Bir nötron yıldızı tarafından desteklenen bir gama ışını patlamasının bir sanatçı izlenimi. Kredi bilgileri: Nuria Jordana-Mitjans
Birleşik Krallık’taki Bath Üniversitesi’nin yakın tarihli araştırmasına göre, gama ışını patlamalarının nedeni karadeliklerden ziyade yeni doğan süper kütleli yıldızlar olabilir.
Dünya yörüngesindeki uydular, Gama ışını patlamalarını (GRB’ler), milisaniyelerden yüzlerce saniyeye kadar süren son derece enerjik gama ışını radyasyonunun parlak flaşları olarak algıladılar. Bu yıkıcı patlamalar, Dünya’dan milyarlarca ışıkyılı uzaklıktaki uzak galaksilerde meydana geliyor.
İki nötron yıldızı çarpıştığında kısa süreli GRB adı verilen bir GRB türü üretilir. Güneşimizin kütlesini bir şehirden daha küçük bir boyuta sıkıştıran bu aşırı yoğun yıldızlar, uzay-zamanda dalgacıklar oluşturur. yerçekimi dalgaları son anlarında bir GRB’yi tetiklemeden hemen önce.
Şimdiye kadar uzay bilimcileri, bu tür enerjik ve kısa ömürlü patlamalara güç sağlayan ‘motorun’ her zaman yeni oluşturulmuş bir motordan gelmesi gerektiği konusunda büyük ölçüde hemfikirdi. Kara delik (yerçekiminin o kadar güçlü olduğu, hiçbir şeyin, ışığın bile ondan kaçamayacağı bir uzay-zaman bölgesi). Bununla birlikte, Birleşik Krallık’taki Bath Üniversitesi’nden Dr. Nuria Jordana-Mitjans liderliğindeki uluslararası bir astrofizik ekibi tarafından yapılan yeni araştırma, bu bilimsel ortodoksiye meydan okuyor.
Çalışmanın bulgularına göre, bazı kısa süreli GRB’ler, süper kütleli bir yıldızın (aksi takdirde nötron yıldızı kalıntı) bir kara delik değil.
Jordana-Mitjans şunları söyledi: “Bu tür bulgular, yeni doğan nötron yıldızlarının bazı kısa süreli GRB’lere ve onlara eşlik ettiği tespit edilen elektromanyetik spektrum boyunca parlak emisyonlara güç sağlayabildiğini doğruladıkları için önemlidir. Bu keşif, nötron yıldızı birleşmelerini ve dolayısıyla göklerde sinyal ararken yerçekimi dalgaları yayıcılarını bulmak için yeni bir yol sunabilir.”
Yarışan teoriler
Kısa süreli GRB’ler hakkında çok şey bilinmektedir. Gittikçe yaklaşan, sürekli hızlanan iki nötron yıldızının sonunda çarpışmasıyla hayata başlarlar. Ve jetli bir patlama, kaza mahallinden bir GRB oluşturan gama ışını radyasyonunu serbest bırakır ve ardından daha uzun ömürlü bir parlama meydana gelir. Bir gün sonra, patlama sırasında her yöne yayılan radyoaktif madde, araştırmacıların kilonova adını verdiği şeyi üretti.
Bununla birlikte, iki nötron yıldızı çarpıştıktan sonra tam olarak geriye ne kalır – çarpışmanın “ürünü” – ve sonuç olarak bir GRB’ye olağanüstü enerjisini veren güç kaynağı, uzun zamandır tartışma konusu olmuştur. Bilim adamları, Bath liderliğindeki çalışmanın bulguları sayesinde artık bu tartışmayı çözmeye daha yakın olabilirler.
Uzay bilimcileri iki teori arasında bölünmüş durumda. İlk teori, nötron yıldızlarının birleşerek son derece büyük kütleli bir nötron yıldızı oluşturduğunu, ancak bu yıldızın daha sonra bir saniyeden daha kısa bir sürede bir kara deliğe çöktüğünü öne sürüyor. İkincisi, iki nötron yıldızının daha az ağır ve daha uzun ömürlü bir nötron yıldızına yol açacağını iddia ediyor.
