Olağandışı, Uzun Süreli Gama Işını Patlaması, Altın, Uranyum Ve Diğer Ağır Metalleri Oluşturan Bu Güçlü Kozmik Patlamalar Hakkındaki Teorilere Meydan Okuyor

Araştırma Özeti, ilgi çekici akademik çalışmalar hakkında kısa bir özettir.

 

Büyük fikir

Boötes takımyıldızından yaklaşık bir dakika süren parlak bir gama ışını parlaması, yeni bir makalede açıkladığımız gibi bir kilonovadan geldi. Bu bulgu, gök bilimcilerin evrendeki en güçlü olaylardan bazıları hakkında bildiklerine meydan okuyor.

Olağandışı kozmik patlama, Neil Gehrels Swift gözlemevi tarafından 11 Aralık 2021'de uydu Dünya yörüngesinde dönerken tespit edildi. Gök bilimciler, başka teleskopları gökyüzünün bu büyük gama ışını patlamasının – GRB211211A olarak adlandırılan – geldiği kısmına doğrulttuklarında, kilonova olarak bilinen görünür ve kızılötesi bir ışık parıltısı gördüler. Bu patlamadan gelen ışığın belirli dalga boyları, ekibimizin, iki nötron yıldızının çarpışması ve birleşmesini olağandışı gama ışını patlamasının kaynağı olarak belirlemesine olanak sağladı.

Gama ışınları, elektromanyetik radyasyonun en enerjik şeklidir. Bir gama ışını patlaması, sadece birkaç saniye içinde, Güneş'in tüm yaşamı boyunca yayacağı miktarda enerjiyi dışarı püskürtür. Gama ışını patlamaları evrendeki en güçlü olaylardır ve gök bilimciler yalnızca iki kozmik senaryonun gama ışını patlamaları üretebileceğini düşünüyorlar.

En yaygın kaynaklar, Güneş'ten 30 ila 50 kat daha büyük yıldızların ölümleridir. Bu büyük yıldızlardan birinin yıkıcı bir şekilde yok olmasına süpernova denir. Yıldızlar patladıklarında, artakalan enkazı tüketen kara delikler oluştururlar. Bu kara delikler, ışık hızına yakın bir hızla hareket eden bir madde jeti ve elektromanyetik radyasyon yayar. Kara deliğin bu yüksek enerjili madde ve radyasyon akışını yaymaya başlamasından sonraki anlarda, jet dakikalarca sürebilen bir gama ışını patlaması üretir.

Olağandışı gama ışını patlaması, bu görüntüdeki daire içindeki küçük kırmızı noktadan kaynaklanmıştır. Grafik, patlamanın ne kadar parlak ve uzun süreli olduğunu gösterir. Uluslararası Gemini Gözlemevi/NOIRLab/NSF/AURA/M. Zamani/NASA/ESA/Eleonora Troja.

 

Kilonovalar, gama ışını patlamalarıyla ilişkili ikinci tür olaylardır. Kilonovalar, bir nötron yıldızı başka bir nötron yıldızıyla birleştiğinde veya bir kara delik tarafından tüketildiğinde meydana gelir. Nötron yıldızları oldukça küçük yıldızlardır - Güneş'in kütlesinin yaklaşık 1,4 ila 2 katı, ancak yalnızca düzinelerce mil genişliğinde.

Bu küçük, yoğun yıldızlardan ikisi bir kara delik oluşturmak üzere birleştiğinde, geride çok az madde bırakırlar. Bir kara deliğin bir süpernovadan sonra elde ettiği uzun süreli ziyafetle karşılaştırıldığında, kilonovalar kara deliği yalnızca bir veya en fazla iki saniye süren bir gama ışını patlamasıyla sonuçlanan bir atıştırmalıktan biraz daha fazlasıyla bırakır.

Gök bilimciler 20 yılı aşkın bir süredir kilonovaların kısa gama ışını patlamalarına, süpernovaların ise uzun patlamalara eşlik ettiğini düşündüler. Dolayısıyla ekibimiz Aralık 2021'deki bir dakikalık patlamada toplanan zengin veri ve görüntüleri incelemeye başladığında, bir süpernova görmeyi bekliyorduk. Şaşırtıcı bir şekilde, bir kilonova bulduk.

 

Neden önemli

Kilonovalar, altın, platin, iyot ve uranyum dahil, ağır metaller üreten kozmik fabrikalardır. Evrenin kimyasal bileşimini zenginleştirdikleri için kilonovalar, gezegenlerin ve yaşamın oluşumu için temel bileşenleri sağlamada kritik öneme sahiptir.

GRB211211A'nın uzun süresi, gama ışını patlamalarının süpernova ve kilonovalarla nasıl ilişkili olduğuna dair mevcut teorilerle çelişiyor. Bu bulgu, bizim gibi birçok gök bilimcinin hala bu güçlü ve önemli süreçleri anlamadığını gösteriyor ve evrenin ağır metalleri üretebilmesinin başka yolları olabileceğini öne sürüyor.

Kilonovalar, evrendeki birçok süreç için önemli olan ağır metallerin – altın, uranyum ve iyot gibi – üretilmesinden sorumludur.

 

Ne hala bilinmiyor

Bu ilginç olayla ilgili toplanan ilk görüntüler ve veriler, iki nötron yıldızının çarpışması sonucu oluşan bir kilonovaya benziyor. Ancak uzun süreli gama ışını patlamaları, tam olarak ne olduğu konusunda şüphe uyandırıyor. Katılımcılardan birinin inanılmaz derecede güçlü bir manyetik alana sahip nadir bir nötron yıldızı - magnetar adı verilir - olması muhtemeldir. Patlama, bir nötron yıldızının eşlik eden kara deliği tarafından parçalanmasının sonucu da olabilir. Veya gök bilimciler, daha önce bilinmeyen yeni bir yıldız çarpışmasına tanık olmuş olabilirler.

 

Sırada ne var

Gama ışını patlamaları üreten birkaç egzotik yıldız karşılaşması, elektromanyetik spektrumda birbirine çok benzer görünebilir. Ancak ürettikleri benzersiz kütleçekimsel dalga imzaları muammayı çözmenin anahtarı olabilir. Kütleçekimsel dalga dedektörleri LIGO, Virgo ve KAGRA, hepsi iyileştirmeler için çevrimdışı olduklarından GRB211211A'yı görmediler. 2023'te yeniden faaliyete başladıktan sonra uzun süreli bir gama ışını patlaması yakalayabilirlerse, kütleçekimsel dalga ve elektromanyetik verilerin birleşimi bu yeni keşfedilen olayın gizemini çözebilir.

 

Eleonora Troja, Astrofizik Doçenti, Roma Tor Vergata Üniversitesi ve Simone Dichiara, Astrofizik Yardımcı Araştırma Doçenti, Penn State

Bu makale The Conversation'da yayınlanmıştır.