Uluslararası İkizler Gözlemevi, gama ışını patlamasının sonuçlarını araştırdıktan sonra nötron yıldızlarının çarpışmasına dair şaşırtıcı kanıtlar ortaya çıkardı.
Uzayda ve Dünya’da çok sayıda teleskop kullanan iki bağımsız gökbilimci ekibi, uzun bir gama ışını patlamasının (GRB) sonrasını araştırırken, bir kilonovanın beklenmedik özelliklerini ortaya çıkardı. Bu, çarpışan nötron yıldızlarının tetiklediği devasa patlamadır. Bu keşif, uzun GRB’lerin yalnızca büyük yıldızların ömrünün sonundaki patlamaları olan süpernovalardan geldiğine dair yaygın teoriye meydan okuyor.
Gama ışını patlamaları (GRB’ler), Evrendeki en enerjik patlamalardır. Uzun ve kısa olmak üzere iki çeşidi vardır. Birkaç saniye ile bir dakika arasında değişen uzun GRB’ler, Güneşimizin kütlesinin en az 10 katı olan bir yıldızın bir süpernova olarak patlamasıyla oluşur. İki saniyeden daha kısa süren kısa GRB’ler, iki nötron yıldızı veya bir nötron yıldızı ve bir kara delik gibi iki kompakt nesnenin bir kilonova oluşturmak için çarpışmasıyla meydana gelir.
İki bağımsız astronom ekibi, 2021’de tespit edilen uzun bir GRB’nin sonuçlarını gözlemlerken, bir süpernovanın beklenen sinyali yerine bir nötron-yıldız birleşmesinin şaşırtıcı işaretlerini buldu. Bu şaşırtıcı sonuç, bir kilonovanın uzun bir GRB ile ilk kez ilişkilendirilmesine işaret ediyor ve bu olağanüstü güçlü patlamalara ilişkin anlayışımıza meydan okuyor.
Hubble Uzay Teleskobu ile çekilmiş bir görüntünün üzerine bindirilen bu İkizler Kuzeyi görüntüsü, uzun bir GRB (GRB 211211A) tarafından üretilen bir kilonovanın yakın kızılötesi kızıl ötesi parlamasını gösteriyor. Bu keşif, uzun GRB’lerin yalnızca büyük yıldızların ömrünün sonundaki patlamaları olan süpernovalardan geldiğine dair yaygın teoriye meydan okuyor. Kredi: Uluslararası İkizler Gözlemevi/NOIRLab/NSF/AURA/M. zamani; NASA/ESA
Bu keşfi duyuran ilk ekip, bir doktora öğrencisi olan Jillian Rastinejad tarafından yönetildi. kuzeybatı Üniversitesi. Rastinejad ve meslektaşları bu şaşırtıcı keşfi, NSF’nin NOIRLab’ı tarafından işletilen Uluslararası Gemini Gözlemevi’nin bir parçası olan Hawai’i’deki Gemini North teleskopunun yardımıyla yaptılar. İkizler Kuzey gözlemleri, GRB’nin kesin konumunda, bu olayla ilişkili bir kilonovanın ilk ikna edici kanıtını sağlayan, belirgin bir yakın-kızılötesi ardıl parlamayı ortaya çıkardı.” width=”777″ height=”437″ src=”https://scitechdaily.com/images/Artists-Impression-of-Colliding-Neutron-Stars-777×437.jpg 777w,https://scitechdaily.com/images/Artists-Impression-of-Colliding-Neutron-Stars-400×225.jpg 400w,https://scitechdaily.com/images/Artists-Impression-of-Colliding-Neutron-Stars-768×432.jpg 768w,https://scitechdaily.com/images/Artists-Impression-of-Colliding-Neutron-Stars-1536×864.jpg 1536w,https://scitechdaily.com/images/Artists-Impression-of-Colliding-Neutron-Stars-2048×1152.jpg 2048w,https://scitechdaily.com/images/Artists-Impression-of-Colliding-Neutron-Stars-180×101.jpg 180w,https://scitechdaily.com/images/Artists-Impression-of-Colliding-Neutron-Stars-260×146.jpg 260w,https://scitechdaily.com/images/Artists-Impression-of-Colliding-Neutron-Stars-373×210.jpg 373w,https://scitechdaily.com/images/Artists-Impression-of-Colliding-Neutron-Stars-120×67.jpg 120w” ezimgfmt=”rs rscb2 src ng ngcb2 srcset” data-ezsrc=”https://scitechdaily.com/images/Artists-Impression-of-Colliding-Neutron-Stars-777×437.jpg”/>
Rastinejad’ın ekibi Gemini tespitlerini derhal bir Gama Işın Koordinat Ağı (GCN) Genelgesinde bildirdi.
