En geç Mayıs 2027’de fırlatılmasının ardından, NASA’nın Roma Uzay Teleskobu birkaç günde bir gökyüzünün aynı bölgelerini inceleyecek. Araştırmacılar, iki nötron yıldızı veya bir nötron yıldızı ve bir kara delik çarpışıp birleştiğinde meydana gelen patlamalar olan kilonovaları tanımlamak için bu verileri çıkaracaklar. Bu çarpışmalar meydana geldiğinde, ortaya çıkan enkazın bir kısmı, ışık hızına yakın hareket eden jetler olarak fırlatılır. Kalan enkaz, altın ve platin gibi ağır elementler oluşturan sıcak, parlak, nötron açısından zengin bulutlar üretir. Roman’ın kapsamlı verileri, gökbilimcilerin bu olayların ne sıklıkta meydana geldiğini, ne kadar enerji yaydıklarını ve ne kadar yakın veya uzak olduklarını daha iyi belirlemelerine yardımcı olacaktır. Kredi: NASA, Joseph Olmsted (STScI)
Milyonlarca veya milyarlarca ışıkyılı uzaklıkta meydana gelen devasa çarpışmaları nasıl saptarsınız? İlk olarak, gökyüzünün geniş alanlarını inceleyerek. İkincisi, dünyanın dört bir yanındaki gözlemevleriyle ekip kurarak. Bilim adamları, iki nötron yıldızı veya bir nötron yıldızı ve bir kara delik çarpıştığında ve kısa bir süre yola çıktıklarında kilonova arıyorlar, ancak birleştikçe fantastik ışık ortaya çıkıyor. Böyle bir çarpışma, uzay-zamanda parlak ışık basamakları ve dalgalanmalar gönderen muazzam bir patlamaya neden olabilir.
Evrende bunun gibi kaç tane parlak patlama meydana geliyor? Henüz bilmiyoruz. Bugüne kadar sadece bir avuç kilonova adayı tespit edildi. NASA’nın yaklaşmakta olan Nancy Grace Roman Uzay Teleskobu, birkaç günde bir gökyüzünün aynı bölgelerini incelemeye ayarlandı; bu, araştırmacıların kilonova tespitlerini takip etmelerine ve hatta noktalarını belirlemelerine yardımcı olacak ve ideal olarak yeni bir bilginin “altına hücumunu” başlatacak.
En yoğun, en büyük kütleli yıldızlar -ki bunlar da süper küçüktür- çarpıştığında ne olur? Kilonova olarak bilinen parlak patlamalar gönderirler. Bu olayları evrenin doğal havai fişekleri olarak düşünün. Teorisyenler, hem yakın hem de uzak olmak üzere tüm evrende periyodik olarak meydana geldiklerinden şüpheleniyorlar. Bilim insanlarının yakında bu olağanüstü olayları takip etmeye ve hatta keşfetmeye yardımcı olacak ek bir gözlemevi olacak: NASA’nın Mayıs 2027’de fırlatılması planlanan Nancy Grace Roman Uzay Teleskobu.
Kilonovadaki kilit aktörler, süpernova patlamaları sırasında yerçekimi altında çöken yıldızların merkezi çekirdekleri olan nötron yıldızlarıdır. Her birinin güneşe benzer bir kütlesi vardır, ancak çapları yalnızca 10 kilometre kadardır.
Ve çarpıştıklarında, ışık hızına yakın hareket eden enkaz gönderirler. Bu patlamaların aynı zamanda altın, platin ve stronsiyum (gerçek havai fişeklere çarpıcı kırmızılarını veren) gibi ağır elementler oluşturduğu düşünülmektedir. Kilonovalar, bu elementleri uzayda fırlatarak, potansiyel olarak Dünya gibi karasal gezegenlerin kabuğunu oluşturan kayalara dönüşmelerine izin verir.
Astronomi topluluğu, 2017’deki bu olağanüstü kilonova olaylarından birini yakaladı. Ulusal Bilim Vakfı’nın Lazer İnterferometre Yerçekimi-Dalga Gözlemevi’ndeki (LIGO) bilim adamları, ilk olarak yerçekimi dalgaları olan iki nötron yıldızının çarpışmasını (uzay-zamandaki dalgalanmalar) tespit ettiler. Neredeyse aynı anda, NASA’nın Fermi Gama Işını Uzay Teleskobu, yüksek enerjili ışık tespit etti. NASA, olayı daha geniş bir teleskop filosu ile gözlemlemek için hızla döndü ve bir dizi görüntüde patlamanın genişleyen enkazının sönen parıltısını yakaladı.
Ancak bu örnekteki oyuncular, en azından astronomik terimlerle, “arka bahçemizde” pratik olarak çarpıştı. Sadece 130 milyon ışıkyılı uzaklıkta yer alırlar. Sürekli aktif olan evrenimizi işaret eden daha fazla kilonova -ve daha uzağa fırlatılmış pek çok- olmalı.
