‘Tüm zamanların en parlakı’ gama ışını patlaması ve sıradan süpernovası

9 Ekim 2022’de NASA’nın Swift uydusu tarafından 1,9 milyar ışıkyılı uzaklıktaki bir galaksiden gelen yüksek yoğunluklu bir gama ışını flaşı tespit edildi. “TEKNE” – “tüm zamanların en parlakı” olarak adlandırılan GRB 221009A o kadar olağanüstü güçlüydü ki, gezegenimizin atmosferinin dış katmanı olan Dünya’nın iyonosferine şok dalgaları gönderdi.

George Washington Üniversitesi’nden bir astronom olan Brendan O’Connor, “Çok daha yakın olsaydı, gerçekten kötü olurdu” diyor.

Bu türden “uzun” bir GRB (gama ışınlarının patlamasının birkaç dakika sürebileceği anlamına gelir) tipik olarak güneşimizin kütlesinin 8 ila 30 katı olan devasa bir yıldızın ölümünün sonucudur. Çekirdeğindeki yakıt tükenirken, yıldız büzülür ve sonra bir nötron yıldızı veya bir kara delik oluşturmak üzere çöker. Bu süreçte, yıldızın dış katmanları, yıldızın etrafında çöker ve dönen bir gaz diski oluşturur; bu, güçlü manyetik alanlar daha sonra süpürür ve ışık hızına yakın hızla hareket eden iki şiddetli jetle ışınlanır. Bu jetlerde manyetik alanlar etrafında dönen yüklü parçacıklar, gama ışınları salarlar.

Bu tipteki GRB’lerin çoğu çok daha uzakta yer alırken, GRB 221009A’nın göreli yakınlığı gökbilimcilere merkezi motoruna benzeri görülmemiş bir bakış sağladı. Aslında, yoğun parlaklık ve yakınlığın birleşimi o kadar nadir ki, gökbilimciler ortalama olarak 1000 yıl daha buna benzer bir GRB görmeyi beklemiyorlar.

Doktora Gokul Srinivasaragavan, “Bu fırsatı bir daha asla yakalayamayacağımızı biliyorduk” diyor. Maryland Üniversitesi’nde öğrenci.

Bu keşif hakkında iki makale yazan O’Connor ve Srinivasaragavan, NSF’nin NOIRLab tarafından işletilen Uluslararası Gemini Gözlemevi’nin yarısı olan Gemini Güney teleskopunu kullanarak GRB 221009A ile ilişkili patlamayı gözlemlediler.

yayınlanan bir makale, Bilim Gelişmeleri, gama ışınlarını yayan süreç hakkında bilgi sağlayabilen GRB jetinin “açılma açısını” inceliyor. yayınlanan ikinci makale, Astrofizik Dergi Mektupları GRB’nin optik muadili olan bir süpernova arayışını anlatıyor.

Tipik olarak, bir GRB’den gelen gama ışınlarının jetleri oldukça dardır, bu da nispeten azının bize doğrultulduğu anlamına gelir. Bu, tespit edebileceğimiz GRB sayısını sınırlar; kabaca bize doğrultulmamışlarsa onları tespit edemeyiz.

Bu dar açılma açısı, parçacık jetini sınırlayan sıkıca sarılmış manyetik alanların sonucudur. Ancak, GRB 221009A farklıydı. Gemini South’un Çoklu Nesne Spektrografı (GMOS) cihazını kullanan O’Connor’ın ekibi, GRB 221009A’nın jetinin diğer gama ışını patlamalarının jetlerinde görülmemiş bir şekil sergilediğini belirledi.

Jet, geniş, eğimli kanatlarla çevrili dar bir çekirdek sergiliyordu. Bu özellikler genellikle gözlenmez ki bu şaşırtıcıdır, çünkü bu kanat şeklindeki jetler sık ​​sık meydana gelseydi, gökbilimciler şimdiye kadar daha fazlasını tespit etmiş olmayı beklerlerdi. Bunun yerine, bu geniş kanatlar çok nadir olmalı, tıpkı GRB 221009A’nın parlak olması kadar nadir.

O’Connor, “Bu geniş jetlerde ultra güçlü GRB’lere özgü bir şey olmalı” diyor. “Bu özel jet şekli, en şiddetli patlamaların imzası olabilir ve neden patlamadan sonra aylarca onun optik ve kızılötesi parıltısını görmeye devam ettiğimizi açıklıyor.”

Optik parıltıdan söz eden Srinivasaragavan, eşlik eden süpernovanın, yani yıldız patlamasından gelen görünür ışığın aranmasına öncülük etti. Srinivasaragavan’ın grubu, Gemini South’un yanı sıra GROWTH-India Telescope, Arizona’daki Lowell Discovery Telescope ve Tenerife, İspanya’daki Liverpool Telescope’u kullanarak, şimdi SN 2022xiw olarak bilinen süpernova için kanıt bulmayı başardı.

Süpernova SN 2022xiw’nin şaşırtıcı derecede yetersiz olduğu ve diğer süpernovalardan farklı olmadığı ortaya çıktı.

Srinivasaragavan, “GRB 221009A’nın ilişkili çekirdek çöküşü süpernovasının, daha önce incelenen uzun gama ışını patlamalarıyla ilişkili diğerlerinden daha enerjik veya daha parlak olmadığını bulduk” diyor. “Bu, daha güçlü bir uzun gama ışını patlamasının daha güçlü bir çekirdek çöküşü süpernovasına yol açacağına dair saf beklentilerimize aykırı.”

Srinivasaragavan ve O’Connor, süpernovanın parlaklığından, yıldız patlaması tarafından 3,5 ila 11,1 güneş kütlesi arasında madde püskürtüldüğünü hesapladılar. Bu, sadece saniyeler içinde 11 güneş değerinde malzeme havaya uçtu ve bu süre içinde güneşin tüm ömrü boyunca üreteceğinden daha fazla enerji açığa çıktı.

Gökbilimcilerin GRB 221009A’yı gözlemleyebilecekleri ayrıntı, büyük kütleli bir yıldız yaşamını sona erdirdiğinde uzun bir GRB üreten mekanizmanın daha iyi anlaşılmasının yolunu açacaktır. Ayrıca, daha uzak mesafelerde gözlemlenen gelecekteki ultra parlak GRB’ler için bir tür “Rosetta taşı” haline gelebilir.

Srinivasaragavan, o zamana kadar GRB 221009A’nın nadir olmasının, hafızada uzun süre kalacağı anlamına geldiğini söylüyor. “Bir bütün olarak astrofizik topluluğu için yakın geçmişteki en heyecan verici olaylardan biriydi.”