Pulsarlar Astrofiziği Yeni Bir Çağa Taşıyor

ABD Deniz Araştırma Laboratuvarı (NRL), uluslararası Fermi Geniş Alan Teleskobu İşbirliği ile birlikte yaklaşık 300 gama ışını pulsarının keşfedildiğini duyurdu. Bu duyuru, Fermi teleskopunun 2008’de piyasaya sürülmesinden 15 yıl sonra önemli bir başarıya işaret eden Üçüncü Gama Işını Pulsarları Katalogunda yapıldı. Fermi’nin fırlatıldığı sırada bilinen gama ışını pulsarı ondan azdı.

NRL Yüksek Enerji Astrofiziği ve Uygulamaları Bölüm Başkanı Ph.D. Paul Ray, “Bu önemli katalog üzerindeki çalışmalar grubumuzda yıllardır devam ediyor” dedi. “Bilim adamlarımız ve doktora sonrası araştırmacılarımız, kozmik saatler olarak kullanabileceğimiz bu egzotik yıldızlara ilişkin anlayışımızı ilerletme arayışımızın bir parçası olarak, bu yeni keşfedilen pulsarların çoğunun zamanlama davranışını ve spektrumunu hem keşfedebildi hem de analiz edebildi.”

Pulsarlar, büyük yıldızların yakıt kaynaklarını yakması ve kendi yerçekiminin içe doğru çekilmesine karşı koyamayacak hale gelmesiyle oluşur. Bu, yıldızın yoğun, dönen mıknatıslanmış bir yapıya dönüşmesiyle sonuçlanır. nötron yıldızı. Dönen manyetik alanları, ışığın en enerjik formu olan gama ışınlarının ışınlarını yayar. Bu ışınlar Dünya üzerinde gezinirken, oldukça hassas olan Fermi gama ışını teleskopu onların periyodik enerji darbelerini gözlemleyebilir. Fermi, 15 yılı aşkın veriyle alanı dönüştürdü pulsar araştırma.

Milisaniye Pulsarları ve Yerçekimi Dalgaları

NRL astrofizikçisi Ph.D. Matthew Kerr, “Bu gama ışınlarını kullanarak kaç milisaniyelik pulsarı (MSP) tespit edebildiğimiz konusunda çok heyecanlıyız” dedi. “Genç pulsarlar olarak başlayan bu nesneleri ikili sistemde inceleyebiliyoruz. Topaç gibi, sonunda yavaşladılar ve hareketsiz hale geldiler. Geçtiğimiz yüz milyonlarca yıl boyunca, ikili yoldaşları üzerlerine madde boşaltarak hızlarının yeniden artmasına neden oldu, bu da çok dramatik ve öncekinden çok daha hızlı bir şekilde bu pulsarları MSP’lere “geri dönüştürdü”. Bu yüksek hızlı MSP’ler artık Doğanın en hassas zaman tutucularından bazılarıdır.”

Kataloglanan pulsarların konumları Samanyolu’nun yukarıdan aşağıya görünümünde gösterilmektedir. Kırmızı ve turuncu semboller milisaniyelik pulsarları belirtirken yeşil ve mavi semboller genç, geri dönüştürülmemiş pulsarları gösterir. Bazı radyo sessiz pulsarların (mavi semboller) iyi ölçülmüş mesafeleri yoktur, dolayısıyla konumları yalnızca bu pulsarların yönünü gösterir. Kredi bilgileri: Reid; M.J; ve diğerleri; Harvard-Smithsonian Astrofizik Merkezi

Bilim insanları bu kozmik saatleri Pulsar Zamanlama Dizileri adı verilen deneylerde kullanıyor. Bilim insanları, darbelerin geldiği zamanlardaki küçük sapmaları arayarak uzay-zamandaki dalgalanmaları arayabildiler. olarak bilinen bu dalgalanmalar yerçekimi dalgalarıpulsarlar gibi çok büyük nesneler çok hızlı bir şekilde hızlandığında üretilir. Çok güçlü yerçekimsel dalga kaynakları, nötron yıldızları ve kara delikler gibi yoğun, kompakt nesnelerin dehşet verici bir çarpışmasına işaret ediyor.

Son zamanlarda, birkaç NRL araştırmacısının da aralarında bulunduğu birçok pulsar zamanlama dizisi işbirliği, muhtemelen süper kütleli kara deliklerin birleşmesinden kaynaklanan, çok düşük frekanslı yerçekimsel dalgalara ilişkin ilk ikna edici kanıtları yayınladı. NRL’de Ulusal Araştırma Konseyi Araştırma Görevlisi olan Thankful Cromartie, Ph.D., “Bunlar çok heyecan verici sonuçlar” dedi. “Bu düşük frekanslı yerçekimi dalgaları, büyük galaksilerin merkezlerine bakmamıza ve nasıl oluştuklarını daha iyi anlamamıza olanak tanıyor.”

Pratik Uygulamalar ve Gelecekteki Araştırmalar

Pulsar zamanlama dizisi sonuçlarının aynı zamanda önemli pratik uygulamaları da vardır. Uzay-zaman çarpıklıkları, pulsarları kritik navigasyon ve zamanlama için ne kadar hassas kullanabileceğimize dair bir sınır koyuyor. Pulsar tabanlı navigasyonda, bu dönen pulsarlar, pulsarlarla hemen hemen aynı rolü oynar. Küresel Konumlama Sistemi uydular bunu yapar, ancak biz onları Dünya’nın yörüngesinin çok ötesinde kullanabiliyoruz. Dr. Ray, “Artık nihai stabilite sınırının nerede olduğunu biliyoruz” dedi.

