Nötron yıldızı birleşmesinden elde edilen gözlemsel kanıtlar, tellür de dahil olmak üzere nadir ağır elementlerin üretimini ortaya çıkararak evrenin elemental kökenlerine ilişkin anlayışımızı ilerletti. Kredi bilgileri: SciTechDaily.com
Çığır açan keşif, gökbilimcileri demirden daha ağır elementlerin kökenine ilişkin gizemi çözmeye bir adım daha yaklaştırıyor.
Aralarında Clemson Üniversitesi astrofizikçisi Dieter Hartmann’ın da bulunduğu uluslararası bir gökbilimci ekibi, iki nötron yıldızının birleşmesiyle tetiklenen dehşet verici patlamanın ardından nadir ağır elementlerin oluştuğuna dair gözlemsel kanıtlar elde etti.
Devasa patlama, GRB230307A adlı bir gama ışını patlamasını serbest bıraktı; bu patlama, 50 yıllık gözlemlerdeki ikinci en parlak ve tipik bir gama ışını patlamasından yaklaşık 1000 kat daha parlaktı. GRB230307A ilk olarak şu kişi tarafından tespit edildi: NASA7 Mart 2023’te Fermi Gama Işını Uzay Teleskobu.
Kozmosun Gizemlerini Ortaya Çıkarmak
Uzaya şimdiye kadar fırlatılan en büyük ve en güçlü teleskop olan NASA’nın James Webb Uzay Teleskobu da dahil olmak üzere birçok uzay ve yer tabanlı teleskopu kullanan bilim insanları, gökyüzündeki gama ışını patlamasının kaynağını tespit edebildiler ve parlaklığının nasıl değiştiğini takip edebildiler. .
Toplanan bilgilerle araştırmacılar, patlamanın, Dünya’dan 1 milyar ışıkyılı uzaklıktaki bir galakside birleşerek bir kilonova oluşturan iki nötron yıldızının sonucu olduğunu belirledi. Araştırmacılar, dünyadaki en nadir elementlerden biri olan tellürün kanıtlarını gözlemlediler.
Çığır açan keşif, gökbilimcileri demirden daha ağır elementlerin kökenine ilişkin gizemi çözmeye bir adım daha yaklaştırıyor.
“Ben yüksek enerjili bir astrofizikçiyim. Patlamaları severim. Onlardan gelen gama ışınlarını seviyorum. Ama aynı zamanda ağır elementlerin nasıl oluştuğu gibi temel soruları da gerçekten önemseyen bir gökbilimciyim” dedi Hartmann.
Dieter Hartmann, Clemson Üniversitesi Fizik ve Astronomi Bölümü profesörü. Kredi bilgileri: Clemson Üniversitesi
Gama Işını Patlamaları: Yıldız Süreçlerine Açılan Pencereler
Gama ışını patlamaları (GRB’ler), saniyelerden dakikalara kadar süren, ışığın en enerjik formu olan gama ışını ışık patlamalarıdır. İlk GRB’ler 1960’larda nükleer testleri izlemek için inşa edilen uydular tarafından tespit edildi.
GRB’lerin farklı nedenleri vardır.
Uzun süreli GRB’lere, büyük bir yıldızın ömrünün sonuna ulaştığı ve bir ışık patlaması halinde patladığı nokta olan süpernovalar neden olur. Kısa süreli GRB’ler, kilonova olarak bilinen iki nötron yıldızının birleşmesinden veya bir yıldızın birleşmesinden kaynaklanır. nötron yıldızı ve bir Kara delik.
GRB230307A’nın etkisi 200 saniye sürmesine rağmen bilim insanları, sonradan oluşan ışıltının renginin kilonovanın bir işareti olan maviden kırmızıya dönüştüğünü gördü.
“Patlamanın kendisi aslında uzun süreli bir olaya işaret ediyordu ve normal bir süpernova tipi durum olması gerekirdi. Ancak alışılmadık özellikleri vardı. Hartmann, uzun patlamaların modellerine pek uymadığını söyledi. “İçinde tüm nükleer sentetik parmak izlerini barındıran bu radyoaktif bulutun, o kilonova gün batımı sonrası kızıllığının, ikili bir birleşmenin imzası olduğu ortaya çıktı. Heyecan, kısa patlamalar için beklediğimiz kimyasal bir parmak izini tanımlamak için Webb’i kullanmak ve onu uzun bir patlamanın içinde görmekten kaynaklanıyor.”
Nötron Yıldızı Birleşmelerinin Element Oluşumunda Rolü
Hartmann, Büyük Patlama’nın hidrojen ve helyum ürettiğini söyledi. Diğer tüm elementler yıldızlararası ortamdaki yıldızlar ve süreçler tarafından yapılmıştır.
