Gökbilimciler Gemini Güney teleskopunu kullanarak yıldızların yok edilebileceği yeni bir yöntemi potansiyel olarak keşfettiler: eski bir galaksideki süper kütleli bir kara deliğin yakınında çarpışmak. Bu keşif, bu kara deliklerin etrafındaki ortamlara ve kara deliklerin içinde meydana gelen tespit edilemeyen çarpışmalara yeni bir bakış açısı sunuyor.
NSF tarafından işletilen Gemini Güney teleskopu ile güçlü bir gama ışını patlamasını (GRB) inceleyen gökbilimciler NOIRLab, bir yıldızı yok etmenin daha önce görülmemiş bir yolunu tespit etmiş olabilir. Büyük kütleli yıldızların patlaması veya nötron yıldızlarının tesadüfen birleşmesinden kaynaklanan çoğu GRB’den farklı olarak, gökbilimciler bu GRB’nin süper kütleli bir kütleyi çevreleyen sıkışık ortamdaki yıldızların veya yıldız kalıntılarının çarpışmasından kaynaklandığı sonucuna vardılar. Kara delik eski bir galaksinin merkezinde.
Yıldız Ölümlerinin Doğası
Evrendeki yıldızlar genellikle yaşamlarını kütlelerine göre belirlenen öngörülebilir şekillerde sonlandırır. Güneşimiz gibi nispeten düşük kütleli yıldızlar, yaşlandıkça dış katmanlarını dökerler ve sonunda solarak yıldızlara dönüşürler. Beyaz cüce yıldızlar. Daha büyük kütleli yıldızlar daha parlak yanıyor ve felaket niteliğindeki süpernova patlamalarında daha erken ölüyor, bu da nötron yıldızları ve kara delikler gibi aşırı yoğun nesneler yaratıyor. Eğer bu tür iki yıldız kalıntısı bir ikili sistem oluşturursa, onlar da sonunda çarpışabilirler. Ancak yeni araştırmalar, uzun süredir hipotez olarak öne sürülen ancak daha önce hiç görülmemiş bir dördüncü seçeneğe işaret ediyor.
Bu sanatçının izlenimi, NSF’nin NOIRLab’ı tarafından işletilen Gemini Güney teleskopu ile güçlü bir gama ışını patlamasını (GRB) inceleyen gökbilimcilerin, bir yıldızı yok etmenin daha önce hiç görülmemiş bir yolunu nasıl tespit etmiş olabileceğini gösteriyor. Büyük kütleli yıldızların patlaması veya nötron yıldızlarının tesadüfen birleşmesinden kaynaklanan çoğu GRB’den farklı olarak, gökbilimciler bu GRB’nin, çekirdeğindeki süper kütleli bir kara deliği çevreleyen sıkışık ortamdaki yıldızların veya yıldız kalıntılarının çarpışmasından kaynaklandığı sonucuna vardılar. eski bir galaksi.
Yeni Keşifleri Açıklıyoruz
Gökbilimciler, uzun süreli bir gama ışını patlamasının (GRB) kökenlerini ararken, Şili’deki Gemini Güney Teleskobu’nu, NSF’nin NOIRLab’ı tarafından işletilen Uluslararası Gemini Gözlemevi’nin bir parçası olan Kuzey Optik Teleskobu’nu ve NASA/ESA Hubble uzay teleskobueski bir galaksinin süper kütleli kara deliğinin yakınındaki kaotik ve yoğun bir şekilde paketlenmiş bölgede, yıldızların veya yıldız kalıntılarının yıkım derbisi benzeri çarpışmasına dair kanıtları ortaya çıkardı.
Hollanda’daki Radboud Üniversitesi’nden gökbilimci ve dergide yayınlanan bir makalenin başyazarı olan Andrew Levan, “Bu yeni sonuçlar, yıldızların Evrenin en yoğun bölgelerinden bazılarında çarpışmaya sürüklenebileceklerini gösteriyor” dedi. Doğa Astronomi dergisi. “Bu, yıldızların nasıl öldüğünü anlamak ve Dünya’da tespit edebileceğimiz hangi beklenmedik kaynakların kütleçekim dalgaları yaratabileceği gibi diğer soruları yanıtlamak açısından heyecan verici.”
Gözlemsel Kanıtlar ve Bulgular
Antik galaksiler yıldız oluşum dönemlerini çoktan geride bıraktılar ve uzun GRB’lerin ana kaynağı olan çok az sayıda dev yıldıza sahip olacaklar. Ancak çekirdekleri yıldızlarla ve beyaz cüce yıldızlar, nötron yıldızları ve kara delikler gibi ultra yoğun yıldız kalıntılarından oluşan bir koleksiyonla doludur. Gökbilimciler uzun süredir, süper kütleli bir kara deliği çevreleyen çalkantılı arı kovanı aktivitesinde, iki yıldız nesnesinin çarpışarak bir GRB oluşturmasının yalnızca zaman meselesi olacağından şüpheleniyorlardı. Ancak bu tür bir birleşmeye ilişkin kanıtlar elde edilmesi zor olmuştur.
