Gama ışını patlamaları, evrendeki en parlak patlamalardır. Gökbilimciler, bu animasyonda gösterildiği gibi, büyük bir yıldızın çekirdeğinin nükleer yakıtı bittiğinde, kendi ağırlığı altında çöktüğünde ve bir kara delik oluşturduğunda en çok meydana geldiğini düşünüyor. Kara delik daha sonra neredeyse ışık hızıyla çökmekte olan yıldız boyunca delip geçen parçacık jetlerini çalıştırır. Bu jetler, uzaya akarken X-ışınları ve gama ışınları (macenta) yayarak yıldızı delip geçer. Daha sonra, ölüme mahkûm edilmiş yıldızı çevreleyen malzemeye dalarlar ve yavaş yavaş kaybolan çok dalga boylu bir son parlama üretirler. Bu jetlerden birini kafa kafaya ne kadar yakın görürsek, o kadar parlak görünür. Kredi: NASA’nın Goddard Uzay Uçuş Merkezi
9 Ekim 2022 Pazar günü, güneş sisteminden o kadar olağanüstü yoğun bir radyasyon dalgası geçti ki gökbilimciler onu hemen TEKNE, yani tüm zamanların en parlakı olarak adlandırdı.
Kaynak, evrendeki en güçlü patlama sınıfı olan bir gama ışını patlamasıydı (GRB).
Patlama, çok sayıda uzay aracındaki dedektörleri tetikledi ve dünyanın dört bir yanındaki gözlemevleri izledi. Tüm bu verileri taradıktan sonra, gökbilimciler artık onun ne kadar parlak olduğunu tanımlayabilir ve bilimsel etkisini daha iyi anlayabilirler.
Hubble Uzay Teleskobu’nun Geniş Alan Kamerası 3, TEKNE GRB’nin ve ana galaksisinin, patlamanın sağ üst köşesine uzanan bir ışık şeridi olarak neredeyse yandan görülen kızılötesi artalan ışığını (daire içine alınmış) ortaya çıkardı. Bu bileşik, patlamadan bir ve iki ay sonra, 8 Kasım ve 4 Aralık 2022’de çekilen görüntüleri içeriyor. Parlaklığı göz önüne alındığında, patlamanın son parlaması teleskoplar tarafından birkaç yıl boyunca tespit edilebilir kalabilir. Resim, her gün 1 ila 1,5 mikron dalga boylarında çekilmiş üç yakın kızılötesi görüntüyü birleştiriyor. Kredi: NASA, ESA, CSA, STScI, A. Levan (Radboud Üniversitesi); Görüntü İşleme: Gladys Kober
Baton Rouge’daki Louisiana Eyalet Üniversitesi’nde fizik ve astronomi yardımcı doçenti olan Eric Burns, “GRB 221009A, insan uygarlığı başladığından beri meydana gelen X-ışını ve gama-ışını enerjilerinde muhtemelen en parlak patlamaydı” dedi. Çoğunlukla NASA’nın Fermi Gamma-ray Uzay Teleskobu ve Rus Konus cihazı tarafından tespit edilen yaklaşık 7.000 GRB’nin analizini yönetti.[{” attribute=””>NASA’s Wind spacecraft – to establish how frequently events this bright may occur. Their answer: once in every 10,000 years.
The burst was so bright it effectively blinded most gamma-ray instruments in space, which means they could not directly record the real intensity of the emission. U.S. scientists were able to reconstruct this information from the Fermi data. They then compared the results with those from the Russian team working on Konus data and Chinese teams analyzing observations from the GECAM-C detector on their SATech-01 satellite and instruments on their Insight-HXMT observatory. Together, they prove the burst was 70 times brighter than any yet seen.
Gama ışını patlamaları, evrendeki en parlak patlamalardır. Gökbilimciler bunun en çok büyük kütleli bir yıldızın çekirdeğinin nükleer yakıtı bittiğinde, kendi ağırlığı altında çöktüğünde ve bir Kara delik, bu animasyonda gösterildiği gibi. Kara delik daha sonra neredeyse ışık hızıyla çökmekte olan yıldız boyunca delip geçen parçacık jetlerini çalıştırır. Bu jetler, uzaya akarken X-ışınları ve gama ışınları (macenta) yayarak yıldızı delip geçer. Daha sonra, ölüme mahkûm edilmiş yıldızı çevreleyen malzemeye dalarlar ve yavaş yavaş kaybolan çok dalga boylu bir son parlama üretirler. Bu jetlerden birini kafa kafaya ne kadar yakın görürsek, o kadar parlak görünür. Kredi: NASA’nın Goddard Uzay Uçuş Merkezi
Burns ve diğer bilim adamları, Hawaii, Waikoloa’daki Amerikan Astronomi Derneği’nin Yüksek Enerji Astrofizik Bölümü toplantısında TEKNE hakkında yeni bulgular sundular. Patlamanın gözlemleri, radyo dalgalarından gama ışınlarına kadar geniş bir yelpazeyi kapsıyor ve birçok NASA ve ortak görevlerinden gelen verileri içeriyor. DAHA GÜZEL Uluslararası Uzay İstasyonu’ndaki X-ışını teleskopu, NASA’nın NuSTAR gözlemevi ve hatta yıldızlararası uzayda Voyager 1. Sunulan sonuçları açıklayan makaleler, bir odak sayısında yer almaktadır. bu Astrofizik Dergi Mektupları.