Kuzey Carolina, Durham’daki Duke Üniversitesi’nde fizik profesörü olan Daniel M. Scolnic, “Bu olayların oranını henüz bilmiyoruz” dedi. Scolnic, Roma dahil olmak üzere geçmiş, şimdiki ve gelecekteki gözlemevleri tarafından keşfedilebilecek kilonova sayısını tahmin eden bir araştırmaya öncülük etti. “Tespit ettiğimiz tek kilonova tipik mi? Bu patlamalar ne kadar parlak? Ne tür galaksilerde meydana geliyor?” Mevcut teleskoplar yeterince geniş alanları kapsayamaz veya daha uzak örnekleri bulmak için yeterince derin gözlem yapamaz, ancak bu Roma ile değişecek.
Daha fazla ve daha uzaktaki kilonovaları tespit etmek
Bu aşamada LIGO, nötron yıldızı birleşmelerini belirlemede lider konumdadır. Gökyüzünün tüm alanlarındaki yerçekimi dalgalarını algılayabilir, ancak en uzak çarpışmalardan bazıları tanımlanamayacak kadar zayıf olabilir. Roman, ekibi “doldurmaya” yardımcı olan tamamlayıcı nitelikler sunarak LIGO’nun arayışına katılmaya hazırlanıyor. Roman, gökyüzünün aynı bölgelerini tekrar tekrar tarayacak bir araştırma teleskopudur.
Ayrıca, Roman’ın görüş alanı, Hubble Uzay Teleskobu’nun kızılötesi görünümünden 200 kat daha büyüktür – LIGO’lar kadar geniş değil, ancak görüntü alan bir teleskop için çok büyük. Kadansı, araştırmacıların, ister yakın ister çok uzakta olsun, gökyüzündeki nesnelerin ne zaman parladığını veya karardığını tespit etmelerini sağlayacaktır.
Roman, araştırmacılara son derece uzak kilonovaları gözlemlemek için güçlü bir araç sağlayacak. Bu, uzayın genişlemesinden kaynaklanmaktadır. Milyarlarca yıl önce yıldızları terk eden ışık, zamanla kızılötesi ışık olarak bilinen daha uzun, daha kırmızı dalga boylarına gerilir. Roman, yakın kızılötesi ışığı yakalama konusunda uzmanlaştığından, çok uzaktaki nesnelerden gelen ışığı algılayacaktır. Ne kadar uzak?
Los Alamos, New Mexico’daki Los Alamos Ulusal Laboratuvarı’nda doktora sonrası araştırmacı olan Eve Chase, “Romalılar, ışığı Dünya’ya ulaşmak için yaklaşık 7 milyar yıl yol kat eden bazı kilonovaları görebilecek” dedi. Chase, kilonova ejektasındaki farklılıkların, Roman dahil gözlemevlerinden gözlemlemeyi umduğumuz şeyleri nasıl değiştirebileceğini simüle eden daha yeni bir çalışmaya öncülük etti.
Yakın kızılötesi ışığın ikinci bir faydası daha vardır: Bu kısa ömürlü patlamaları gözlemlemek için daha fazla zaman sağlar. Ultraviyole ve görünür ışık gibi daha kısa dalga boyları bir veya iki gün içinde gözden kaybolur. Yakın kızılötesi ışık bir hafta veya daha uzun süre toplanabilir. Araştırmacılar bunun nasıl çalışacağını görmek için verileri simüle ediyor. Chase, “Simüle edilmiş bir kilonova alt kümesi için, Roman, nötron yıldızı birleşmesinin gerçekleşmesinden iki haftadan fazla bir süre sonra gözlemleyebilecek” dedi. “Çok uzaktaki kilonovalara bakmak için mükemmel bir araç olacak.”
Yakında araştırmacılar kilonovaların nerede meydana geldiği ve bu patlamaların evrenin tarihinde ne sıklıkta meydana geldiği hakkında çok daha fazla şey öğrenecekler. Daha önce meydana gelenler bir şekilde farklı mıydı? Scolnic, “Roma, astronomi topluluğunun, bu patlamaların fiziği üzerine bir dizi yeni analizle birlikte nüfus çalışmaları yürütmeye başlamasına izin verecek.” Dedi.
Bir anket teleskopu muazzam bir olasılık ve ayrıca hassas makine öğrenimi gerektirecek bir ton veri sunar. Gökbilimciler, bu aramaları otomatikleştirmek için kod yazarak bu zorluğun üstesinden geliyorlar. Sonuç olarak, Roman’ın devasa veri setleri, araştırmacıların bugüne kadar kilonovalarla ilgili belki de en büyük gizemleri çözmelerine yardımcı olacak: İki nötron yıldızı çarpıştıktan sonra ne olacak? Tek bir nötron yıldızı, bir kara delik veya tamamen başka bir şey mi üretiyor? Roman ile, araştırmacıların önemli atılımlar yapmak için ihtiyaç duyduğu istatistikleri bir araya getireceğiz.
Alıntı: NASA’nın Roma teleskobu, patlamaları durdurmak için nasıl tarama yapacak (2022, 3 Kasım) 3 Kasım 2022’de https://phys.org/news/2022-11-nasa-roman-telescope-scan-explosions.html
Bu belge telif haklarına tabidir. Özel çalışma veya araştırma amaçlı herhangi bir adil işlem dışında, yazılı izin alınmadan hiçbir bölüm çoğaltılamaz. İçerik yalnızca bilgi amaçlı sağlanmıştır.