Yani astrofizikçileri onlarca yıldır iğneleyen soru şudur: Kısa süreli GRB’ler bir kara delikten mi yoksa uzun ömürlü bir nötron yıldızının doğumundan mı güç alır?
Bugüne kadar çoğu astrofizikçi, bir GRB üretmek için büyük nötron yıldızının neredeyse anında çökmesinin gerekli olduğu konusunda hemfikir olarak kara delik teorisini destekledi.
elektromanyetik sinyaller
Astrofizikçiler, ortaya çıkan GRB’lerin elektromanyetik sinyallerini ölçerek nötron yıldızı çarpışmalarını öğrenirler. Bir kara delikten gelen sinyalin, bir nötron yıldızı kalıntısından gelen sinyalden farklı olması beklenir.
Bu çalışma için keşfedilen GRB’den gelen elektromanyetik sinyal (adlı GRB 180618A), Dr. Jordana-Mitjans ve işbirlikçilerine, bu patlamaya bir kara delik yerine bir nötron yıldızı kalıntısının yol açmış olması gerektiğini açıkça ortaya koydu.
Dr. Jordana-Mitjans ayrıntılı olarak şunları söyledi: “Gözlemlerimiz ilk kez, orijinal nötron yıldızı çiftinin ölümünden sonra en az bir gün yaşamış hayatta kalan bir nötron yıldızından gelen çok sayıda sinyali vurguluyor.”
Bath’ta Ekstragalaktik Astronomi profesörü ve çalışmanın ortak yazarı Profesör Carole Mundell şunları söyledi: “Bu kısa gama ışını patlamasından çok erken optik ışığı yakalamaktan heyecan duyduk – öyle bir şey ki robotik bir teleskop kullanmadan yapmak hala büyük ölçüde imkansızdır. Ancak mükemmel verilerimizi analiz ettiğimizde, bunu GRB’lerin standart hızlı çöken kara delik modeliyle açıklayamadığımızı görünce şaşırdık.
“Keşfimiz, yüzbinlerce uzun ömürlü nötron yıldızından kara deliklere dönüşmeden önce sinyaller bulabileceğimiz Rubin Gözlemevi LSST gibi teleskoplarla gelecek gökyüzü araştırmaları için yeni umutlar açıyor.”
kaybolan kızıllık
Başlangıçta araştırmacıları şaşırtan şey, GRB 180618A’yı takip eden ardıl parlamadan gelen optik ışığın sadece 35 dakika sonra kaybolmasıydı. Daha ileri analizler, böyle kısa bir emisyondan sorumlu olan malzemenin, onu arkadan iten bir tür sürekli enerji kaynağı nedeniyle ışık hızına yakın bir hızla genişlediğini gösterdi.
Daha da şaşırtıcı olanı, bu emisyonun yeni doğmuş, hızla dönen ve milisaniyelik bir magnetar adı verilen yüksek derecede manyetize olmuş bir nötron yıldızının damgasını taşımasıydı. Ekip, GRB 180618A’dan sonraki magnetarın, yavaşlarken çarpışmadan kalan malzemeyi yeniden ısıttığını buldu.
GRB 180618A’da, magnetarla çalışan optik emisyon, klasik bir kilonovadan beklenenden bin kat daha parlaktı.
Referans: “A Short Gamma-Ray Burst from a Protomagnetar Remnant”, yazan N. Jordana-Mitjans, CG Mundell, C. Guidorzi, RJ Smith, E. Ramírez-Ruiz, BD Metzger, S. Kobayashi, A. Gomboc, IA Steele , M. Shrestha, M. Marongiu, A. Rossi ve B. Rothberg, 10 Kasım 2022, Astronomi Dergisi.
DOI: 10.3847/1538-4357/ac972b
Çalışma, Hiroko ve Jim Sherwin Yüksek Lisans Öğrencisi tarafından finanse edildi.