 10 daqiqadan kam bo‘lgan yana bir qo‘shaloq oq mittilar tizimi 2000-yilda kashf qilingan V407 Vul bo‘lib, u 9,5 daqiqada bir-birining atrofini aylanib chiqib bo‘ladi. Biroq ZTF J1539+5027 oq mittilar tizimi bir-birini bizdan to‘sib qo‘ya oladigan oq mittilar juftligi sifatida ahamiyatga ega bo‘lib, bunday tizimlar ichida eng qisqa davriylik albatta ZTF J1539+5027 ga tegishlidir. Bunday tizimlar ichida, shuningdek, WD J0651+2844 qo‘shaloq oq mitti bir-birining qarshisidan har 12 daqiqa va 45 soniyada o‘tishi bilan ikkinchi o‘rinda turadi. Uning yulduzlari orasidagi masofa 115 ming kilometr atrofida bo‘lib, ularning og‘iri Quyosh massasining 0,49 ulushiga, yengili esa, 0,247 ulushi ega. Radiuslari esa mos ravishda 9 880 kilometr va 25820 kilometrni tashkil qiladi.
Yangi kashf qilingan mittilarning biri ikkinchisini bizdan har 3,5 daqiqada to‘sib qo‘yadi. Ulardan massasi kattarog‘ining harorati spektroskopiyaga ko‘ra 50 000 K atrofida ekani aniqlangan. Yengilroq mittining harorati hozircha aniq o‘lchangani yo‘q; biroq u 10 000 K dan baland emasligi tayin.
Ushbu kashfiyotdagi oq mittilarning massa va radiuslari ham oq mittilarga xos muhim xususiyatni yaqqol namoyish qilmoqda. Ya’ni bunday oq mittilarning radiusi ularning massasining uchinchi darajali ildiziga teskari proporsional bo‘ladi. Shunga muvofiq, massa ortgani sari radius kattalashmaydi, aksincha, u kamayadi va buni kashf qilingan ushbu oq mittilar misolida ham ko‘rish mumkin. Bu odatiy tushunchalarimizga to‘g‘ri kelmaydigan g‘alati holatdir. Taqqoslash uchun aytadigan bo‘lsak, bizning Quyosh singari, o‘rtacha yulduzlarning radiusi uning massasining kvadrat ildiziga taxminan proporsional bo‘ladi va shu sababli yulduz massasi ortgani sari uning hajmi ham kattalashaveradi. Biroq oq mittilar borasida tabiat boshqacha yo‘l tutgan. Hozirda ma’lum oq mittilar ichida eng yengil va anomal ravishda katta radiusga ega bo‘lgan J0917+46 oq mittisida ham shu hol kuzatiladi. U haqda quyiroqda hikoya qilamiz.
Qo‘shaloq tizimdagi tutilishlar (albatta, oq mittilar tizimidagi ham) kuzatishlar uchun juda qulaydir. Bunday tutilishlardagi yorqinlik o‘zgarishlarining fotometrik grafiklari ularning o‘zaro tutilishlari chastotasini aniq qayd etish imkonini beradi va shu bilan birga ularning orbital davriyligini aniq chiqarib beradi. Tafsilotlarga chuqurlashmagan holda shuni aytish lozimki, yulduzlarning orbital tezliklari haqidagi ma’lumot bilan uyg‘unlashtirish orqali ushbu o‘lchashlar natijalaridan kelib chiqib, ularning massasini va orbitasining geometrik xususiyatlarini hisoblab chiqarish osonlashadi. Yuqorida qayd etilgan har ikki oq mitti qo‘shaloq tizimlari bilan esa astronomlarga juda omad kulgan. Chunki ularning kuzatuvchiga nisbatan juda qulay burchak ostida joylashgani o‘lchashlarni va kuzatuvlarni katta aniqlikda bajarishga imkon bermoqda. Masalan, yangi kashf qilingan ZTF J1539+5027 tizimining orbita tekisligi Yerga nisbatan 84° burchak ostida bo‘lsa, WD J0651+2844 qo‘shaloq oq mitti tizimi esa 87° burchak ostidagi orbita tekisligiga ega. Bunday qulay ko‘rinish burchagi orbital tezliklarning spektroskopiyasiga ham yaxshi sharoit yaratadi.
