Gökbilimciler, uzun bir GRB’nin (gama ışını patlaması), devasa, hızla dönen bir yıldızın çekirdeğinin yakıtı bittiğinde ve çökerek yıldızın merkezinde bir kara delik oluşturduğunda ortaya çıktığını düşünüyor. Bu sanatçının konseptinde, ölmekte olan yıldızdan çıkan iki jet, çevredeki gaz ve tozla etkileşime giriyor. Katkıda bulunanlar: NASA’nın Goddard Uzay Uçuş Merkezi Kavramsal Görüntü Laboratuvarı
Gökbilimciler, Time-Domain ve Multimessenger Astronomisinin gücünü gösteren, şimdiye kadar kaydedilen en parlak kozmik olay olan TEKNE’ye tanık oldular. Bu olay ve buna benzer başka olaylar, evrenin dinamik süreçlerine ve bilimsel keşiflerde işbirliğinin rolüne dair içgörüler sunuyor.
Stephen Lesage’ın telefonu, 9 Ekim 2022’de bir arkadaşıyla Atlanta’da futbol maçı izlerken devre arasının hemen ardından titremeye başladı. Lesage gelen mesajları görünce maçın artık önemi kalmamıştı. Nadir görülen bir kozmik olay olmuştu ve hemen bilgisayarına ulaşması gerekiyordu.
NASA’nın Fermi Gama Işını Uydusu ve Neil Gehrels Swift Gözlemevi, uzayda alışılmadık derecede parlak bir sinyal tespit etti ve bilim adamlarına otomatik uyarılar gönderdi. Lesage’nin ekibinin Fermi sohbet kanalı, bilim insanları takip stratejilerini koordine ederken mesajlarla aydınlandı.
“O gruptaki herkes ‘Bu şey çılgınca! Bunu analiz etmek kimin görevi? Beklediğimiz şey buydu” diye anımsıyor, Huntsville’deki Alabama Üniversitesi’nde yüksek lisans öğrencisi olan Lesage. “Gitme zamanı!”
Bu olağandışı olayın, medeniyetin başlangıcından bu yana X-ışını ve gama-ışını enerjilerindeki en parlak kozmik patlama olduğu ortaya çıktı. Gökbilimciler ona “tüm zamanların en parlakı” anlamına gelen TEKNE adını verdiler. Lesage, TEKNE’nin gerçekte ne kadar parlak olduğunu gösteren Fermi verilerinin analizine öncülük etti. Olayla ilgili daha fazla ayrıntı elde etmek için uzayda ve Dünya’da 150’den fazla teleskop takip edildi. NASA‘nin IXPE (Görüntüleme X-ışını Polarimetresi Gezgini), Hubble Uzay Teleskobu ve James Webb Uzay Teleskobu’nun yanı sıra Avrupa Uzay Ajansı’nın XMM-Newton teleskopu.
Evren Değişiyor
TEKNE, gökbilimcilerin Zaman Etki Alanı ve Çoklu Mesajcı Astronomi adını verdikleri şeyin bir örneğidir. “Zaman Alanı” kısmı, süpernova veya iki nötron yıldızının birleşmesi gibi evrende meydana gelen ve teleskopların ortaya çıktıkça gözlemleyebileceği olayları ifade eder. “Çoklu Mesajcı Astronomi”, her türlü ışık, yüksek enerjili parçacıklar ve uzay-zamandaki dalgalanmalar da dahil olmak üzere evrenden bilgi ileten çeşitli “habercileri” ifade eder. yerçekimi dalgaları.
Evren, milyonlarca, hatta milyarlarca yıl boyunca son derece yavaş bir şekilde değişiyor gibi görünse de, onun göksel sakinleri bazen günler düzeyinde, hatta saniyelerin kesirleri düzeyinde dramatik değişiklikler yaratabilir. Galaktik merkezler, merkezdeki kara delikler malzeme tükettikçe parlıyor. Kara delik sifonu plazma yakındaki yıldızlardan. Yıldızlar patlıyor. Nötron yıldızları kara deliklerle çarpışır, nötron yıldızları nötron yıldızlarıyla çarpışır ve kara delikler kara deliklerle birleşir. Uzaktaki gök cisimlerinin çarpması bile, uzay ve yer tabanlı teleskoplar ve cihazlar tarafından tespit edilebilecek güçlü dalgalar gönderebilir. Bu olayların birçoğunun bir sonraki aşamada nerede ve ne zaman gerçekleşeceği tahmin edilemez.
