X-ışın gözlemleri kullanılarak nötron yıldızlarında r-mod osilasyonlarının genlikleri üzerine limitler
Limits on the amplitude of r-mode oscillations of neutron stars through X-ray observations
Yazar: TUĞBA BOZTEPE
Danışman: PROF. DR. TOLGA GÜVER ; DR. ÖĞR. ÜYESİ KAI OLIVER SCHWENZER
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Astronomi ve Uzay Bilimleri Ana Bilim Dalı / Astronomi ve Uzay Bilimleri Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Astronomi ve Uzay Bilimleri = Astronomy and Space Sciences
Dizin: Gravitasyonel dalgalar = Gravitational waves ; Nötron yıldızları = Neutron stars ; Salınım = Oscillation

Özet:
r-modlar, baskın kuvvetin Coriolis kuvveti olduğu ve özellikle yüksek hızlarda dönen yıldızlarda daha belirgin olarak gözlenen osilasyonlardır. 
Bu modlarda baskın kuvvet Coriolis kuvveti olduğu için modun frekansı yıldızın iç yapısından bağımsızdır fakat açısal hızının bir fonksiyonudur. Kütleçekimsel ışınım dönen tüm yıldızlarda bu modları kararsızlık kuşağına doğru iter, öte yandan yıldızın içindeki viskoz kuvvetler ise bu osilasyonu bozucu bir rol üstlenirler. Eğer yıldız yavaş dönüyorsa, kütleçekimsel ışınım için zaman ölçeği hep çok daha büyüktür ve yıldız kararlıdır. Hızlı dönen yıldızlarda ise, viskoz kuvvetler sıcaklığa bağlı olduğu için, yıldızın bu osilasyonlara karşı kararsızlığı sıcaklığın bir fonksiyonu olarak tanımlanmaktadır. X-ışın spektroskopisi, bu salınımların genliklerini sınırlamak için oldukça idealdir çünkü bu salınımların sönümlenmesi yıldızda ekstra bir ısı artışına sebep olur. Sonrasında ise r-mod kararsızlığı durur ve yıldız yavaşça tekrar soğumaya başlar. Yıldızda meydana gelen bu sıcaklık artışı X-ışın spektroskopisi ile incelenebilir. Bu kararsızlığın hızlı dönen sistemlerde, örneğin, yeni doğmuş nötron yıldızlarında veya düşük kütleli X-ışın çiftlerinin (DKXÇ'ler) üyelerinde ya da milisaniye pulsarlarında olması beklenir. DKXÇ'lerin gözlemlerine göre birçok kaynak, teorik olarak beklenen r-mod kararsızlık penceresinde yer almaktadır. Nötron yıldızlarında veya DKXÇ içindeki ısı iletimi ve soğuma karakteristikleri iç yapılarına bağlı olduğu için bize yıldızların iç yapısına dair önemli ipuçları sunmaktadır. Örneğin; dönme frekansı - sıcaklık düzlemindeki r-mod kararsızlık bölgesinin sınırı ve özellikle yıldızın son dönme frekansını belirleyen minimum - farklı iç kompozisyonlara sahip yıldızlar için çok farklıdır. Bu bağlamda literatürden yüksek dönme frekansına sahip potansiyel X-ışın milisaniye pulsarları veya DKXÇ'leri seçilerek tez kapsamında çalışılmıştır. Arşivden alınan X-ışın verilerinin analizi ile bu kaynakların yüzey sıcaklıklarına dair limitler sunulmuştur. Yapılan analizler, çalışılan kaynakların r-mode osilasyonları ve nötron yıldızlarının iç yapısı hakkında bilgi verecek niteliktedir.

Abstract:
R-modes are the oscillations observed especially in stars rotating at high speeds, where the dominant force is the Coriolis force. Since the dominant force in these modes is the Coriolis force, the frequency of the mode is independent of the internal structure of the star but is a function of its angular velocity. Gravitational radiation drives these modes towards the zone of instability in all rotating stars, while the viscous forces inside the star play a destructive role in this oscillation. If the star is spinning slowly, the time scale for gravitational radiation is always much larger and the star is stable. In fast rotating stars, the instability of the star against these oscillations is defined as a function of temperature, since the viscous forces depend on the temperature. The X-ray spectroscopy is ideal for limiting the amplitude of these oscillations because the damping of these oscillations causes an extra temperature increase in the star. Then the r-mode instability stops and the star slowly starts to cool again. This temperature rise in the star can be examined by X-ray spectroscopy. This instability is expected to occur in fast-spinning systems, for example, newborn neutron stars, or members of low-mass X-ray binaries (LMXBs), or millisecond pulsars. r-mode instability can affect any system. According to the observations of the LMXBs, many sources are located in the theoretically expected r-mode instability window. Since the heat transport and cooling characteristics in neutron stars or LMXBs are dependent on their internal structure, they provide us with important clues about the internal structure of stars. For instance; rotation frequency - the boundary of the r-mode zone of instability in the temperature plane, and especially the minimum that determines the final rotation frequency of the star, is very different for stars with different internal compositions. In this context, potential X-ray millisecond pulsars or LMXBs with high rotation frequency from the literature will be selected and studied within the scope of the thesis. By analyzing the X-ray data taken from the archive, it was attempted to set boundaries on the surface temperatures of these sources. As a result of the analyzes to be made, it is aimed to examine the r-mode oscillations and internal structure of the studied sources.