Bir sanatçının gama ışını patlaması GRB191221B izlenimi. Kredi: Urata ve diğerleri/Yu-Sin Huang/MITOS Science CO., LTD
Gama ışını patlamaları, kısa süreler için yoğun gama ışınları yayan, evrendeki en parlak patlamalardır. Bu patlamalar, büyük kütleli yıldızların ölümüyle üretilen uzun gama ışını patlamaları ile kısa veya uzun olarak kategorize edilir. Bu nedenle, evrenin evrimi hakkında gizli ipuçları sağlarlar.
Gama ışını patlamaları yalnızca gama ışınlarını değil, aynı zamanda radyo dalgalarını, optik ışığı ve X ışınlarını da yayar. Patlama enerjisinin yayılan enerjiye dönüştürülmesinin verimliliği yüksek olduğunda, yayılan enerjinin tamamı toplanarak patlamanın toplam enerjisi belirlenebilir. Ancak dönüşüm verimi düşük veya belirsiz olduğunda, yalnızca yayılan enerjinin ölçülmesi toplam patlama enerjisini hesaplamak için yeterli değildir.
Şimdi, astrofizikçilerden oluşan bir ekip, ışık polarizasyonunu kullanarak bir gama ışını patlamasının gizli enerjisini ölçmeyi başardı. Ekip, Tayvan’daki Ulusal Merkez Üniversitesi’nden ve MITOS Science CO., LTD’den Dr. Yuji Urata ve Tohoku Üniversitesi’nin Disiplinlerarası Bilimler için Frontier Araştırma Enstitüsü’nden (FRIS) Profesör Kenji Toma tarafından yönetildi.
Bulgularının detayları yakın zamanda dergide yayınlandı. Doğa Astronomisi.
Bir elektromanyetik dalga polarize olduğunda, bu dalganın salınımının bir yönde aktığı anlamına gelir. Yıldızlardan yayılan ışık polarize değilken, o ışığın yansıması polarizedir. Güneş gözlükleri ve ışık kalkanları gibi birçok günlük öğe, tek tip bir yönde hareket eden ışıkların parlamasını engellemek için polarizasyondan yararlanır.
Polarizasyon derecesinin ölçülmesine polarimetri denir. Astrofiziksel gözlemlerde, bir gök cisminin polarimetrisini ölçmek, parlaklığını ölçmek kadar kolay değildir. Ancak nesnelerin fiziksel koşulları hakkında değerli bilgiler sunar.
Ekip, 21 Aralık 2019’da (GRB191221B) meydana gelen bir gama ışını patlamasına baktı. Kullanmak Çok Büyük Teleskop Avrupa Güney Gözlemevi ve Atacama Büyük Milimetre/milimetre-altı Dizisi – dünyanın en gelişmiş optik ve radyo teleskoplarından bazıları – GRB191221B’den hızla solan emisyonların polarimetrisini hesapladılar. Daha sonra optik ve radyo polarizasyonlarını aynı anda başarıyla ölçtüler ve radyo polarizasyon derecesinin optik olandan önemli ölçüde daha düşük olduğunu buldular.
Toma, “İki dalga boyundaki polarizasyondaki bu fark, gama ışını patlamasının emisyon bölgesinin ayrıntılı fiziksel koşullarını ortaya koyuyor” dedi. “Özellikle, daha önce ölçülemeyen gizli enerjiyi ölçmemizi sağladı.”
Ekip, gizli enerjiyi hesaba katarken, toplam enerjinin önceki tahminlerden yaklaşık 3,5 kat daha büyük olduğunu ortaya çıkardı.
Ata yıldızın çekim enerjisini temsil eden patlama enerjisi ile bu rakamın ölçülebilmesi, yıldızların kütlelerinin belirlenmesinde önemli sonuçlara sahiptir.
Toma, “Ata yıldızın gerçek kütlelerinin ölçülerini bilmek, evrenin evrimsel tarihini anlamamıza yardımcı olacaktır” diye ekledi. “Uzun gama ışını patlamalarını tespit edebilirsek, evrendeki ilk yıldızlar keşfedilebilir.”
Referans: Yuji Urata, Kenji Toma, Stefano Covino, Klaas Wiersema, Kuiyun Huang, Jiro Shimoda, Asuka Kuwata, Sota Nagao, Keiichi Asada, Hiroshi Nagai, Satoko Takahashi, Chao-En Chung, Glen Petitpas, Kazutaka Yamaoka, Luca Izzo, Johan Fynbo, Antonio de Ugarte Postigo, Maryam Arabsalmani ve Makoto Tashiro, 8 Aralık 2022, Doğa Astronomisi.
DOI: 10.1038/s41550-022-01832-7