NASA’nın gama ışınlarının ani bir parlaklığını tespit ettiğinde uyarı gönderen, geniş görüş alanına sahip iki “gözcü” uydusu var: Fermi ve Swift. Fermi’nin Gama Işını Patlaması Monitörü ve Geniş Alan Teleskobu ile Swift’in Patlama Uyarı Teleskobu, bu olayları gözlemleyen ilk araçlar olabilecek önemli araçlardır.
NASA Astrofizik Bölümü bünyesinde yüksek enerjili astrofizik portföyüne ve Time-Domain ve Multimessenger Astronomi Girişimi’ne liderlik eden Valerie Connaughton, “Dürtüsel bir şey olduğunda, bir şey patlayıp patladığında veya bir şey çatırdayıp çöktüğünde tetikleniyorlar” dedi. Genel merkez Washington’da.
Bilim insanları bilgisayarlarına ve telefonlarına bir uyarı aldıklarında, olayı takip etmek için diğer teleskoplarla işbirliği yapabilecekler. Bilim insanları, büyük ölçüde öngörülemeyen bu parlamaları incelemek için çeşitli uzay tabanlı gözlemevleri ve enstrümanlar kullanarak, uzayın olağan sakinliğinde neyi, nerede, ne zaman ve neden bir “parlaklık” gözlemlediklerini bir araya getirebilirler.
BOAT’ın çok sayıda teleskopla yapılan gözlemlerini karşılaştırdıktan sonra bilim insanları, bu olağandışı parlak patlamanın bir süpernovadan ve özellikle de hızla dönen büyük bir yıldızın çekirdek çöküşünden geldiğini belirlediler. Daha sonra NASA’nın verileriyle NuSTAR Görev sırasında bilim insanları, patlayan yıldızdan fışkıran malzeme jetinin başlangıçta düşündüklerinden daha karmaşık bir şekle sahip olduğunu keşfettiler.
“Devasa bir yıldız patladı ve biz de onu inceleyip ne olduğunu anlıyoruz ve parçaları tersine mühendislikle tekrar bir araya getiriyoruz” dedi Lesage.
“Zaman alanı astronomisi, evrenin özellikleri, temel fiziğin kendisi ve elementlerin kökeni hakkında temel yanıtlar almamızı sağlıyor.”
— Eric Burns, Astrofizikçi, Louisiana Eyalet Üniversitesi
Yeni Parlak Sinyaller
TEKNE’den sadece beş ay sonra bilim insanları, Fermi’den son 50 yılda görülen ikinci en parlak gama ışını patlamasına ilişkin bir uyarı aldı. Bu yeni sinyal, GRB 230307AMart 2023’te gerçekleşen TEKNE, TEKNE için 600 saniyeye kıyasla 200 saniye süren “uzun” gama ışını patlamaları kategorisinde TEKNE’ye katıldı. NASA’nın kızılötesi verileri sayesinde James Webb Uzay TeleskobuBilim adamları, GRB 230307A’nın çok farklı bir kökene sahip olabileceğini belirlediler: Dünya’dan yaklaşık bir milyar ışıkyılı uzaklıktaki iki nötron yıldızının birleşmesi. Dahası, Webb nadir bulunan tellür elementini de tespit etti. nötron yıldızı birleşmeler bunun gibi ağır unsurlar yaratır.
Bu sonuç, GRB 230307A makalesinin ortak yazarı ve Louisiana Eyalet Üniversitesi’ndeki Fermi ekibinin üyesi olan Eric Burns gibi gökbilimcileri hâlâ şaşırtıyor. Birleşen nötron yıldızları bu kadar uzun gama ışını patlamaları üretmemelidir ve mevcut atom fiziği modelleri, Webb’in tespit ettiği orta-kızılötesi dalga boylarını tam olarak açıklamamaktadır. Webb’in önümüzdeki birkaç yıl içinde bu tür etkinlikler hakkında daha fazla bilgi edinmemize yardımcı olacağını umuyor.
