Şaşırtıcı ısrarının gizemini nasıl çözmüş olabiliriz?

Birinci yanlışlıkla tespit edildi 1960’ların sonlarında ABD askeri uyduları tarafından, gama ışını patlamaları (GRB’ler) olarak bilinen kozmik patlamalar, evrendeki en parlak patlamalar olarak anlaşılmaya başlandı.

Tipik olarak, onlar sonuç mu uzak bir galaksideki bir kara deliğin dehşet verici doğumunun hikayesi. Bunun olmasının bir yolu, tek, devasa bir yıldızın çökmesidir.

Benim gibi sahada çalışan gökbilimciler, GRB’lerde yer alan devasa enerji ölçeklerinin gayet iyi farkındadır. Güneş’in ömrü boyunca yaptığı kadar gama ışınları salabileceklerini biliyoruz. Ancak arada bir, yine de bizi duraksatan bir olay gözlemlenir.

Ekim 2022’de, yörünge uyduları Fermi ve Neil Gehrels Swift Gözlemevi üzerindeki gama ışını dedektörleri bir patlama kaydetti GRB 221009A (tespit tarihi) olarak bilinir.

Bunun kısa sürede rekor kırdığı ortaya çıktı. Olayı inceleyen ve gözlemleyen gökbilimciler arasında uygun bir kısaltma olarak Tüm Zamanların En Parlakı veya “Tekne” olarak adlandırıldı. Tekne parlak başlamakla kalmadı, diğer patlamalar gibi kaybolmayı da reddetti.

Patlamanın neden bu kadar istisnai derecede parlak olduğunu hala tam olarak bilmiyoruz, ancak yeni çalışmamız, yayınlanan Bilim Gelişmeleriinatçı ısrarına bir cevap sağlar.

Patlama, 2,4 milyar ışıkyılı uzaklıktan kaynaklandı – bir GRB için nispeten yakın. Ancak göreceli mesafeyi hesaba katarken bile, olayın enerjisi ve sonrasında üretilen radyasyon çizelgelerin dışındaydı. Kozmik olarak uzak bir olayın Dünya’nın üst atmosferine yaklaşık bir gigavatlık bir güç biriktirmesi kesinlikle normal değildir.

Dar kozmik gaz jetlerini gözlemlemek

Tekne gibi GRB’ler, uzaya ışık hızına çok yakın bir hızla hareket eden bir gaz akışı başlatır. Jetin tam olarak nasıl fırlatıldığı bir muamma olmaya devam ediyor – ancak büyük olasılıkla kara deliğin oluştuğu yerin yakınındaki manyetik alanları içeriyor.

Patlama olarak gördüğümüz, bu jetin erken emisyonudur. Daha sonra, jet yavaşlar ve radyo dalgalarından (istisnai durumlarda) gama ışınlarına kadar, ışığın solgun bir parlaması olan ek radyasyon üretir.

Doğrudan jetleri gözlemlemiyoruz. Bunun yerine, uzak yıldızlar gibi, GRB’leri gökyüzündeki noktalar olarak görüyoruz. Bununla birlikte, GRB’lerin her yöne eşit şekilde patlamadığına inanmak için iyi nedenlerimiz var. GRB 221009A için, Dünya üzerinde tespit edilen enerji miktarının diğer tüm yönlerle çarpılmasını gerektireceğinden bu kesinlikle mantıksız olacaktır – herhangi bir yıldızın sahip olabileceğinden çok daha fazla enerjiye tekabül eder.

GRB’lerin kabaca bize işaret eden jetlerden geldiğine dair bir başka gösterge, özel görelilik kuramından kaynaklanmaktadır. Görelilik bize, bir kaynak üzerimizde ne kadar hızlı hareket ederse etsin ışık hızının sabit olduğunu öğretir. Ancak bu yine de ışığın yönünün bozulmasına izin verir. Bu eğlence evi ayna efekti sayesinde, hızlı hareket eden bir jetin yüzeyinden her yöne yayılan ışık, hareket yönü boyunca güçlü bir şekilde odaklanacaktır.

Bununla birlikte, bizim yönümüze doğru ilerleyen bir jetin kenarları çok hafif kavisli olacaktır, bu da ışıklarının bizim yönümüzden uzağa odaklandığı anlamına gelir. Ancak daha sonra, jet yavaşladığında, kenarlar normal olarak görünür hale gelir ve artçı parlama daha hızlı solmaya başlar.

Ancak burada da GRB 221009A kuralları çiğnedi. Kenarları hiçbir zaman görünmüyordu ve normal olarak solmayı reddeden çok parlak patlamalardan oluşan seçkin bir gruba katıldı. Yavaş yavaş solmaya başlayıp sonra hızla kaybolmak yerine, zamanla sürekli olarak solmaktadır.

Çalışmamızda, jet kenarlarının görünümünün Tekne gözlemlerine uygun bir şekilde nasıl karartılabileceğini gösteriyoruz. Ana fikir şu: evet, dar bir jet fırlatıldı, ancak çökmekte olan yıldızdan kaçmakta zorlandı, bu da jetin kenarlarında yıldız gazıyla çok fazla karışmaya yol açtı.

Simülasyondan gözleme

Bunun gerçekten böyle olup olmadığını test etmek için bilgisayar simülasyonu sonucu Bu karışımı gösterdi ve doğrudan Boat verileriyle gerçekten karşılaştırılabilecek bir modelde uyguladı. Ve normalde güçlü bir şekilde sönümlenen bir sinyale hızlı bir dönüş olacak olan şeyin, şimdi uzun bir mesele haline geldiğini gösterdi.

Ölmekte olan yıldızın şokla ısıtılan gazından yayılan radyasyon, neden bu kadar parlak kaldığını açıklayarak görüş alanımızda görünmeye devam etti. Bu, genel emisyonda herhangi bir karakteristik jet imzasının kaybolduğu noktaya kadar devam etti.

Bu şekilde, GRB 221009A sadece simülasyondan beklentileri doğrulamakla kalmıyor, aynı zamanda geçmişte görülen benzer parlak olaylara, insanların tutmak zorunda kaldığı yerlere dair bir ipucu veriyor. enerji tahminini yukarı doğru revize etmek bir jet kenarının gösterilmesini beklerken.

Bu kadar parlak bir patlama görme olasılığının yaklaşık bin yılda bir olduğunu hesapladık, bu yüzden bir tanesini tespit edebildiğimiz için şanslıyız. Ama sorular kalır. Örneğin, manyetik alanlar nasıl bir rol oynar?

Teorisyenler ve sayısal modelleyiciler, biz bir sonraki büyük olayın gerçekleşmesini beklerken, bu konuları yıllarca araştırıp Boat verilerini inceleyecekler.

Bu makale şu adresten yeniden yayınlanmıştır: Konuşma Creative Commons lisansı altında. Okumak orijinal makale.