Geçici olarak yığılan nötron yıldızlarının çekirdek soğumasının X-ışını verileriyle araştırılması
Probing core cooling of transiently accreting neutron stars with X-ray data
Yazar: KAIYISAIER TUERXUNMAIMAITI
Danışman: 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, 2024
Konu: Astronomi ve Uzay Bilimleri = Astronomy and Space Sciences

Özet:
Nötron yıldızları bilinen evrendeki en yoğun ve en gizemli astronomik nesnelerden biridir. Nötron yıldızları üzerine yapılan çalışmalar, özellikle de nötron yıldızlarının yumuşak X-ışını geçişindeki çekirdek soğuma süreçleri, nötron yıldızlarının fiziksel özellikleri ve maddenin yoğun ortamlardaki davranışları hakkında herhangi bir fizik laboratuvarında elde edemeyeceğimiz önemli bilgiler verebilir. Birçok fizikçi ve astronom nötron yıldızlarındaki nötrino emisyonu ve soğuma süreçlerini açıklamak için teorik modeller geliştirmek için büyük çaba sarf etmiştir. Bu tezde de nötron yıldızlarının basit soğuma modellerini önceki çalışmalara dayanarak incelenmektedir. Nötron yıldızı çekirdek soğuma süreçlerinin farklı alt sınıfları vardır ve bunlar nötron yıldızının yapısına, nötron yıldızı ortamının özelliklerine, parçacık etkileşimlerine, hal denklemlerine vb. bağlı olarak farklı parametrelerle ayırt edilir. Bu tezde, iki farklı zarf senaryosu (katalize edilmiş demir zarf ve tamamen yığılmış zarf) için süperakışkan olmayan nötron yıldızı çekirdeğindeki hızlı veya yavaş nötrino emisyonu baskın soğuma süreçlerine dayanan yumuşak X-ışın çiftlerindeki nötron yıldızı soğuma modellerini geliştirilmiştir. Her bir modelin farklı hata aralıklarına sahip farklı parametrelerle geldiğini dikkate alarak, bu hata aralıklarının modeller üzerindeki etkilerini hesaba katıp, tüm bu belirsizlikleri dikkate alan soğuma modelleri geliştirdi. Modelleri gözlemsel kaynaklarla karşılaştırmak için istatistiksel yöntemler kullanılmıştır ve demir zarf senaryosunda çalıştığımız yavaş nötrino emisyonu baskın soğuma süreçlerinin daha sıcak kaynaklara iyi bir uyum sağladığını bulduk.

Abstract:
Neutron stars are the densest and one of the most mysterious astronomical objects in the known universe. The studies of neutron stars, especially the core cooling processes of neutron stars in the soft X-ray transients, can give us important insights into the physical properties of neutron stars and the behavior of matter in dense environments, which we cannot obtain in any physics laboratory. Many physicists and astronomers have put enormous effort into developing theoretical models to explain the neutrino emission and cooling processes in neutron stars. We study simple cooling models of neutron stars based on previous work. There are different subclasses of neutron star core cooling processes, which are distinguished by different parameters based on the structure of the neutron star, properties of the neutron star environment, particle interactions, equations of state, and so on. In this thesis, we develop neutron star cooling models in soft X-ray transients based on fast and slow neutrino emission-dominated cooling processes in the non-superfluid neutron star core, for two different envelope scenarios: catalyzed iron envelope and fully accreted envelope. We consider that each specific model comes with different parameters with different error ranges, by taking the effects of these error ranges on the models into account, we develop cooling models that take into account all these uncertainties. We use statistical methods to compare the models with observational sources and we find that the slow neutrino emission-dominated cooling processes we studied in the iron envelope scenario provide a good fit to the hotter sources.