Dünyanın dört bir yanındaki gökbilimciler, GRB 211211A adlı bu patlama hakkında ilk olarak, güçlü bir gama ışını parlaması tarafından yakalandığında uyarıldı. NASANeil Gehrels Swift Gözlemevi ve Fermi Gama-ışını Uzay Teleskobu. İlk gözlemler, GRB’nin Dünya’dan yalnızca bir milyar ışıkyılı uzaklıkta, alışılmadık bir şekilde yakınlarda olduğunu ortaya çıkardı.
Şili’deki Gemini Güney teleskobu da dahil olmak üzere bir dizi gözlem kullanarak GRB’nin sonradan parlamasını inceleyen ve bağımsız olarak uzun GRB’nin bir kilonovadan geldiği sonucuna varan Roma Tor Vergata Üniversitesi’nden bir astronom olan Eleonora Troja ile röportaj.
GRB’lerin çoğu uzak, erken Evren’den kaynaklanır. Tipik olarak, bu nesneler o kadar eski ve uzaklara savrulur ki, ışıklarının Dünya’ya ulaşması için altı milyar yıldan fazla bir süre seyahat etmesi gerekirdi. Şimdiye kadar kaydedilen en uzak GRB’den gelen ışık, Dünya’da tespit edilmeden önce yaklaşık 13 milyar yıl yol kat etti.[2] Bu yeni keşfedilen GRB’nin göreceli yakınlığı, gökbilimcilerin çeşitli yer ve uzay tabanlı teleskoplarla dikkat çekici derecede ayrıntılı takip çalışmaları yapmalarını sağladı.
Rastinejad, “Gökbilimciler genellikle kilonova avlarken kısa GRB’leri araştırırlar” dedi. “Bu daha uzun süreli patlama bizi cezbetti çünkü o kadar yakındı ki ayrıntılı olarak inceleyebildik. Gama ışınları da önceki, gizemli süpernovasız uzun GRB’ninkilere benziyordu.”
Kilonovaların benzersiz bir gözlemsel imzası, görünür ışıktaki parlaklıklarına kıyasla yakın kızılötesi dalga boylarındaki parlaklıklarıdır. Parlaklıktaki bu fark, görünür ışığı etkili bir şekilde bloke eden, ancak daha uzun dalga boylu kızılötesi ışığın engellenmeden geçmesine izin veren kilonova tarafından fırlatılan ağır elementlerden kaynaklanmaktadır. Bununla birlikte, yakın kızılötesinde gözlem yapmak teknik olarak zordur ve Dünya üzerindeki ikiz Gemini teleskopları gibi yalnızca bir avuç teleskop bu kilonovayı bu dalga boylarında algılayacak kadar hassastır.
Northwestern Üniversitesi’nde doktora öğrencisi olan Jillian Rastinejad ve meslektaşları, Gemini North teleskopunu kullanarak GRB’nin kesin konumunda belirgin bir yakın-kızılötesi parlamayı ortaya çıkardı ve bu olayla ilişkili bir kilonovanın ilk ikna edici kanıtını sağladı.