NSF’nin NOIRLab’ı tarafından işletilen Uluslararası Gemini Gözlemevi ile güçlü bir gama ışını patlamasını (GRB) inceleyen gökbilimciler, bir yıldızı yok etmenin daha önce hiç görülmemiş bir yolunu gözlemlemiş olabilir. Büyük kütleli yıldızların patlaması veya nötron yıldızlarının tesadüfen birleşmesinden kaynaklanan çoğu GRB’den farklı olarak, gökbilimciler bu GRB’nin, çekirdeğindeki süper kütleli bir kara deliği çevreleyen sıkışık ortamdaki yıldızların veya yıldız kalıntılarının çarpışmasından kaynaklandığı sonucuna vardılar. eski bir galaksi. Katkıda bulunanlar: Uluslararası Gemini Gözlemevi/NOIRLab/NSF/AURA/M. Sarımsak/M. Zamani
Böyle bir olayın meydana geldiğine dair ilk ipuçları, 19 Ekim 2019’da NASA’nın Neil Gehrels Swift Gözlemevi’nin, bir dakikadan biraz daha uzun süren parlak bir gama ışını parlaması tespit etmesiyle görüldü. İki saniyeden uzun süren herhangi bir GRB “uzun” olarak kabul edilir. Bu tür patlamalar genellikle Güneşimizin kütlesinin en az 10 katı olan yıldızların süpernova ölümünden kaynaklanır; ancak her zaman değil.
Araştırmacılar daha sonra, kökenleri hakkında daha fazla bilgi edinmek amacıyla GRB’nin solan ışıltısına ilişkin uzun vadeli gözlemler yapmak için Gemini South’u kullandılar. Gözlemler, gökbilimcilerin, GRB’nin konumunu, onu galaksinin süper kütleli kara deliğinin çok yakınına yerleştiren eski bir galaksinin çekirdeğinden 100 ışıkyılı uzaklıktaki bir bölgede tam olarak belirlemelerine olanak sağladı. Araştırmacılar aynı zamanda Gemini South tarafından incelenen ışık üzerinde iz bırakacak karşılık gelen bir süpernovaya dair hiçbir kanıt bulamadılar.
GRB’nin Kökenleri Hakkında Bilgiler
Levan, “Takip gözlemimiz bize, patlamanın büyük bir yıldızın çökmesi yerine, büyük olasılıkla iki kompakt nesnenin birleşmesinden kaynaklandığını gösterdi” dedi. “Daha önce tanımlanan eski bir galaksinin merkezinin yerini saptayarak, yıldızların ölümlerini karşılayacak yeni bir yola dair ilk umut verici kanıta sahip olduk.”
Baş döndürücü bir yükseklikten, NSF’nin NOIRLab’ı tarafından işletilen Uluslararası Gemini Gözlemevi’nin yarısı olan Gemini Güney Teleskobu’nun tam ölçeği ve uzaklığı fark edilebiliyor. Deniz seviyesinden 2715 metre (8900 feet) yükseklikte Cerro Pachón dağında yer alan Gemini South, yerel atmosferin istikrarlı koşullarından yararlanmaktadır. Teleskopun ‘görmesini’ kolaylaştıran kuru hava, arka planda genişleyen Şili And Dağları’nın üzerinde neredeyse hissedilebiliyor. Bu görüntü aynı zamanda, gündüz saatlerinde olağandışı bir olay olan kubbe yapısının içinden bakan teleskobun 8 metrelik aynasını ve güney göklerinin gece gözlemleri sırasında teleskopa güç sağlayan güneş panellerini (sağ altta) da yakalıyor. Katkıda bulunanlar: Uluslararası Gemini Gözlemevi/NOIRLab/NSF/AURA/T. Matsopoulos
Normal galaktik ortamlarda, nötron yıldızları ve kara delikler gibi çarpışan yıldız kalıntılarından uzun GRB’lerin üretilmesinin yok denecek kadar nadir olduğu düşünülmektedir. Ancak antik galaksilerin çekirdekleri normalin dışındadır ve sadece birkaç ışıkyılı genişliğindeki bir bölgeye sıkışmış bir milyon veya daha fazla yıldız olabilir. Bu tür aşırı nüfus yoğunluğu, özellikle süper kütleli bir kara deliğin devasa kütleçekimsel etkisi altında, ara sıra yıldız çarpışmalarının meydana gelebilmesine yetecek kadar büyük olabilir; bu, yıldızların hareketlerini bozabilir ve onları rastgele yönlere sürükleyebilir. Sonunda bu asi yıldızlar kesişip birleşecek ve geniş kozmik mesafelerden gözlemlenebilecek devasa bir patlamayı tetikleyecekti.
