Bilgisayar simülasyonları ve astronomik verileri kullanan yeni araştırmalar, bazı uzun süreli gama ışını patlamalarının (GRB’ler), kara delikler oluşturan kozmik birleşmelerden kaynaklandığını ortaya çıkardı ve bu, onları yalnızca çöken yıldızlara atfeden önceki teorilere meydan okuyor. Bu buluş, GRB’lerin kökenlerine ilişkin daha kapsamlı bir anlayış sağlıyor.
Flatiron Enstitüsü’ndeki astrofizikçiler ve meslektaşları, son teknoloji ürünü bilgisayar simülasyonlarını kullanarak, kara deliklerin evrenin en enerjik patlamalarından bazılarını nasıl üretebileceğine dair resmimizi netleştirdiler.
Teorik hesaplamalarla birleştirilen son teknoloji bilgisayar simülasyonları, gökbilimcilerin evrenin en enerjik ve gizemli ışık gösterilerinden bazılarının (gama ışını patlamaları veya GRB’ler) kökenini daha iyi anlamalarına yardımcı oluyor. Yeni birleştirilmiş model, bazı uzun ömürlü GRB’lerin, bir bebek doğuran kozmik birleşmelerin ardından yaratıldığını doğruluyor Kara delik dev bir doğum materyali diskiyle çevrilidir.
Gökbilimciler daha önce, uzun GRB’ler üreten kara deliklerin genellikle büyük yıldızların çökmesi sonucu oluştuğunu düşünüyorlardı. Ancak yeni model, bunların, bir çift nötron yıldızı (büyük yıldızların yoğun, ölü kalıntıları) veya bir kara delik ve bir nötron yıldızı gibi iki yoğun nesnenin birleşmesiyle de ortaya çıkabileceğini gösteriyor. Bulgular, yakın zamanda gözlemlenen ve gökbilimcilerin çöken yıldızlarla bağlantılandıramadığı uzun GRB’leri açıklıyor.
Simülasyonun yaratıcıları sonuçlarını 29 Kasım’da sundular. Astrofizik Günlük Mektupları.
Bir kara delik ile bir maddenin nasıl birleştiğini gösteren bir simülasyon nötron yıldızı gama ışını patlamaları üreten güçlü jetler ve rüzgarlar üretebilir. Yeni bir çalışma, bu tür birleşmelerin fiziğini gama ışını patlamalarının gözlemlerine bağlayan bir çerçeve sunuyor. Çalışma, kara delikler ve nötron yıldızları gibi büyük nesnelerin birleşmesinin uzun süreli gama ışını patlamaları oluşturabileceğini buldu. Kredi bilgileri: Ore Gottlieb
Yeni çalışmanın başyazarı ve Flatiron Enstitüsü Hesaplamalı Astrofizik Merkezi’nde (CCA) araştırma görevlisi olan Ore Gottlieb, “Gözlemleri altta yatan fizikle birleştiren bulgularımız, gama ışını patlamaları alanındaki çözülmemiş birçok gizemi birleştirdi” diyor. ) New York’ta. “İlk kez GRB gözlemlerine bakabiliyoruz ve kara delik oluşmadan önce ne olduğunu biliyoruz.”
GRB’ler evrendeki en parlak ve en şiddetli olaylardan bazılarıdır. GRB’ler 1967’deki ilk tespitlerinden bu yana gökbilimcileri hem şaşırttı hem de şaşırttı. Onlarca yıl sonra bile, gama ışınlarının güçlü patlamalarını oluşturan kesin mekanizmalar belirsizliğini koruyor. Yıllar boyunca gökbilimciler iki farklı GRB popülasyonu fark ettiler; bazıları bir saniyeden kısa süren, diğerleri ise 10 saniye veya daha uzun süren. Araştırmacılar sonunda kısa GRB’lerin iki kompakt nesnenin birleşmesinden sonra fırlatılan jetlerden kaynaklandığını ve uzun GRB’lerin ise dönen büyük yıldızların çöküşü sırasında fırlatılan jetler nedeniyle oluşabileceğini belirlediler. Ancak geçtiğimiz yıl, olağandışı iki uzun GRB gözlemi, uzun GRB’lere neden olan tek şeyin çöken dev yaratıklar olmadığını ortaya koydu.