Rastinejad, “Hassasiyeti ve bizim hızlı yanıt vermemiz sayesinde Gemini, yakın kızılötesinde bu kilonovayı ilk tespit eden kişi oldu ve bizi bir nötron yıldızı birleşmesini gözlemlediğimize ikna etti” dedi. “Gemini’nin çevik yetenekleri ve çeşitli araçları, her gecenin gözlem planını bir önceki gecenin sonuçlarına göre uyarlamamıza olanak tanıyarak, hedefimizin gözlemlenebilir olduğu her dakikadan en iyi şekilde yararlanmamızı sağlıyor.”
Roma Tor Vergata Üniversitesi’nden bir astronom olan Eleonora Troja liderliğindeki başka bir ekip, Şili’deki Gemini Güney teleskobu da dahil olmak üzere farklı bir dizi gözlem kullanarak gün batımını bağımsız olarak inceledi.[3] ve bağımsız olarak, uzun GRB’nin bir kilonovadan geldiği sonucuna vardı.
Troja, “Bu olayı sadece bize çok yakın olduğu için gözlemleyebildik” dedi. “Kozmik arka bahçemizde bu kadar güçlü patlamaları gözlemlememiz çok nadirdir ve her gözlemimizde Evrendeki en uç cisimler hakkında bilgi ediniriz.”
Bağımsız veri kümeleriyle çalışan iki farklı bilim insanı ekibinin her ikisinin de bu GRB’nin kilonova doğası hakkında aynı sonuca varması, bu yoruma güven veriyor.
Troja, “Kinova yorumu, uzun GRB’ler hakkında bildiğimiz her şeyden o kadar uzaktı ki kendi gözlerimize inanamadık ve diğer tüm olasılıkları test etmek için aylar harcadık” dedi. “On yıllık paradigmamızın gözden geçirilmesi gerektiğini ancak diğer her şeyi göz ardı ettikten sonra anladık.”
Bu keşif, kilonova ve GRB’leri anlamamıza katkıda bulunmanın yanı sıra gökbilimcilere Evren’deki altın ve diğer ağır elementlerin oluşumunu incelemek için yeni bir yol sağlıyor. Kilonovalardaki aşırı fiziksel koşullar altın, platin ve toryum gibi ağır elementler üretir. Gökbilimciler artık uzun süreli bir gama ışını patlamasının ardından bir kilonovanın imzasını arayarak ağır elementler oluşturan bölgeleri belirleyebilirler.
Rastinejad, “Bu keşif, Evrenin hiçbir zaman tam olarak anlaşılmadığının açık bir hatırlatıcısıdır” dedi. “Gökbilimciler genellikle, GRB’lerin kökenlerinin, GRB’lerin ne kadar uzun olduklarına göre tanımlanabileceğini kabul ederler, ancak bu keşif bize, bu şaşırtıcı olaylar hakkında anlaşılması gereken daha çok şey olduğunu gösteriyor.”
Ulusal Bilim Vakfı Direktörü Sethuraman Panchanathan, “NSF, kozmik evrime yeni bir pencere açan bu yeni ve heyecan verici keşif için bilim ekiplerini tebrik ediyor” dedi. “Uluslararası İkizler Gözlemevi, yenilik ve ortaklık yoluyla tüm bilimsel topluluğa açık, güçlü ve çevik kaynaklar sunmaya devam ediyor.”
Bu araştırma hakkında daha fazla bilgi için, Olağandışı Gama Işını Patlaması Tarafından Ortaya Çıkan Tespit Edilmemiş Hibrit Nötron Yıldızı Birleşmesi Olayı’na bakın.
