Pulsar B1957+20’nin sanatçı tarafından yapılmış tasviri – bir karadul örneği. 

Yunan mitolojisi, Güneş sistemimizdeki birçok nesneye isim vermiştir. Ancak belki de en az anlaşılanlardan biri, İlyada destanında anlatılan Truva halkının adını taşıyan Truvalılar’dır.

Gökbilimciler onlardan bahsettiklerinde, genellikle Jüpiter’in Güneş etrafındaki yörüngesinde hem önünde hem de arkasında bulunan Lagrange noktalarında yörüngede dönen 10.000’den fazla doğrulanmış asteroit grubundan söz ederler.

Ancak daha genel olarak, gökbilimciler artık bu terimi herhangi bir eş yörünge düzenine atıfta bulunmak için kullanabilirler; aslında Güneş sistemimizdeki hemen hemen her gezegenin Truvalıları vardır, ancak Jüpiter’inki kadar çok değildir.

Bu da “öte Truvalıların” diğer yıldızların etrafında da var olması gerektiği inancına yol açar. TROY projesi gibi girişimlerle gösterilen tüm çabalara rağmen, şimdiye kadar bir tane bile bulunamamıştır.

Ancak Batı Virginia Üniversitesi’nden Jackson Taylor ve arkadaşları yaptıkları yeni bir çalışmada avlarını evrenin en uç ortamlarından birine, pulsar ikili sistemlerine taşıdı.

Yörünge mekaniğinin kabaca anlaşılması, Truva asteroitlerinin nereden geldiğini anlamanın anahtarıdır. Uzayda yüzen herhangi iki cisim arasında, her bir cismin diğerini çektiği kütle çekiminden doğan bir çekişmesi vardır.

Bu iki cisim, bir yıldız ve bir gezegen gibi büyük kütleli olduğunda, genellikle iki ana cismin yörünge yolunda daha küçük olanın 60 derece önünde ve arkasında yer aldığı eşkenar üçgen şeklinde belirgin kütle çekim denge cepleri oluşturur.

Bunlar, sistemin Lagrange Noktaları – özellikle L4 ve L5 – olarak bilinir. Bir asteroit veya daha küçük bir gezegen gibi üçüncü bir cisim bu noktalardan birine girerse, hapsolabilir ve daha büyük gezegenle süresiz olarak aynı yörüngede dönebilir.

Bu animasyon, bir kara dul pulsarını ve onun küçük yıldız eşini, yörünge düzleminin içinden bakıldığında nasıl göründüğünü göstermektedir. 

Gökbilimciler bir süredir sıradan, ana kol yıldızlarının çevresinde bu nesneleri arıyorlardı. Ancak Taylor ve ekibi bunun yerine dikkatlerini “karadul” pulsarlarına çevirdi.

Bu şiddetli ikili sistemler, hızla dönen bir milisaniyelik pulsar ve genellikle Güneş kütlesinin yaklaşık % 1’i kadar olan çok daha küçük bir eş yıldızdan oluşur.

Pulsardan gelen yoğun radyasyon, eş yıldızından yavaş yavaş madde kopararak onu zamanla etkili bir şekilde yok eder. Bu nedenle “karadul” takma adını almıştır.

Burası, eş yörüngeli gezegen aramak için ideal bir yer gibi görünmeyebilir. Bununla birlikte, düşük kütleli eş yıldız, bu sistemde istikrarlı yörüngeler bulma olasılığının, daha sıradan ikili yıldız sistemlerine göre aslında daha yüksek olduğu anlamına gelir.

Yine de, gökbilimciler bir Truva öte gezegenini doğrudan göremezler, özellikle de yakınlarda bir karadul pulsarının olduğu durumlarda. Geleneksel öte gezegen tespit yöntemleri bu sistemlerde başarısız olur.

Öte gezegen tespitinde genellikle bir gezegenin ana yıldızına uyguladığı küçük kütle çekimi izlenir, ancak ikili sistemlerde  kütle çekimi herhangi bir Truva gezegeninden değil, eş yıldızdan gelir ve bu da daha da küçüktür.

Bu zorluğu gidermek için Taylor ve ekibi iki farklı tespit tekniği denedi. Bunlardan birinde, PSR J1641+8049 adlı ikili bir sisteme uyguladıkları yöntemde, optik ışık eğrilerini radyo verileriyle karşılaştırdılar.

Optik ışığın, eş yıldızın ısıtılmış tarafı Dünya’ya baktığında zirve yaptığını, radyo darbelerinin ise tüm sistemin (üç veya daha fazla cisim olabilir) yörünge kütle merkezini izlediğini ortaya çıkardılar.

İki ölçüm arasında bir uyumsuzluk varsa, bu durum radyo darbelerinin zamanlamasını bozan üçüncü bir cisme (örneğin bir Truva yıldızına) işaret ediyordu.

Truva asteroitleri hakkında faydalı bilgiler içeren video. 

İkinci yöntemlerinde ise, sekiz farklı karadul ikili yıldız sisteminde kullandıkları ve radyo darbelerinin varış zamanlarını (TOA) izleyen NANOGrav’ın (Kuzey Amerika Kütle Çekim Dalgaları Nanohertz Gözlemevi) 15 yıllık veri setini kullandılar.

Bir sistemde Truva atı varsa, kararlı nokta etrafında “salınım” (veya yalpalama) yapar; bu da sistemin kütle merkezinin aynı frekansta salınmasına neden olur. Bu değişiklik, radyo sinyallerinin Dünya’ya ulaşma zamanlarındaki küçük farklılıklarla tespit edilebilir.

Bu nedenle “varış zamanı” olarak adlandırılır. Bu da istikrarsızlık yaratan üçüncü bir cismin radyo darbelerinin zamanlamasında ayarlamalara neden olduğunu gösterir. 

Araştırmacılar, toplam dokuz farklı sistemde iki farklı teknik kullanmalarına rağmen, herhangi bir Truva adasını kesin olarak tespit ettiklerini söyleyemediler.

NANOGrav veri setindeki iki sistemde, yanlış pozitif sinyaller olduğuna inandıkları, büyük olasılıkla ya ana pulsardan gelen rastgele gürültüden ya da verileri toplamak için kullanılan gözlemevlerinden biri olan Arecibo’nun geçiş izleme sınırlamalarından kaynaklanan sinyaller gördüler.

Bunun dışında, optik-radyo karşılaştırmasıyla test edilen sistem hariç, geri kalan yedi ikili pulsar sisteminin çevresinde Dünya kütlesinde bile hiçbir nesne bulunmadığını kesin olarak söylediler; bu sistemde ise bir Truva adasını en fazla 8 Jüpiter büyüklüğünde bir cisimle sınırlayabildiler.

Kendi Güneş sistemimizde bu cisimlerin yaygınlığı göz önüne alındığında, diğer sistemlerde tamamen yok sayılmaları erken olurdu. Kabul etmek gerekir ki, Dünya büyüklüğünde bir cismin yakalanması için kütle çekimsel olarak oldukça kararlı bir sisteme ihtiyaç duyulur.

Bu nedenle daha önce inceledikleri sistemlerde daha küçük cisimler bile olabilir. Gökbilimciler, bu ele geçirilmesi zor kozmik kaçak yolcuları aramak için, yakında yayınlanacak olan NANOGrav’ın 20 yıllık veri seti gibi daha birçok veri setini analiz etme fırsatına sahip olacaklar.