Gökbilimciler, GRB 221009A’nın, çökmekte olan bir yıldızın kalbinde oluşan yeni bir kara deliğin doğuşunu temsil ettiğini düşünüyor. Bu çizimde, kara delik, ışık hızına yakın hareket eden güçlü parçacık jetlerini yönlendiriyor. Jetler, uzaya akarken X-ışınları ve gama ışınları yayarak yıldızı delip geçer. Kredi: NASA/Swift/Cruz deWilde
tarafından yapılan gözlemler[{” attribute=””>NASA’s NuSTAR X-ray telescope give astronomers new clues about the brightest and most energetic gamma-ray burst ever detected.
Scientists detected the brightest gamma-ray burst ever, dubbed GRB 221009A or BOAT, in October 2022. Unlike previous gamma-ray bursts, GRB 221009A had a unique jet structure with a narrow core, wider sides, and a variance in energy depending on distance from the core. The unprecedented phenomena observed in the burst were documented by NASA’s NuSTAR observatory and multiple X-ray telescopes.
When scientists detected the gamma-ray burst known as GRB 221009A on October 9, 2022, they dubbed it the brightest of all time, or BOAT. Most gamma-ray bursts occur when the core of a star more massive than our Sun collapses, becoming a black hole. These events regularly release as much energy in a few minutes as our Sun will release in its entire lifetime. Follow-up studies showed that GRB 221009A was 70 times brighter and far more energetic than the previous record holder. While scientists don’t yet understand why, they’ve received a tantalizing clue from NASA’s NuSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescope Array) observatory.
A jet of particles pierces a star as it collapses into a black hole during a typical gamma-ray burst, as depicted in this artist’s concept. The jet created by gamma-ray burst 221009A had some unique features. Credit: NASA’s Goddard Space Flight Center
In a study published on June 7, in the journal Science Advances, scientists used NuSTAR observations of the event to show how the collapsing star ejected a jet of material that had a shape not previously observed among gamma-ray burst jets, as well as other unique characteristics. It’s possible that the source of these distinctions is the progenitor star, the physical properties of which could influence the characteristics of the burst. It’s also possible that an entirely different mechanism launches the very brightest jets into space.
Evrendeki en enerjik patlama türü olan bir gama ışını patlaması, milyarlarca ışıkyılı öteden tespit edilebilir. GRB 221009A o kadar parlaktı ki, 9 Ekim 2022’de tespit edildiğinde uzaydaki çoğu gama ışını cihazını etkili bir şekilde kör etti. Kredi: NASA’nın Goddard Uzay Uçuş Merkezi
Yeni çalışmanın baş yazarı ve Washington’daki George Washington Üniversitesi’nden gökbilimci Brendan O’Connor, “Bu olay daha önce gördüğümüz tüm gama ışını patlamalarından çok daha parlak ve enerjikti, yakın bile değil” dedi. “Ardından NuSTAR verilerini analiz ettiğimizde onun da bu eşsiz jet yapısına sahip olduğunu fark ettik. Ve bu gerçekten heyecan vericiydi, çünkü bu olayı meydana getiren yıldızı incelememizin hiçbir yolu yok; şimdi gitti Ancak şimdi nasıl patladığına dair bize ipuçları veren bazı verilere sahibiz.”
Jumbo jet
Gama ışınları evrendeki ışığın en enerjik şeklidir, ancak insan gözüyle görünmez. Bilinen tüm gama ışını patlamaları, bizim dışımızdaki galaksilerden kaynaklanmıştır. Samanyolu ama milyarlarca ışıkyılı öteden görülebilecek kadar parlaklar. Bazıları göz açıp kapayıncaya kadar var olur ve iki saniyeden kısa sürerken, sözde uzun gama ışını patlamaları tipik olarak bir dakika veya daha uzun süre gama ışınları yayar. Bu nesneler haftalarca diğer dalga boylarını yayabilir.
Hubble Uzay Teleskobu, GRB 221009A olarak bilinen gama ışını patlamasının ve ev sahibi galaksinin kızıl ötesi (daire içine alınmış) art arda parlamasını yakaladı. Bu bileşik, patlamadan yaklaşık bir ve iki ay sonra 8 Kasım ve 4 Aralık 2022’de çekilen görüntüleri içeriyor. Afterglow birkaç yıl boyunca tespit edilebilir kalabilir. Kredi: NASA, ESA, CSA, STScI, A. Levan (Radboud Üniversitesi); Görüntü İşleme: Gladys Kober
Uzun bir gama ışını patlaması olan GRB 221009A o kadar parlaktı ki, uzaydaki çoğu gama ışını cihazını etkili bir şekilde kör etti. ABD’li bilim adamları, gerçek parlaklığını belirlemek için NASA’nın Fermi Gamma-ray Uzay Teleskobu’ndan gelen verilerle bu olayı yeniden yapılandırmayı başardılar. (TEKNE ayrıca NASA’nın Hubble ve James Webb uzay teleskopları, ajansın Wind ve Voyager 1 uzay aracı ve ayrıca ESA veya Avrupa Uzay AjansıSolar Orbiter.)
Diğer gama ışını patlamalarına benzer şekilde, GRB 221009A’da, jetin çekirdeğindeki sıcak gaz ve parçacıklardan yayılan gama ışınlarıyla, bir yangın hortumundan uzaya fırlatılmış gibi çöken yıldızdan fışkıran bir jet vardı. Ancak GRB 221009A’nın jeti birkaç yönden öne çıktı. Daha önce gözlemlenen hemen hemen her gama ışını patlamasında, jet dikkat çekici bir şekilde kompakt kaldı ve dar ışının dışında çok az ışık ya da hiç kaçak ışık ya da malzeme yoktu. (Aslında, gama ışını patlamaları o kadar kompakttır ki, gama ışınları yalnızca jetleri neredeyse doğrudan Dünya’ya yöneltildiğinde gözlemlenebilir.)