Uluslararası İkizler Gözlemevi, Amerika Birleşik Devletleri Ulusal Bilim Vakfı aracılığıyla, Kanada Ulusal Araştırma Konseyi aracılığıyla Kanada, Agencia Nacional de Investigación y Desarrollo aracılığıyla Şili, Ministério da Ciência, Tecnologia aracılığıyla Brezilya dahil olmak üzere altı ülkenin ortaklığıyla işletilmektedir. e Inovações, Arjantin, Ministerio de Ciencia, Tecnología e Innovación aracılığıyla ve Kore, Kore Astronomi ve Uzay Bilimleri Enstitüsü aracılığıyla. Bu Katılımcılar ve Gemini’ye düzenli erişimi olan Hawaii Üniversitesi’nin her biri, yerel kullanıcılarını desteklemek için Ulusal İkizler Ofisi’ne sahiptir.
notlar
- Rastinejad ve meslektaşları, Nordik Optik Teleskopu kullanarak patlamanın ilk takip gözlemlerini yaptılar. Kritik İkizler Kuzey gözlemlerinin ardından, solmakta olan kilonova gözlemlerine Karl G. Jansky Çok Büyük Dizi, Calar Alto Gözlemevi ve MMT Gözlemevi ile devam ettiler ve daha sonra Büyük Dürbünlü Teleskop, WM Keck Gözlemevi ile gözlemler elde ettiler. Gran Telescopio Canarias ve NASA/ESA Hubble uzay teleskobu.
- Dünya’ya ulaşmak için yaklaşık 13 milyar yıl yol kat eden ışığın kırmızıya kayması (z) yaklaşık 7 olacaktır. Evrenin hızlanan genişlemesi nedeniyle bu, bugün kabaca 24,5 milyar ışıkyılı mesafeye eşit olacaktır. Büyük kırmızıya kaymalardan, 1’den büyük olanlardan ve kozmik olarak uzak nesnelerden bahsederken, ışık yılı cinsinden bir mesafe yerine ışığın kaç milyar yıl kat ettiğini belirtmek daha doğrudur.
- Troja ve meslektaşları ilk olarak Devasthal Optik Teleskobu, Araştırma ve Korkunç Patlamalar için Çok Renkli Görüntüleme Teleskopları ve Calar Alto Gözlemevi ile bu olayın ardından gelen parlamayı gözlemlediler. NASA/ESA Hubble Uzay Teleskobu ile ana galaksinin gözlemlerini elde ettiler.
Referanslar:
Jillian C. Rastinejad, Benjamin P. Gompertz, Andrew J. Levan, Wen-fai Fong, Matt Nicholl, Gavin P. Lamb, Daniele B. Malesani, “350 Mpc’de uzun süreli bir gama ışını patlamasının ardından bir kilonova”, Anya E. Nugent, Samantha R. Oates, Nial R. Tanvir, Antonio de Ugarte Postigo, Charles D. Kilpatrick, Christopher J. Moore, Brian D. Metzger, Maria Edvige Ravasio, Andrea Rossi, Genevieve Schroeder, Jacob Jencson, David J Sand, Nathan Smith, José Feliciano Agüí Fernández, Edo Berger, Peter K. Blanchard, Ryan Chornock, Bethany E. Cobb, Massimiliano De Pasquale, Johan PU Fynbo, Luca Izzo, D. Alexander Kann, Tanmoy Laskar, Ester Marini, Kerry Paterson, Alicia Rouco Escorial, Huei M. Sears ve Christina C. Thöne, 7 Aralık 2022, Doğa.
DOI: 10.1038/s41586-022-05390-w
E. Troja, CL Fryer, B. O’Connor, G. Ryan, S. Dichiara, A. Kumar, N. Ito, R. Gupta, R “Yoğun nesnelerin birleşmesinden oluşan yakındaki bir uzun gama ışını patlaması” . Wollaeger, JP Norris, N. Kawai, N. Butler, A. Aryan, K. Misra, R. Hosokawa, KL Murata, M. Niwano, SB Pandey, A. Kutyrev, HJ van Eerten, EA Chase, Y.- D. Hu, MD Caballero-Garcia, AJ Castro-Tira, 7 Aralık 2022, Doğa.
DOI: 10.1038/s41586-022-05327-3