Yerel Küme Ötesi Galaksilerde Sıkı Yıldız Kümeleri Ve X-Işın Çiftleri Arasındaki Etkileşimin Doğası

TÜBİTAK Projesi, 2020 - 2023

Proje Türü: TÜBİTAK Projesi
Başlama Tarihi: Haziran 2020
Bitiş Tarihi: Haziran 2023

Proje Özeti

Küresel kümelerde parlak X-ışın kaynaklarının ( L_x≥10³⁶ erg/s) algılanması ve bu kaynaklarla kümelerin etkileşimlerinin araştırılması 1970'li yıllardan bu yana çalışılmaktadır. Özellikle diğer galaksilerde bu etkileşimlerin araştırılması uzaklık etkisi ve teleskopların düşük açısal çözünürlüğünden dolayı yetersiz kalmıştır. Ancak Hubble Uzay Teleskobu ve 2000'li yılların başında gönderilen Chandra X-ışın uydusunun yüksek çözünürlükleri sayesinde yakın-uzak galaksilerde küresel kümeler ve özellikle X-ışın çift sistemleri ile ilişkilerinin araştırılması hız kazanmış olup hala astrofiziğin güncelliğini koruyan konularından biridir.

Yerel küme ötesi galaksilerde kümeler uzaklıklarından dolayı yoğun yıldız bölgeleri olarak gözlenmekte ve ‘sıkı’ yıldız kümleri olarak da adlandırılmaktadır. Farklı galaksi tiplerinde, X-ışın kaynakları sıkı yıldız kümeleri içinde ya da yakınında bulunabilmektedir. X-ışın ve optik özellikler bir arada değerlendirildiğinde yıldız kümesinin yaş, kütle ve ışıtma değerleri, X-ışın kaynağın yaşı, ışıtma fonksiyonu ve sınıfı hakkında bilgi vermektedir. Özellikle büyük kütleli yıldızları barındıran yoğun genç yıldız kümelerinde dinamik etkileşimler oldukça aktiftir ve buda X-ışın kaynaklarının oluşumunu tetikleyebilir. Kütlesi >8M_ʘ olan yıldızlar hidrojenini yaklaşık 10Myıl içerisinde tüketirken 3M_ʘ kütleli bir yıldız için bu süre daha uzundur (300-400 Myıl). Bu da 10Myıl yaşa sahip bir küme yakınlarında büyük kütleli X-ışın çiftlerinin (HMXB) bulunabileceğine işaret ederken, daha uzun bir yaşa sahip yıldız kümelerinde küçük kütleli X-ışın çiftleri (LMXB)’nin bulunması olasıdır. Erken tip galaksiler için yapılan gözlemler ve simülasyonlar LMXB’lerin dinamik etkileşimler sonucu küresel kümelerde oluştuklarını göstermiştir. Genç ve yoğun yıldız kümelerindeki dinamik etkileşimler ise HMXB oluşumlarından sorumludur. Galaktik ve galaksi ötesi kümeler ve X-ışın çiftleri arasındaki etkileşim incelendiğinde LMXB’lerin çoğunluğunun küresel kümelerde bulunduğu ve bu bölgelerde oluştuğu belirlenmiştir. Daha uzak galaksilerde ise HMXB’lerin kümelerin yakın bölgesinde yer aldığı görülmektedir. Bu durumda X-ışın kaynağının kümeden atılma senaryoları ve kaynakların küme yaşı ve kütlesi ile bağıntısı hala araştırılan konulardandır.

Yerel küme ötesi galaksilerde sıkı yıldız kümlerinin elemanlarının tek tek ayırt edilmesi oldukça zordur. Galaksilerin uzaklıkları göz önünde bulundurulduğunda sönük X-ışın kaynaklarının (L_X < 10³⁷ erg s^-1) Chandra gözlemleriyle belirlenmesi ve HST gözlemleri sayesinde artan küme sayısıyla hedeflediğimiz konunun ayrıntılı çalışılması mümkündür. Bu nedenle proje kapsamında yerel küme ötesi yakın galaksiler (3 Mpc < d < 10 Mpc ) için HST ve Chandra arşiv verileri kullanılacaktır.

Proje çalışmamızda, daha önce kataloglanmamış kümelerin kütle, yaş, boyut gibi temel parametreleri HST verilerinin fotometrik analizleri yapılarak ilk kez belirlenecek ve kümelerin kütle-yaş fonksiyonları elde edilecektir. Ayrıca Chandra analizleri sonucunda sınıflandırılan X-ışın çiftlerinin belirlenen kümelerle pozisyon uyumu araştırılarak, küme ve X-ışın çifti arasındaki etkileşim tartışılacaktır. Literatürde bu konuyla ilgili çalışmalar çoğunlukla Samanyolu ve uzak galaksileri (> 15 Mpc) kapsamaktadır. Bu çalışmayla, evrende farklı ölçeklerde sıkı yıldız kümeleri ve X-ışın çift sistemleri arasındaki bağıntının araştırılması hedeflenmektedir.