Fermi’nin gama ışını algılama yeteneklerinin kullanılması, pulsar zamanlama dizisi çalışması üzerinde de etkiye sahiptir. Dr. Kerr, “Daha önce, bir MSP bulduğumuzda, onu büyük teleskoplarla izlemeleri için radyo astronomlarına teslim etmek zorunda kalıyorduk” dedi. “Bulduğumuz şey, Fermi’nin bu yerçekimsel dalgaları sınırlayacak kadar hassas olduğu ve dünyaya giderken bir prizmadaki ışık gibi bükülen radyo dalgalarının aksine, gama ışınlarının doğrudan bize ateş ettiğidir. Bu, ölçümlerdeki potansiyel sistemik hataları azaltır.”

George Mason Üniversitesi’nden NRL’de çalışan bilim adamı Ph.D. Megan DeCesar’a göre, yeni çalışmanın en ilgi çekici yönü “örümcek” pulsarlarının dramatik artışıdır. DeCesar, “Örümcek pulsarları, isimlerini daha küçük eşlerini yiyen eklembacaklılardan alıyor” dedi. “Benzer bir şey, bir nötron yıldızı ve onun ikili arkadaşı birbirine çok yakın olduğunda ve MSP’nin “geri dönüşüm” süreci biraz kendini kaptırdığında meydana gelebilir. Pulsardan gelen yoğun radyasyon ve parçacık rüzgarı diğer yıldızın yüzeyini aşındırıyor ve sonuçta buharlaşan bir malzeme yumağı oluşuyor.”

Radyo gözlemleriyle karşılaştırıldığında, Fermi bu “örümcekleri” bulma konusunda özellikle ustadır; çünkü çoğu durumda, pulsar ışını eşlik eden yıldızın kalıntılarından geçerken radyo dalgaları gölgelenir. Ancak gama ışınları doğrudan geçebilir. DeCesar, “Örümcek sistemleri doğası gereği gama ışınları açısından daha parlak olsa da, onları incelemek onların kökenlerini ve Fermi ile yaptığımız keşiflerin bereketini anlamamıza yardımcı olacaktır” dedi.

Referans: DA Smith, S. Abdollahi, M. Ajello, M. Bailes, L. Baldini, J. Ballet, MG Baring, C. Bassa, J. Becerra tarafından yazılan “Gama-Işını Pulsarlarının Üçüncü Fermi Geniş Alan Teleskobu Kataloğu” Gonzalez, R. Bellazzini, A. Berretta, Bhattacharyya, E. Bissaldi, R. Bonino, E. Bottacini, J. Bregeon, P. Bruel, M. Burgay, TH Burnett, RA Cameron, F. Camilo, R. Caputo, PA Caraveo, E. Cavazzuti, G. Chiaro, S. Ciprini, CJ Clark, I. Cognard, A. Corongiu, P. Cristarella Orestano, M. Crnogorcevic, A. Cuoco, S. Cutini, F. D’Ammando , A. de Angelis, ME DeCesar, S. De Gaetano, R. de Menezes, J. Deneva, F. de Palma, N. Di Lalla, F. Dirirsa, L. Di Venere, A. Domínguez, D. Dumora, SJ Fegan, EC Ferrara, A. Fiori, H. Fleischhack, C. Flynn, A. Franckowiak, PCC Freire, Y. Fukazawa, P. Fusco, G. Galanti, V. Gammaldi, F. Gargano, D. Gasparrini, F Giacchino, N. Giglietto, F. Giordano, M. Giroletti, D. Green, IA Grenier, L. Guillemot, S. Guiriec, M. Gustafsson, AK Harding, E. Hays, JW Hewitt, D. Horan, X. Hou, F. Jankowski, RP Johnson, TJ Johnson, S. Johnston, J. Kataoka, MJ Keith, M. Kerr, M. Kramer, M. Kuss, L. Latronico, S.-H. Lee, D. Li, J. Li, B. Limyansky, F. Longo, F. Loparco, L. Lorusso, MN Lovellette, M. Lower, P. Lubrano, AG Lyne, Y. Maan, S. Maldera, RN Manchester , A. Manfreda, M. Marelli, G. Martí-Devesa, MN Mazziotta, JE McEnery, I. Mereu, PF Michelson, M. Mickaliger, W. Mitthumsiri, T. Mizuno, AA Moiseev, ME Monzani, A. Morselli, M. Negro, R. Nemmen, L. Nieder, E. Nuss, N. Omodei, M. Orienti, E. Orlando, JF Ormes, M. Palatiello, D. Paneque, G. Panzarini, A. Parthasarathy, M. Persic , M. Pesce-Rollins, R. Pillera, H. Poon, TA Porter, A. Possenti, G. Principe, S. Rainò, R. Rando, SM Ransom, PS Ray, M. Razzano, S. Razzaque, A. Reimer, O. Reimer, N. Renault-Tinacci, RW Romani, M. Sánchez-Conde, PM Saz Parkinson, L. Scotton, D. Serini, C. Sgrò, R. Shannon, V. Sharma, Z. Shen, EJ Siskind, G. Spandre, P. Spinelli, BW Stappers, TE Stephens, DJ Suson, S. Tabassum, H. Tajima, D. Tak, G. Theureau, DJ Thompson, O. Tibolla, DF Torres, J. Valverde, C Venter, Z. Wadiasingh, N. Wang, N. Wang, P. Wang, P. Weltevrede, K. Wood, J. Yan, G. Zaharijas, C. Zhang ve W. Zhu, 27 Kasım 2023, Astrofizik Dergisi.
DOI: 10.3847/1538-4357/acee67

Gama Işını Pulsarlarının Üçüncü Kataloğu Astrofizik Dergisi, Ek. Tutarlı formuyla gama ışını pulsarları hakkındaki en son bilgilerin derlendiği bu derlemenin bilim camiası için çok değerli olduğu kanıtlanmalıdır.