NASA’nın X-ışını teleskoplarıyla yapılan son gözlemler, gökbilimcileri şaşırtan güçlü ve kısa kozmik olaylar olan hızlı radyo patlamaları (FRB’ler) hakkında benzeri görülmemiş bilgiler sağladı. Bilim insanları galaksimizdeki bir magnetardan gelen hızlı radyo patlamasını inceleyerek bu fenomene ilişkin anlayışımızı ilerlettiler ve magnetar davranışındaki FRB’lerin nasıl oluşturulduğunu açıklayabilecek hızlı değişiklikleri ortaya çıkardılar. Kredi bilgileri: SciTechDaily.com
Ajansın iki X-ışını teleskopunu kullanan araştırmacılar, parlak, kısa bir radyo dalgası patlaması yayınlayan ölü bir yıldızın düzensiz davranışını yakınlaştırmayı başardılar.
Derin uzaydan gelen gizemli radyo dalgası patlamalarına neden olan şey nedir? Gökbilimciler bu soruya tek bir cevap vermeye bir adım daha yaklaşmış olabilirler. İki NASA X-ışını teleskopları yakın zamanda hızlı radyo patlaması olarak bilinen böyle bir olayı, meydana gelmesinden sadece birkaç dakika önce ve sonra gözlemledi. Bu benzeri görülmemiş görüş, bilim adamlarını bu aşırı radyo olaylarını daha iyi anlama yoluna sokuyor.
Her ne kadar saniyenin çok küçük bir kısmı kadar sürseler de, hızlı radyo patlamaları yaklaşık olarak Güneş’in bir yılda ürettiği kadar enerji açığa çıkarabilir. Işıkları aynı zamanda lazer benzeri bir ışın oluşturarak onları daha kaotik kozmik patlamalardan ayırıyor.
Hızlı Radyo Patlamalarının Kaynağı
Patlamalar çok kısa olduğu için nereden geldiklerini belirlemek genellikle zordur. 2020’den önce, kaynaklarına kadar takip edilenler kendi galaksimizin dışından geliyordu; bu da gökbilimcilerin onları neyin yarattığını göremeyeceği kadar uzaktaydı. Ardından, Dünya’nın ana galaksisinde, magnetar adı verilen son derece yoğun bir nesneden (patlamış bir yıldızın çökmüş kalıntılarından) kaynaklanan hızlı bir radyo patlaması patladı.
Magnetar Davranışını Anlamak
Ekim 2022’de, SGR 1935+2154 olarak adlandırılan aynı magnetar, başka bir hızlı radyo patlaması üretti; bu, NASA’nın Uluslararası Uzay İstasyonundaki NICER (Nötron Yıldızı İç Kompozisyon Gezgini) ve NuSTAR (Nükleer Spektroskopik Teleskop Dizisi) tarafından düşük çözünürlükte ayrıntılı olarak incelendi. Dünya yörüngesi. Teleskoplar magnetarı saatlerce gözlemledi ve hızlı radyo patlamasından önce ve sonra kaynak nesnenin yüzeyinde ve yakın çevresinde neler olup bittiğine dair kısa bir bakış yakaladı. 14 Şubat’ta dergide yayınlanan yeni bir çalışmada açıklanan sonuçlar DoğaNASA teleskoplarının evrendeki kısa ömürlü olayları gözlemlemek ve takip etmek için nasıl birlikte çalışabileceğinin bir örneğidir.
Bu sanatçının konseptinde, dönüşünün yavaşlamasına neden olacak bir fırlatma sırasında, bir magnetarın malzemeyi uzaya kaptırması tasvir ediliyor. Magnetarın güçlü, bükülmüş manyetik alan çizgileri (yeşil renkle gösterilmiştir), bir tür nötron yıldızı olan nesneden elektrik yüklü malzemenin akışını etkileyebilir. Kredi bilgileri: NASA/JPL-Caltech
Patlama, magnetarın aniden daha hızlı dönmeye başlamasıyla iki “aksaklık” arasında meydana geldi. SGR 1935+2154’ün yaklaşık 12 mil (20 kilometre) çapında olduğu ve saniyede yaklaşık 3,2 kez döndüğü tahmin ediliyor, bu da yüzeyinin yaklaşık 11.000 km/saat hızla hareket ettiği anlamına geliyor. Yavaşlatmak veya hızlandırmak önemli miktarda enerji gerektirecektir. Bu nedenle çalışma yazarları, aksaklıklar arasında magnetarın sadece dokuz saat içinde aksaklık öncesi hızının altına düştüğünü, yani bir magnetarda şimdiye kadar gözlemlenenden yaklaşık 100 kat daha hızlı yavaşladığını görünce şaşırdılar.
Tayvan’daki Ulusal Changhua Eğitim Üniversitesi’nden astrofizikçi ve yeni çalışmanın baş yazarı Chin-Ping Hu, “Genellikle, aksaklıklar meydana geldiğinde magnetarın normal hızına dönmesi haftalar veya aylar alır” dedi. “Açıkçası bu nesnelerde önceden düşündüğümüzden çok daha kısa zaman ölçeklerinde olaylar oluyor ve bu, radyo patlamalarının ne kadar hızlı oluşturulduğuyla ilgili olabilir.”