GRB 221009A’dan gelen sinyal, Dünya’ya ulaşmadan önce yaklaşık 1,9 milyar yıldır yol alıyordu, bu da onu ilk ya da ani emisyonu iki saniyeden fazla süren bilinen en yakın “uzun” GRB’ler arasında yapıyordu. Gökbilimciler, bu patlamaların, büyük kütleli yıldızların çekirdeklerinin kendi ağırlıkları altında çökmesiyle oluşan karadeliklerin doğum çığlıklarını temsil ettiğini düşünüyor. Karadelik, çevredeki maddeyi hızla yutarken, ışık hızına yakın hızlara ulaşan parçacıkları içeren zıt yönlerde jetler fırlatır. Bu jetler yıldızı delip geçerek uzaya akarken X-ışınları ve gama ışınları yayarlar.
Bu çizelge, TEKNE’nin ani emisyonunu önceki beş rekor kıran uzun gama ışını patlamasıyla karşılaştırır. TEKNE o kadar parlaktı ki, uzaydaki çoğu gama ışını cihazını etkili bir şekilde kör etti, ancak ABD’li bilim adamları onun gerçek parlaklığını Fermi verilerinden yeniden oluşturabildiler. Kredi: NASA’nın Goddard Uzay Uçuş Merkezi ve Adam Goldstein (USRA)
Gökbilimciler, bu tür GRB ile birkaç hafta sonra parıldayan bir süpernova bulmayı bekliyorlar, ancak şimdiye kadar bunun anlaşılması zor olduğu kanıtlandı. Bunun bir nedeni, GRB’nin gökyüzünün, kendi galaksimizin düzleminden sadece birkaç derece yukarıda, kalın toz bulutlarının gelen ışığı büyük ölçüde azaltabileceği bir bölümünde ortaya çıkmasıdır.
Hollanda, Nijmegen’deki Radboud Üniversitesi’nde astrofizik profesörü olan Andrew Levan, “Patlamanın parlaklığı göz önüne alındığında şaşırtıcı olan bir süpernova olduğunu kesin olarak söyleyemeyiz” dedi. Toz bulutları kızılötesi dalga boylarında daha şeffaf hale geldiğinden Levan, süpernovayı tespit etmek için NASA’nın James Webb Uzay Teleskobu’nu (bu tür bir çalışma için ilk kullanımı) ve Hubble Uzay Teleskobu’nu kullanarak yakın ve orta kızılötesi gözlemlere öncülük etti. “Oradaysa, çok zayıf. Aramaya devam etmeyi planlıyoruz,” diye ekledi, “ancak yıldızın tamamı patlamak yerine doğrudan kara deliğin içine çökmüş olabilir.” Önümüzdeki birkaç ay içinde ek Webb ve Hubble gözlemleri yapılması planlanıyor.
Jetler, ölüme mahkum olan yıldızı çevreleyen malzemeye doğru genişlemeye devam ettikçe, yavaş yavaş kaybolan çok dalga boyunda bir son parlama üretirler.
Bu çizim, en yaygın tür olan uzun bir gama ışını patlamasının bileşenlerini göstermektedir. Devasa bir yıldızın çekirdeği (solda) çökerek, çökmekte olan yıldızın içinden uzaya neredeyse ışık hızında hareket eden bir parçacık jeti gönderen bir kara delik oluşturacak şekilde çökmüştür. Spektrumdaki radyasyon, yeni doğan kara deliğin yakınındaki sıcak iyonize gazdan (plazma), jet içindeki hızlı hareket eden gaz kabukları arasındaki çarpışmalardan (dahili şok dalgaları) ve jetin yukarı doğru süpürürken ön kenarından kaynaklanır. ve çevresiyle etkileşime girer (dış şok). Kredi: NASA’nın Goddard Uzay Uçuş Merkezi
Yardımcı doçent Kate Alexander, “Çok yakın ve çok parlak olan bu patlama, bize elektromanyetik spektrum boyunca sonradan parlamanın gözlemlerini toplamak ve modellerimizin GRB jetlerinde gerçekte ne olduğunu ne kadar iyi yansıttığını test etmek için eşi benzeri görülmemiş bir fırsat sundu” dedi. Tucson’daki Arizona Üniversitesi’nde astronomi bölümü. “Çok iyi çalışan yirmi beş yıllık afterglow modelleri bu jeti tam olarak açıklayamaz” dedi. “Özellikle, tam olarak anlamadığımız yeni bir radyo bileşeni bulduk. Bu, jet içindeki ek yapıya işaret edebilir veya GRB jetlerinin çevreleriyle nasıl etkileşime girdiğine dair modellerimizi gözden geçirmemiz gerektiğini önerebilir.”
