Pensilvanya Eyalet Üniversitesi’ndeki bilim insanları, nötron yıldızı çarpışmaları sonucu oluşan nötrinoların maddeyle kısa süreli etkileşime girebildiğini keşfetti. Bu keşif, bilim adamlarının altın ve uranyum gibi demirden daha ağır elementler üreten nötron yıldızı birleşmelerini daha iyi anlamalarına yardımcı olabilir.
Yüksüz olmaları ve düşük kütleye sahip olmaları nedeniyle “hayalet parçacıklar” olarak bilinen nötrinolar, maddeyle nadiren etkileşime girer. Bununla birlikte, nötron yıldızı birleşmelerinin bir sonucu olarak, nötron yıldızı arayüzünde sıkışıp ısınabilirler ve bu da onların madde ile yaklaşık iki ila üç milisaniye kadar kısa bir süre için etkileşime girmesine olanak tanır.
Nötron yıldızı birleşmeleri, iki yıldız birbirinin etrafında dönerek yerçekimsel dalgalar yayarak yörünge enerjisi kaybına ve yıldız çarpışmasına neden olduğunda meydana gelir. Bu olay, çevredeki elementlerin atomları tarafından “yakalanabilen” ve süper ağır elementler oluşturan bir nötron “sıçraması” yaratır.
Nötron yıldızları tek başına var olabilir, ancak bazen diğer nötron yıldızlarıyla ikili sistemler oluştururlar. Bu tür sistemlerde yıldızlar ortak bir kütle merkezi etrafında dönerek yerçekiminin etkisi altında yavaş yavaş birbirlerine yaklaşırlar. Yeterince yaklaştıklarında birleşip çarpışırlar ve galaksimizdeki tüm yıldızların toplamından daha fazla enerji yayan dev bir patlamaya neden olurlar.
Ekip, çarpışma olmasa bile, birincil nötron yıldızının kütlesini, gelgit kuvvetlerinin etkisi altında eşlik eden yıldıza aktarabildiğini gözlemledi. Yeterince kütle kaybettiğinde, kendi yerçekimi basıncının kuvveti altında kendini destekleme yeteneğini kaybeder.
Bir nötron yıldızı birleşmesi aynı zamanda milisaniye mertebesinde zaman ölçeklerinde Dünya’nınkinden milyarlarca kat daha güçlü bir manyetik alan yaratabilir. Bu tür olayların kısa gama ışını patlamaları yaratması muhtemeldir. Birleşmeler aynı zamanda ağır çekirdeklerin radyoaktif bozunumu nedeniyle neredeyse izotropik radyasyonun geçici kaynakları olan kilonovaların ortaya çıkmasına da yol açabilir.
İlk nötron yıldızı birleşmesi olayı, yerçekimi dalgaları ve elektromanyetik radyasyon kullanılarak 2017 yılında tespit edildi. Ancak bilim insanları, bu yöntemin, lantanitlerin (doğada bileşikler halinde oluşan ve serbest halde bulunmayan 15 kimyasal element dizisi) ve uzaydaki ağır elementlerin miktarını açıklamak için yeterli olduğundan şüpheliydiler. bunların oluşumunun başka kanalları da vardı.
Pensilvanya Eyalet Üniversitesi’ndeki bir ekip tarafından yapılan nötron yıldızı birleşme simülasyonları, yıldızların buluştuğu noktanın inanılmaz derecede sıcak ve yoğun hale geldiğini ve nötrinoların madde ile etkileşime girmesine olanak sağladığını gösterdi. Bu keşif, bilim adamlarının nötron yıldızı birleşmeleri sırasında meydana gelen fiziksel etkileşimleri ve bunların bu güçlü olaylardan gelen ışık sinyallerini nasıl etkilediğini daha iyi anlamalarına yardımcı olabilir.
“Bu aşırı olaylar fizik anlayışımızın sınırlarını zorluyor. Ekip lideri David Radice, “Modelleme, bu ekstrem olaylar hakkında bilgi edinmemize ve gelecekteki deneyler ve gözlemler için veri sağlamamıza olanak sağlamada önemli bir rol oynuyor” dedi.