Xuddi boshqa oq mittilar (va shuningdek boshqa istalgan yirik massali ixcham kosmik obyektlardan iborat juftliklar) singari, ZTF J1539+5027 juftligi ham o‘zidan intensiv gravitatsion to‘lqinlar taratadi. Quyosh tizimi yaqinida ushbu gravitatsion to‘lqin juda sust bo‘lgani uchun ularni LIGO va Virgo rasadxonalarida qayd etish imkonsiz. Lekin ushbu gravitatsiya to‘lqinlarini 2034-yilda orbitaga chiqarilishi kutilayotgan LISA (Laser Interferometer Space Antenna) vositasida qayd qilsa bo‘ladi. O‘shanda ZTF J1539+5027 haqida yana qo‘shimcha ma’lumotlar olishimiz va uning Quyoshgacha bo‘lgan masofasini aniq belgilashimiz mumkin bo‘ladi. ZTF J1539+5027 haqida hozirning o‘zida anchayin talaygina ma’lumot yig‘ilgani bois u o‘sha 2034-yildagi LISA loyihasi uchun kalibr etaloni sifatida xizmat qilishi mumkinligi aytilmoqda. Bu haqdagi mulohazalar olimlar Nil Kornish va Tayson Littenbergning The Astrophysical Journal Letters jurnalida 23-avgustda e’lon qilingan maqolasida tahlil qilingan. Olimlarning fikricha, yig‘ilgan ma’lumotlar asosida gravitatsion to‘lqinlarning tarqalish tezligini aniqlash mumkin bo‘lar ekan. Umumiy nisbiylik nazariyasiga ko‘ra, gravitatsiya to‘lqinlari ham yorug‘lik tezligida taqalishi kerak; biroq boshqa ayrim nazariyalar ushbu tezliklar bir-birdan farq qilishi mumkinligini ham iddao qiladi. Agar bunday farq haqiqatan ham mavjudligini aniqlansa, u fundamental ahamiyatga ega kashfiyot bo‘lgan bo‘lur edi. Va aksincha, agar yangi tadqiqotlar haqiqatan ham gravitatsion to‘lqinlar va yorug‘lik bir xil tezlikka ega ekanini tasdiqlasa, unda umumiy nisbiylik nazariyasining haq ekani yana bir karra dalillanadi va biz Eynshteyn dahosiga tahsin aytishda davom etamiz.
HM Cancri va V407 Vul qo‘shaloq tizimlari ular taratayotgan rentgen nurlanishlariga ko‘ra kashf qilingan edi. Har ikkala holatda taralayotgan rentgen nurlanishlari bir oq mittidan chiqayotgan plazmaning ikkinchisining sirtida akkretsiyaga yo‘liqishi tufayli hosil bo‘ladi. Yangi kashf qilingan ZTF J1539+5027 tizimi esa, aksincha, rentgen nurlanishlari manbai emas va bu shundan dalolat beradiki, demak unda sezilarli akkretsiya mavjud emas (balki hozircha shundaydir). Keyinchalik ehtimol unda ham kuchli rentgen nurlari paydo bo‘lsa ehtimol.
Muttasil ravishda gravitatsion to‘lqin taratavergani sababli qo‘shaloq tizim a’zolari borgan sari o‘zidagi kinetik energiya zaxirasidan mosuvo bo‘lib boradi va natijada borgan sari o‘zaro yaqinlashaveradi. Bu esa ularning orbital davriyligining qisqarishiga olib keladi. Xususan, o‘sha ZTF J1539+5027 tizimidagi oq mittilarning orbital harakat davri yilga 0,8 millisekundga qisqarmoqda va bu degani taxminan 130 000 yildan keyin ularning barisentr atrofida aylanish davri besh daqiqagacha qisqaradi. Maqola mualliflarining ta’kidlashicha, aynan shu nuqtada yengilroq oq mittining moddasi massasi kattarog‘iga oqib o‘ta boshlaydi va tizimning keyingi taqdiri ushbu modda ko‘chishi xarakteriga bog‘liq bo‘lib qoladi. Hozircha bu borada taxminlar uchun ham tayinli fikr yo‘q.