Fermi Gama-ışını Uzay Teleskobu, kozmosu en yüksek enerjili ışık biçimini kullanarak gözlemleyerek, gama ışını patlamaları ve kara delik jetlerinden pulsarlara, süpernova kalıntılarına ve evrendeki en aşırı fenomenlere önemli bir pencere sağlar. kozmik ışınların kökeni. Kredi: © Daniëlle Futselaar/MPIfR (artsource.nl)
Buna karşılık, GRB 221009A’da jet, daha geniş, eğimli kenarları olan dar bir çekirdeğe sahipti. En enerjik gama ışını jetlerinden bazıları benzer özellikler göstermiştir, ancak TEKNE’den gelen jet önemli bir yönden benzersizdi: GRB 221009A’daki malzemenin enerjisi de değişkendi; aynı enerji – bir silahtan atılan tek bir mermi gibi – malzemenin enerjisi, jetin çekirdeğinden uzaklaştıkça değişti. Bu, daha önce uzun bir gama ışını patlaması jetinde hiç gözlemlenmemişti.
Üniversitesi’nde fizik profesörü olan Eleonora Troja, “Farklı bir jet yapısı üretmenin ve enerjiyi değiştirmenin tek yolu, patlayan yıldızın boyutu, kütlesi, yoğunluğu veya manyetik alanı gibi bazı özelliklerini değiştirmektir” dedi. Olayla ilgili gözlemleri NuSTAR’a yönlendiren Roma. “Bunun nedeni, jetin temel olarak yıldızın dışına çıkmak zorunda olmasıdır. Yani, örneğin, karşıladığı direncin miktarı, potansiyel olarak jetin özelliklerini etkileyecektir.”
Sanatçının yörüngedeki NuSTAR konsepti. Kredi: NASA/JPL-Caltech
karda ayak izleri
Gökbilimciler gama ışını jetlerinden gelen ışığı görebilirler, ancak mesafe, jetlerin görüntülerini doğrudan çözemedikleri anlamına gelir. Araştırmacılar, uzaktaki nesnelerin fiziksel özelliklerini öğrenmek için bu olaylardan gelen ışığı yorumlamak zorundadır. Bu, kardaki ayak izlerine bakıp onları bırakan kişinin fiziksel özellikleri hakkında bir çıkarım yapmak gibi bir şey.
Çoğu durumda, kozmik bir olaydan gelen ışık için birden fazla olası açıklama olabilir. NASA’nın Neil Gehrels Swift Gözlemevi ve Nötron yıldızı İç Kompozisyon Kaşifi (NICER) ve ESA’nın XMM-Newton teleskobu da dahil olmak üzere birden fazla X-ışını teleskopu GRB 221009A’yı gözlemledi. NuSTAR verileri, bu olasılıkların daraltılmasına yardımcı oldu. Jetin uzaya giderken yıldızlararası ortamla veya yıldızlar arasındaki boşluğu dolduran seyrek atom ve parçacık deniziyle çarpıştığını gösteriyor. Bu çarpışma, gama ışınlarından biraz daha az enerjik ışık parçacıkları olan X-ışınlarını yarattı.
NASA’nın Güney Kaliforniya’daki Jet Propulsion Laboratuvarı’nda NuSTAR proje bilimcisi Daniel Stern, “Uzayda çalışan, her biri gökbilimcilerin bu kozmik nesneleri daha iyi anlamalarına yardımcı olabilecek farklı güçlere sahip birden fazla X-ışını teleskopu var” dedi.
Referans: “Yapılandırılmış bir jet, aşırı GRB 221009A’yı açıklıyor” yazan Brendan O’Connor, Eleonora Troja, Geoffrey Ryan, Paz Beniamini, Hendrik van Eerten, Jonathan Granot, Simone Dichiara, Roberto Ricci, Vladimir Lipunov, James H. Gillanders, Ramandeep Gill , Michael Moss, Shreya Anand, Igor Andreoni, Rosa L. Becerra, David AH Buckley, Nathaniel R. Butler, Stephen B. Cenko, Aristarkh Chasovnikov, Joseph Durbak, Carlos Francile, Erica Hammerstein, Alexander J. van der Horst, Mansi M Kasliwal, Chryssa Kouveliotou, Alexander S. Kutyrev, William H. Lee, Gokul P. Srinivasaragavan, Vladislav Topolev, Alan M. Watson, Yuhan Yang ve Kirill Zhirkov, 7 Haziran 2023, Bilim Gelişmeleri.
DOI: 10.1126/sciadv.adi1405
Misyon Hakkında Daha Fazla Bilgi
Caltech tarafından yönetilen ve Jet Tahrik Laboratuvarı tarafından yönetilen bir Küçük Kaşif görevi (JPL) NASA’nın Washington’daki Bilim Misyon Müdürlüğü için 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 Berkeley’deki California Üniversitesi’ndedir ve resmi veri arşivi, NASA’nın Maryland, Greenbelt’teki Goddard Uzay Uçuş Merkezi’ndeki NASA’nın Yüksek Enerji Astrofizik Bilim Arşivi Araştırma Merkezi’ndedir. ASI, görevin yer istasyonunu ve bir ayna veri arşivini sağlar. Caltech, NASA için JPL’yi yönetiyor.