Magnetarların Fiziği
Magnetarların tam olarak nasıl hızlı radyo patlamaları ürettiğini anlamaya çalışan bilim insanları, dikkate alınması gereken birçok değişken.
Örneğin, magnetarlar (bir tür nötron yıldızıdır) o kadar yoğundur ki, maddelerinden bir çay kaşığının Dünya’daki ağırlığı yaklaşık bir milyar tondur. Bu kadar yüksek bir yoğunluk aynı zamanda güçlü bir çekim kuvveti anlamına da gelir: Tipik bir yere düşen bir marshmallow nötron yıldızı erken atom bombasının gücüyle çarpacaktı.
Güçlü yerçekimi, magnetar yüzeyinin düzenli olarak X-ışınları ve yüksek enerjili ışık patlamaları yayan uçucu bir yer olduğu anlamına gelir. 2022’de meydana gelen hızlı radyo patlamasından önce, magnetar, yüksek enerjili uzay teleskoplarının çevresel görüşünde gözlemlenen X-ışınları ve gama ışınları (hatta daha enerjik ışık dalga boyları) patlamaları salmaya başladı. Aktivitedeki bu artış, görev operatörlerinin NICER’ı işaret etmesine ve NuSTAR doğrudan magnetarın üzerinde.
Çalışmanın ortak yazarı, University of araştırma bilimcisi Zorawar Wadiasingh, “Bu aksaklıktan önce meydana gelen tüm X-ışını patlamaları, prensip olarak hızlı bir radyo patlaması yaratmaya yetecek enerjiye sahipti, ancak olmadı” dedi. Maryland, College Park ve NASA’nın Goddard Uzay Uçuş Merkezi. “Yani yavaşlama döneminde bir şeyler değişmiş gibi görünüyor, doğru koşullar oluştu.”
Hızlı radyo patlaması yaratmak için SGR 1935+2154’te başka ne olmuş olabilir? Bir faktör, magnetarın dış yüzeyinin katı olması ve yüksek yoğunluğun, iç kısmı süperakışkan adı verilen bir duruma ezmesi olabilir. Zaman zaman ikisi, dönen bir akvaryumun içinde çalkalanan su gibi, senkronizasyondan çıkabilir. Bu olduğunda, sıvı kabuğa enerji iletebilir. Makalenin yazarları, hızlı radyo patlamasını sonlandıran her iki aksaklığın nedeninin muhtemelen bu olduğunu düşünüyor.
İlk aksaklık magnetarın yüzeyinde bir çatlamaya neden olduysa, yıldızın iç kısmından volkanik bir patlama gibi uzaya malzeme salmış olabilir. Kütle kaybı dönen nesnelerin yavaşlamasına neden oluyor, dolayısıyla araştırmacılar bunun magnetarın hızlı yavaşlamasını açıklayabileceğini düşünüyor.
Gelecekteki Araştırmalar İçin Çıkarımlar
Ancak bu olaylardan yalnızca birini gerçek zamanlı olarak gözlemleyen ekip, bu faktörlerden (veya magnetarın güçlü manyetik alanı gibi diğer faktörlerden) hangisinin hızlı bir radyo patlamasının oluşmasına yol açabileceğini hala kesin olarak söyleyemez. Bazıları patlamayla hiç bağlantılı olmayabilir.
Goddard’da araştırmacı ve magnetarlar konusunda uzmanlaşmış NICER bilim ekibinin bir üyesi olan George Younes, “Hızlı radyo patlamalarını anlamamız açısından şüphesiz önemli bir şey gözlemledik” dedi. “Ama sanırım gizemi tamamlamak için hâlâ çok daha fazla veriye ihtiyacımız var.”
Referans: Chin-Ping Hu, Takuto Narita, Teruaki Enoto, George Younes, Zorawar Wadiasingh, Matthew G. Baring, Wynn CG Ho, Sebastien Guillot, Paul S. Ray, Tolga Güver tarafından yazılan “Bir magnetar hızlı radyo patlaması etrafında hızlı dönüş değişiklikleri” , Kaustubh Rajwade, Zaven Arzoumanian, Chryssa Kouveliotou, Alice K. Harding ve Keith C. Gendreau, 14 Şubat 2024, Doğa.
DOI: 10.1038/s41586-023-07012-5
Misyon Hakkında Daha Fazla Bilgi
Caltech tarafından yönetilen ve NASA’nın Güney Kaliforniya’daki Jet Propulsion Laboratuvarı tarafından, ajansın Washington’daki Bilim Misyon Müdürlüğü için yönetilen bir Küçük Kaşif görevi olan NuSTAR, Danimarka Teknik Üniversitesi ve İtalyan Uzay Ajansı (ASI) ile ortaklaşa geliştirildi. Uzay aracı Orbital Sciences Corp. tarafından Dulles, Virginia’da inşa edildi. NuSTAR’ın görev operasyon merkezi Kaliforniya Üniversitesi, Berkeleyve resmi veri arşivi, NASA’nın Goddard Uzay Uçuş Merkezi’ndeki Yüksek Enerji Astrofizik Bilim Arşivi Araştırma Merkezi’ndedir. ASI, görevin yer istasyonunu ve ayna veri arşivini sağlar. Caltech yönetiyor JPL NASA için.