Burns, “Zaman alanı astronomisi, evrenin özellikleri, temel fiziğin kendisi ve elementlerin kökeni hakkında temel yanıtlar almamızı sağlıyor” dedi.
NASA’nın James Webb Uzay Teleskobu NIRCam (Yakın Kızılötesi Kamera) cihazından alınan bu görüntü, diğer galaksilerden ve ön plan yıldızlarından oluşan yerel ortamları arasında Gama Işını Patlaması (GRB) 230307A ve onunla ilişkili kilonovanın yanı sıra eski ana galaksisini de vurgulamaktadır. GRB muhtemelen iki nötron yıldızının birleşmesinden güç alıyordu. Nötron yıldızları ana galaksilerinden atıldı ve birkaç yüz milyon yıl sonra nihayet birleşmeden önce yaklaşık 120.000 ışıkyılı, yani yaklaşık olarak Samanyolu galaksisinin çapı kadar mesafe kat etti. Katkıda bulunanlar: NASA, ESA, CSA, STScI, Andrew Levan (IMAPP, Warw)
Çok sayıda Elçi
Kısa süreli kozmik sinyallerle ilişkili kozmik “haberciler” de bilim adamlarının bunların kökenlerini yeniden inşa etmelerine yardımcı oluyor. Yerçekimi dalgalarının 2015’teki ilk keşfi LİGOLazer Girişimölçer Yerçekimi Dalgası Gözlemevi, evrenin yepyeni bir şekilde gözlemlenebileceğini gösterdi ve evrendeki ani patlamaları incelemek için birden fazla habercinin kullanılmasına yönelik yeni bir olasılık çağını başlattı.
2017 yılında bilim insanları, GW170817 adı verilen bir kilonovayı veya nötron yıldızı birleşmesini incelemek için yerçekimsel dalga gözlemlerini birçok farklı yer ve uzay tabanlı gözlemevinden gelen verilerle birleştirerek bu potansiyeli gösterdi. Burns ve meslektaşları, bu kilonovaya ilişkin kapsamlı çalışmadan elde edilen bilgiler arasında bunu, yerçekimi hızının ilk kesin ölçümünü yapmak için kullandılar; bu, “Einstein’ın bir öngörüsünün son büyük doğrulaması” dedi.
Bugün, ABD NSF (Ulusal Bilim Vakfı) destekli LIGO, Avrupa’nın VIRGO’su ve Japonya’nın KAGRA ağı, yerçekimsel dalga olaylarını gözetliyor.
Bu illüstrasyonda mahkum nötron yıldızları ölümlerine doğru hızla dönüyor. Yerçekimi dalgaları yörünge enerjisini akıtarak yıldızların birbirine yaklaşmasına ve birleşmesine neden olur. Çarpıştıklarında enkazın bir kısmı neredeyse ışık hızında hareket eden parçacık jetleri halinde patlayarak kısa süreli bir gama ışını patlaması yaratıyor. Katkıda bulunanlar: NASA’nın Goddard Uzay Uçuş Merkezi/Kavramsal Görüntü Laboratuvarı
Işık, hem TEKNE hem de tellür ürettiği düşünülen gama ışını patlaması için evrenden gelen tek tür “haberci”dir. Güney Kutbu yakınında, NSF tarafından desteklenen IceCube adlı bir deney, her olayla birlikte gökyüzünün aynı bölgesinden gelen yüksek enerjili nötrinoları aradı ancak bulamadı. Ancak gözlemlenen nötrino eksikliği, bilim adamlarının bu olayların nasıl ortaya çıktığına dair olasılıkları kısıtlamasına yardımcı oluyor.
Louisiana Eyalet Üniversitesi’nde astrofizikçi ve yardımcı doçent olan Michela Negro, “Bu çoklu mesaj yaklaşımı, bir tespitiniz olmasa bile önemlidir” dedi. “Bu, tespit ettiğimizde bize yeni bir şeyler söylemenin yanı sıra bazı senaryoları ortadan kaldırmaya gerçekten yardımcı oluyor.”