Jetlerin kendileri alışılmadık derecede güçlü değildi, ancak son derece dardı – tıpkı bir bahçe hortumunun jet ayarı gibi – ve biri doğrudan bize doğrultuldu, diye açıkladı Alexander. Bir jeti kafa kafaya ne kadar yakın görürsek, o kadar parlak görünür. Radyo enerjilerinde son parlama beklenmedik bir şekilde sönük olsa da, GRB 221009A’nın yıllarca tespit edilebilir kalması muhtemeldir ve bu da güçlü bir jetin tüm yaşam döngüsünü izlemek için yeni bir fırsat sağlar.
XMM-Newton görüntüleri, 19’u burada rastgele renklerde gösterilen 20 toz halkası kaydetti. Bu bileşik, GRB 221009A’nın patlamasından iki ve beş gün sonra yapılan gözlemleri birleştiriyor. Koyu çizgiler, dedektörler arasındaki boşlukları gösterir. Ayrıntılı bir analiz, burada görülebilen ve bir dolunayın görünen boyutuyla karşılaştırılabilecek en geniş halkanın yaklaşık 1.300 ışıkyılı uzaklıkta bulunan toz bulutlarından geldiğini gösteriyor. En içteki halka, galaksimizin diğer tarafında, 61.000 ışıkyılı uzaklıkta tozdan ortaya çıktı. GRB221009A, X-ışını halkalarını görüntüleyen yalnızca yedinci gama ışını patlamasıdır ve daha önce bir civarında görülen sayıyı üçe katlar. Kredi: ESA/XMM-Newton/M. Rigoselli (INAF)
Patlama aynı zamanda astronomların kendi galaksimizdeki uzak toz bulutlarını araştırmasını da sağladı. Hızlı X-ışınları bize doğru ilerlerken, bazıları toz katmanlarından yansıdı ve patlamanın konumundan genişleyen X-ışını halkaları şeklinde ilk patlamanın genişletilmiş “ışık yankılarını” yarattı. NASA’nın Neil Gehrels Swift Gözlemevi’ndeki X-ışını Teleskopu, bir dizi yankının varlığını keşfetti. ESA’lar tarafından detaylı takip Avrupa Uzay Ajansı‘s) XMM-Newton teleskopu, Swift verileriyle birlikte, bu olağanüstü halkaların 21 farklı toz bulutu tarafından üretildiğini ortaya çıkardı.
Merate, İtalya’daki Brera Gözlemevi ve Ulusal Astrofizik Enstitüsü araştırma direktörü Sergio Campana, “Toz bulutlarının X ışınlarını nasıl saçtığı mesafelerine, toz taneciklerinin boyutlarına ve X ışınlarının enerjilerine bağlıdır” dedi. “Patlamanın ani X-ışını emisyonunun bir kısmını yeniden oluşturmak ve toz bulutlarının galaksimizin neresinde bulunduğunu belirlemek için halkaları kullanabildik.”
GRB 221009A, X-ışını halkalarını görüntüleyen yalnızca yedinci gama ışını patlamasıdır ve daha önce bir civarında görülen sayıyı üçe katlar. Yankılar, 700 ila 61.000 ışıkyılı uzaklıkta bulunan tozdan geldi. En uzak yankılar – bizim diğer tarafında net Samanyolu galaksi – ayrıca güneş sisteminin bulunduğu galaksinin merkez düzleminin 4.600 ışıkyılı üzerindeydi.
Son olarak, patlama büyük bir kozmik soruyu keşfetme fırsatı sunuyor. “Karadelikleri her şeyi tüketen şeyler olarak düşünüyoruz, ama aynı zamanda evrene güç geri veriyorlar mı?” diye sordu Baltimore County, Maryland Üniversitesi’nde astrofizikçi olan Michela Negro ve NASA’nın Greenbelt’teki Goddard Uzay Uçuş Merkezi.
Ekibi, NASA’nın Görüntüleme X-ışını Polarimetri Kaşifi ile toz halkalarını inceleyebildi ve jetlerin nasıl oluştuğuna dair fikir verebilecek ani emisyonun nasıl organize edildiğini gördü. Ek olarak, son parlama evresinde gözlemlenen küçük bir polarizasyon derecesi, jeti neredeyse doğrudan karşıdan gördüğümüzü doğruluyor.
Benzer ölçümlerle birlikte şimdi ESA’lardan alınan verileri kullanan bir ekip tarafından inceleniyor. ENTEGRAL Bilim adamları, TEKNE’nin jetlerinin, kara deliğin dönüşü tarafından güçlendirilmiş bir manyetik alanın enerjisinden yararlanarak çalıştırıldığını kanıtlamanın mümkün olabileceğini söylüyor. Bu tür modellere dayanan tahminler, bu patlamanın diğer yönlerini zaten başarılı bir şekilde açıklamıştır.
Referanslar:
“Ultra parlak Gama Işını Patlaması GRB 221009A’ya odaklanınMart 2023, Astrofizik Dergi Mektupları.