Bir kara delik ile bir nötron yıldızının birleşmesinin nasıl gama ışını patlamaları üreten güçlü jetler ve rüzgarlar oluşturabildiğini gösteren bir simülasyondan anlık görüntü. Yeni bir çalışma, bu tür birleşmelerin fiziğini gama ışını patlamalarının gözlemlerine bağlayan bir çerçeve sunuyor. Çalışma, kara delikler ve nötron yıldızları gibi büyük nesnelerin birleşmesinin uzun süreli gama ışını patlamaları oluşturabileceğini buldu. Kredi bilgileri: Ore Gottlieb
Gottlieb ve meslektaşları, devasa kompakt nesnelerin birleşmesinin GRB’leri nasıl tetikleyebileceğini test etmek için son teknoloji ürünü simülasyonlar yürüttüler. Yeni simülasyonların çalıştırılması aylar sürdü ve kısmen Flatiron Enstitüsü’nün süper bilgisayarlarından birinde gerçekleştirildi. Yeni simülasyonlar, iki kompakt nesne yakın yörüngede olduğunda başlıyor ve birleşme bölgesinden uzaklaşıncaya kadar jetleri takip ediyor. Bu yaklaşım araştırmacıların ilgili fizik hakkında daha az varsayımda bulunmasına olanak tanır. Bilim adamları, simülasyonları astronomik verilerden elde edilen kısıtlamalarla birleştirerek GRB’nin kökenleri için birleşik bir model oluşturdular.
Araştırmacılar, alışılmadık GRB’lerin iki kompakt nesne arasındaki birleşme sonrasında oluştuğunu belirledi. Birleşmeden sonra nesneler, uzun GRB’leri dışarı pompalayabilen büyük bir birikim diskiyle (manyetik olarak yüklü artık malzemeden hızla dönen bir çörek) çevrelenen bir kara delik oluşturur. Simülasyondan elde edilen bu bilgi, gökbilimcilerin yalnızca bu GRB’leri oluşturan nesneleri değil aynı zamanda onlardan önce gelenleri de anlamalarına yardımcı oluyor.
Bir kara delik ile bir nötron yıldızının birleşmesinin nasıl gama ışını patlamaları üreten güçlü jetler ve rüzgarlar oluşturabileceğini gösteren bir simülasyon. Yeni bir çalışma, bu tür birleşmelerin fiziğini gama ışını patlamalarının gözlemlerine bağlayan bir çerçeve sunuyor. Çalışma, kara delikler ve nötron yıldızları gibi büyük nesnelerin birleşmesinin uzun süreli gama ışını patlamaları oluşturabileceğini buldu. Kredi bilgileri: Ore Gottlieb
Gottlieb, “2022’de gözlemlenenlere benzer uzun bir GRB görürsek, bunun büyük diskli bir kara delikten geldiğini artık biliyoruz” diyor. “Ve çok büyük bir diskin olduğunu bilerek, artık iki ana nesnenin kütlelerinin oranını hesaplayabiliriz çünkü bunların kütle oranları diskin özellikleriyle ilişkilidir. Örneğin, eşit olmayan kütleli nötron yıldızlarının birleşmesi kaçınılmaz olarak uzun süreli bir GRB üretecektir.”
Bilim adamları, hangi nesnelerin kısa GRB’ler oluşturduğunu belirlemek için birleşik modeli kullanmayı umuyorlar. Model, bu patlamaların, daha küçük birikim disklerine sahip kara deliklerden kaynaklanabileceğini veya hiper kütleli nötron yıldızı olarak adlandırılan, yıldızın kararsız bir formu olan ve hızlı bir şekilde kara delik oluşturacak şekilde çöken, ancak kara delik oluşturmayan bir nesneden gelebileceğini öne sürüyor. kısa GRB’leri göndermeden önce. Bilim insanları, GRB’lerin daha fazla gözlemlenmesiyle, tüm GRB kökenlerini belirlemek için simülasyonlarını daha da geliştirebileceklerini umuyorlar. GRB gözlemleri nispeten nadir kalsa da, gökbilimciler Vera C. Rubin Gözlemevi 2025’in başlarında gözlem yapmaya başladığında çok daha fazlasını yakalamayı hedefliyor.
Gottlieb, “Farklı darbe sürelerinde GRB’lere ilişkin daha fazla gözlem elde ettikçe, bu olağanüstü olaylara güç veren merkezi motorları daha iyi araştırabileceğiz” diyor.
Referans: “Kompakt İkili Birleşmelerden Kısa ve Uzun Gama Işını Patlamalarının Birleşik Resmi” Yazan: Ore Gottlieb, Brian D. Metzger, Eliot Quataert, Danat Issa, Tia Martineau, Francois Foucart, Matthew D. Duez, Lawrence E. Kidder, Harald P. Pfeiffer ve Mark A. Scheel, 29 Kasım 2023, Astrofizik Günlük Mektupları.
DOI: 10.3847/2041-8213/ad096e