Parlak Bir Gelecek
TEKNE hakkında tezini yazan Lesage için zaman alanı ve çoklu haberci astronomisi heyecan verici bir çalışma alanıdır. TEKNE’nin kendisi, bu aşırı olaydan gelen olağanüstü parlak ışığın ortaya çıkardığı tüm süreçlere bakarken onu ve diğer gökbilimcileri hâlâ meşgul ediyor. Ancak daha geçici olayların geleceği kesindir ve bilim adamlarını çok çeşitli teleskoplar ve aletlerle onların peşinden koşarken tetikte tutacaktır.
Lesage, “Bunlar sadece geçici olaylar; şimdi bakın yoksa kaçıracaksınız” dedi. “Mümkün olduğu kadar çabuk bakın.”
Ek Okuma: Vaka Üzerine Teleskoplar
Önümüzdeki birkaç yıl içinde NASA, bunun gibi ani geçici olaylara dikkat etmeye yardımcı olmak için yeni “izleyici” uyduları fırlatacak. Birkaç tane içerirler CubeSatsbir tarafı yaklaşık 4 inç (10 cm) olan standartlaştırılmış küp birimlerinden oluşan minyatürleştirilmiş bir uzay aracı sınıfıdır:
- BurstCubeGama ışını sinyallerini izlemek için Mart 2024’te başlatılacak
- BlackCat, X-ışını ışığını tespit etmek için 2025’te hizmete girecek
- Yıldız PatlamasıGama ışını sinyallerini izlemek için 2027’de hizmete girecek
Uluslararası ortaklıklar aynı zamanda bu tür bilimi de içerir:
- ULTRASAT İsrail Uzay Ajansı ve Weizmann Bilim Enstitüsü’ne ait, ultraviyole ışık konusunda uzmanlaşmış geniş görüş alanına sahip küçük bir uydu olan (Ultraviyole Geçici Astronomi Uydusu), NASA’nın katkılarına sahiptir. 2026’da piyasaya sürülmesi bekleniyor.
Ek olarak, diğer birincil hedeflere sahip NASA teleskopları bu olağandışı olayların gözlemlenmesine yardımcı olabilir:
- RuhMetal zengini asteroit Psyche’ye doğru yola çıkan uzay aracı, önümüzdeki birkaç yıl içinde uzay aracının hedefine doğru giderken gökbilimcilerin gama ışını patlamalarını tespit etmek için kullanabileceği bir gama ışını spektrometresine sahip.
- BİLGEGökyüzünün kızılötesi dalga boylarında haritasını çıkaran ekip, birçok yeni uzak nesne ve kozmik olay buldu. NEOWISE WISE teleskopunu yeniden kullanan misyon, potansiyel olarak tehlikeli asteroitler için Dünya’ya yakın alanı araştırıyor.
- NASA’nın Nancy Grace Roman Uzay TeleskobuKaranlık enerjinin uzun süredir devam eden gizemlerini aydınlatacak ve binlerce dış gezegeni keşfedecek bir kızılötesi gözlemevi, gökyüzünü geniş bir şekilde görecek şekilde tasarlandı ve şüphesiz geçici kızılötesi sinyalleri alacak. Gözlemevi, bu olayları araştırmak için çeşitli araştırmalar yapacak ve misyon, değişen yıldızlar, kara deliklerin doğuşu ve aktif galaksiler gibi ilgili konuları incelemek için birçok ekibi destekleyecek. Roman’ın Mayıs 2027’de fırlatılması planlanıyor ve ayrıca gökyüzünde keşfettiği değişiklikler hakkında uyarılar da verecek.
- NEO Surveyor misyonu Dünya için tehlike oluşturabilecek asteroitler ve kuyruklu yıldızların araştırılmasını genişletmek için kızılötesi dedektörleri kullanacak. NEO Surveyor tarafından alınacak görüntülerin ayrıca çok daha uzaktaki arka plan nesnelerini de yakalaması bekleniyor.