Bu tür olayların Evren’deki benzer kalabalık bölgelerde rutin olarak meydana gelmesi ancak bu noktaya kadar fark edilmemesi mümkündür. Belirsizliklerinin olası bir nedeni, galaktik merkezlerin toz ve gazla dolu olmasıdır; bu da hem GRB’nin ilk parlamasını hem de sonuçta ortaya çıkan parlamayı gizleyebilir. Bu özel GRB, şu şekilde tanımlanır: GRB 191019Agökbilimcilerin patlamayı tespit etmesine ve sonraki etkilerini incelemesine olanak tanıyan nadir bir istisna olabilir.
Gelecekteki Araştırmalar ve Çıkarımlar
Araştırmacılar bu olaylar hakkında daha fazlasını keşfetmek istiyor. Onların umudu, bir GRB tespitini karşılık gelen bir yerçekimsel dalga tespitiyle eşleştirmek; böylece onların gerçek doğası hakkında daha fazla bilgi ortaya çıkacak ve en karanlık ortamlarda bile kökenleri doğrulanacak. Vera C. Rubin Gözlemevi 2025 yılında faaliyete geçtiğinde bu tür araştırmalarda paha biçilmez bir değere sahip olacak.
“Bunlar gibi gama ışını patlamalarını incelemek, GRB’nin tespitinden, Gemini gibi teleskoplarla gün batımı sonrası kızıllıkların ve mesafelerin keşfedilmesine ve olayların ayrıntılı incelenmesine kadar birçok tesisin birlikte çalışmasıyla alanın gerçekten nasıl ilerlediğinin harika bir örneğidir.” Elektromanyetik spektrumdaki gözlemlerle” dedi Levan.
NSF’nin Uluslararası Gemini Gözlemevi program direktörü Martin Still, “Bu gözlemler Gemini’nin zengin mirasına katkıda bulunuyor ve yıldız evrimi anlayışımızı geliştiriyor” diyor. “Zamana duyarlı gözlemler, Gemini’nin çevik operasyonlarının ve Evrendeki uzak, dinamik olaylara karşı duyarlılığının bir kanıtıdır.”
Referans: Andrew J. Levan, Daniele B. Malesani, Benjamin P. Gompertz, Anya E. Nugent, Matt Nicholl, Samantha R. Oates tarafından yazılan “Eski bir galaksinin çekirdeğinden gelen dinamik kökenli uzun süreli bir gama ışını patlaması” , Daniel A. Perley, Jillian Rastinejad, Brian D. Metzger, Steve Schulze, Elizabeth R. Stanway, Anne Inkenhaag, Tayyaba Zafar, J. Feliciano Agüí Fernández, Ashley A. Chrimes, Kornpob Bhirombhakdi, Antonio de Ugarte Postigo, Wen-fai Fong, Andrew S. Fruchter, Giacomo Fragione, Johan PU Fynbo, Nicola Gaspari, Kasper E. Heintz, Jens Hjorth, Pall Jakobsson, Peter G. Jonker, Gavin P. Lamb, Ilya Mandel, Soheb Mandhai, Maria E. Ravasio, Jesper Sollerman ve Nial R. Tanvir, 22 Haziran 2023, Doğa Astronomi.
DOI: 10.1038/s41550-023-01998-8
Bu keşif hakkında daha fazla bilgi için:
Referans: Andrew J. Levan, Daniele B. Malesani, Benjamin P. Gompertz, Anya E. Nugent, Matt Nicholl, Samantha R. Oates tarafından yazılan “Eski bir galaksinin çekirdeğinden gelen dinamik kökenli uzun süreli bir gama ışını patlaması” , Daniel A. Perley, Jillian Rastinejad, Brian D. Metzger, Steve Schulze, Elizabeth R. Stanway, Anne Inkenhaag, Tayyaba Zafar, J. Feliciano Agüí Fernández, Ashley A. Chrimes, Kornpob Bhirombhakdi, Antonio de Ugarte Postigo, Wen-fai Fong, Andrew S. Fruchter, Giacomo Fragione, Johan PU Fynbo, Nicola Gaspari, Kasper E. Heintz, Jens Hjorth, Pall Jakobsson, Peter G. Jonker, Gavin P. Lamb, Ilya Mandel, Soheb Mandhai, Maria E. Ravasio, Jesper Sollerman ve Nial R. Tanvir, 22 Haziran 2023, Doğa Astronomi.
DOI: 10.1038/s41550-023-01998-8