“Bazıları patlayacak kadar büyük ve bu malzemeleri daha sonra yeni yıldızlar oluşturacak olan gazlı ortamlarına geri gönderiyorlar. Yani evrende bizi karbon, nitrojen, oksijen ve ihtiyacımız olan her şey açısından daha da zenginleştiren bir döngü var” dedi. “Yıldızlara evrenin kazanları diyoruz.”
Termonükleer reaksiyonlar veya füzyon yıldızların parlamasını sağlar. Hartmann, bunun art arda daha ağır elementlerin üretimine yol açtığını söyledi. Ancak iş ütülenmeye başladığında dışarı atılacak fazla enerji kalmadığını söyledi.
Peki altın ve uranyum gibi ağır elementler nereden geliyor?
“Ağır elementlerin özel kökenleri vardır. Baskın olan iki süreç vardır. Birine hızlı denir; diğerine yavaş denir. Hartmann, “R-sürecinin bu nötron yıldızı birleşmelerinde gerçekleştiğine inanıyoruz” dedi.
Teorileri Gözlemsel Kanıtlarla Doğrulamak
Teorik modelleme, kilonovaların tellür üretmesi gerektiğini, ancak spektral bir çizginin James Webb Uzay Teleskobu deneysel kanıt sağladı. Spektral çizgi, sürekli bir spektrum içindeki koyu veya parlak bir çizgidir. Atomlar veya iyonlar içindeki geçişler tarafından üretilir.
Hartmann, “Bunun oldukça güvenli bir kimlik olduğunu düşünüyoruz, ancak mahkemede söylenebilecekleri gibi makul şüphelerin ötesinde değil” dedi.
Araştırmanın ayrıntılı bulgularına bilimsel dergide yayınlanan “JWST tarafından gözlemlenen kompakt nesne birleşiminde ağır element üretimi” başlıklı makalede ulaşılabilir. Doğa.
Bu araştırma hakkında daha fazla bilgi için bkz:
Referans: Andrew J. Levan, Benjamin P. Gompertz, Om Sharan Salafia, Mattia Bulla, Eric Burns, Kenta Hotokezaka, Luca Izzo, Gavin P. Lamb, Daniele B tarafından yazılan “JWST tarafından gözlemlenen kompakt bir nesne birleşmesinde ağır element üretimi” Malesani, Samantha R. Oates, Maria Edvige Ravasio, Alicia Rouco Escorial, Benjamin Schneider, Nikhil Sarin, Steve Schulze, Nial R. Tanvir, Kendall Ackley, Gemma Anderson, Gabriel B. Brammer, Lise Christensen, Vikram S. Dhillon, Phil A. Evans, Michael Fausnaugh, Wen-fai Fong, Andrew S. Fruchter, Chris Fryer, Johan PU Fynbo, Nicola Gaspari, Kasper E. Heintz, Jens Hjorth, Jamie A. Kennea, Mark R. Kennedy, Tanmoy Laskar, Giorgos Leloudas , Ilya Mandel, Antonio Martin-Carrillo, Brian D. Metzger, Matt Nicholl, Anya Nugent, Jesse T. Palmerio, Giovanna Pugliese, Jillian Rastinejad, Lauren Rhodes, Andrea Rossi, Andrea Saccardi, Stephen J. Smartt, Heloise F. Stevance, Aaron Tohuvavohu, Alexander van der Horst, Susanna D. Vergani, Darach Watson, Thomas Barclay, Kornpob Bhirombhakdi, Elmé Breedt, Alice A. Breeveld, Alexander J. Brown, Sergio Campana, Ashley A. Chrimes, Paolo D’Avanzo, Valerio D ‘Elia, Massimiliano De Pasquale, Martin J. Dyer, Duncan K. Galloway, James A. Garbutt, Matthew J. Green, Dieter H. Hartmann, Páll Jakobsson, Paul Kerry, Chryssa Kouveliotou, Danial Langeroodi, Emeric Le Floc’h, James K. Leung, Stuart P. Littlefair, James Munday, Paul O’Brien, Steven G. Parsons, Ingrid Pelisoli, David I. Sahman, Ruben Salvaterra, Boris Sbarufatti, Danny Steeghs, Gianpiero Tagliaferri, Christina C. Thöne, Antonio de Ugarte Postigo ve David Alexander Kann, 25 Ekim 2023, Doğa.
DOI: 10.1038/s41586-023-06759-1
Hartmann’ın yanı sıra Amerika Birleşik Devletleri’ndeki çeşitli üniversitelerden araştırmacıların yanı sıra Hollanda, İngiltere, İtalya, Japonya, Danimarka, İspanya, İsveç, Avustralya, İrlanda, Fransa, Yeni Zelanda, Kanada, İsrail, İzlanda, Çek Cumhuriyeti ve Almanya katıldı.