Nötron Yıldızları Çarpıştığında Mini Bir Büyük Patlama Gibi Patlarlar

O zaman bile, AT2017gfo adlı bir kilonova patlaması olan bu olayın bize yıllarca yetecek kadar bilimsel veri sağlayacağını biliyorduk. Ve öyle de oldu. Şimdi, bilim insanları kilonovanın meydana gelmesinden sonraki günleri ve ağır elementler furyasını doğuran şiddetli bir şekilde genişleyen ateş topunu yeniden yapılandırmak için birden fazla teleskoptan elde edilen verileri bir araya getirdiler.

Kopenhag Üniversitesi Niels Bohr Enstitüsü'nden astrofizikçi Albert Sneppen liderliğindeki araştırma ekibi, bunun tıpkı Büyük Patlama'da olduğu gibi, soğuyup birleşerek maddeye dönüşen sıcak bir parçacık çorbasıyla gelişen bir olay olduğunu söylüyor.

“Bu astrofiziksel patlama saat saat dramatik bir şekilde gelişiyor, bu nedenle tek bir teleskop tüm hikayeyi takip edemez. Tek tek teleskopların olaya bakış açısı Dünya'nın dönüşü tarafından engelleniyor,” diye açıklıyor Steppen.

“Ancak Avustralya, Güney Afrika ve Hubble Uzay Teleskobu'ndan elde edilen mevcut ölçümleri birleştirerek olayın gelişimini çok detaylı bir şekilde takip edebiliyoruz. Bütünün, tek tek veri setlerinin toplamından daha fazlasını gösterdiğini ortaya koyuyoruz.”

AT2017gfo gözlemlerinin gösterdiği büyüleyici bir şey de ağır elementlerin oluşumuydu. Pek çok element, çekirdek füzyon süreçlerinin atomları parçalayarak daha ağır olanları oluşturduğu yıldızların içinde oluşur.

Ancak bunun için bir sınır noktası vardır - yıldızlar demirden daha ağır elementleri kaynaştıramaz, çünkü bunu yapmak için gereken enerji füzyon tarafından üretilen enerjiden daha fazladır.

Daha ağır elementleri oluşturmak için süpernova patlaması gibi çok enerjik bir olay gerekir. AT2017gfo, nötron yıldızı kilonovalarının da üretken ağır element fabrikaları olduğunu gösterdi - patlama sırasında yayılan ışıkta astronomlar stronsiyum imzasını tespit etti.

Steppen ve meslektaşları bu analizi bir adım öteye taşıdılar. Birden fazla veri kümesini dikkatle inceleyerek, kilonovanın saat saat evrimini ve içinde r-süreci elementleri olarak bilinen ağır elementlerin oluşumunu gözlemleyebildiler.

İki nötron yıldızı çarpıştığında, patlayan nötron yıldızı bağırsaklarının ilk kilonovası son derece sıcaktır, milyarlarca derece, Büyük Patlama'nın ısısıyla karşılaştırılabilir. Bu sıcak, plazmatik ortamda elektronlar gibi temel parçacıklar serbestçe, bağlanmadan dolaşabilir.

Kilonova genişledikçe ve soğudukça, parçacıklar birbirlerini kapar ve atom haline gelirler. Araştırmacılara göre bu durum, Evren tarihinin erken dönemlerinde Yeniden Birleşme Çağı olarak bilinen döneme benziyor.

Büyük Patlama'dan yaklaşık 380.000 yıl sonra, Evren yeterince soğudu ve böylece ilkel plazma çorbasının içindeki parçacıklar birleşerek atomlara dönüşebildi. Plazma çorbası ışığın yayılmasına izin vermek yerine onu dağıtmıştı ve bu 'yeniden birleşme' ışığın nihayet Evren'de akabileceği anlamına geliyordu.

Nötron yıldızı kilonovada gözlemlenen birleşme süreci, Yeniden Birleşme Çağı'nda gerçekleştiğini düşündüğümüz sürece çok benzemektedir; bu da kilonovaların Evren'in erken dönemlerinin minyatür evrimini incelemek için güçlü bir laboratuvar olabileceğini düşündürmektedir.

Araştırmacılar ayrıca gelişen kilonovada stronsiyum ve itriyumun varlığını doğrulayarak, Evren'deki ağır elementlerin kaynağı olarak kilonova patlamalarını desteklemeyi başardılar.

Niels Bohr Enstitüsü'nden astrofizikçi Rasmus Damgaard, “Artık atom çekirdeği ve elektronların ışıma sonrası birleştiği anı görebiliyoruz” diyor.

“İlk kez atomların oluşumunu görüyoruz, maddenin sıcaklığını ölçebiliyoruz ve bu uzak patlamadaki mikro fiziği görebiliyoruz. Bu, bizi her yönden çevreleyen üç kozmik arka plan radyasyonuna hayran olmak gibi bir şey, ama burada her şeyi dışarıdan görebiliyoruz. Atomların doğum anından öncesini, doğum anını ve sonrasını görüyoruz.”

İşte metal budur.

Bu yazı SCIENCEALERT’ de yayınlanmıştır.