Gama ışını patlamaları gökbilimciler tarafından gözlemlenen en parlak ve en enerjik olaylardan bazılarıdır. Sadece birkaç saniye içinde böyle bir patlama, Güneşimizin milyarlarca yıllık varoluşu boyunca yaydığı radyasyonu aşan miktarda enerji açığa çıkarabilir. Bilim adamları, gama ışını patlamalarının bu kadar muazzam gücünün, Evrendeki yıkıcı olaylardan (süpernova patlamaları, nötron yıldızlarının birleşmeleri veya genç kara deliklerden gelen radyasyon) kaynaklandığını öne sürüyorlar.
Ancak bu gizemli olayların kesin nedenleri ve tetikleyici mekanizmaları, modern astrofizikte hala çözülmemiş gizemler olarak kalmaya devam ediyor. Gama ışını patlamalarının doğasına ışık tutmak amacıyla Huntsville’deki Alabama Üniversitesi’nden John Hakkila liderliğindeki bir araştırmacı ekibi, zaman içinde parlaklıklarındaki değişiklikleri inceledi.
“Gama ışını patlamalarının meydana geldiği mekanizmalar elli yılı aşkın bir süredir inceleniyor olmasına rağmen bunlar hala bir sır olarak kalıyor. Gama ışını patlamalarını anlamak, en hızlı ve en güçlü süreçlerden bazılarını anlamamıza yardımcı olur. Patlamalar o kadar parlak ki Evrenin herhangi bir yerinde tespit edilebiliyorlar ve radyasyon sınırlı bir hızla ilerlediği için yıldızların varlığının ilk dönemlerine bakmamıza olanak sağlıyorlar” diyor Hakkila.
Gama ışını patlamalarını incelemenin temel zorluğu, mevcut teorik modellerin ışık eğrilerinin (zaman içinde radyasyonun yoğunluğundaki değişiklikleri yansıtan grafikler) davranışını açıklayamamasıdır. Üstelik hiçbir iki ışık eğrisi birbirinin aynısı değildir ve patlamaların süresi bir saniyenin kesirlerinden onlarca dakikaya kadar değişebilir.
Hakkila’nın ekibi gama ışını patlamalarını bir dizi enerjik darbe olarak modelledi ve bunların bu patlamaların temel “yapı taşları” olduğunu düşündü. Bilim insanı şöyle açıklıyor: “Bunlar, bir gama ışını patlamasının daha parlak hale geldiği ve ardından söndüğü anları gösteriyor.” “Bir gama ışını patlaması darbesinin yayılması sırasında, bazen çok kısa zaman ölçeklerinde meydana gelebilen parlaklık değişimlerine uğrar. Bu varyasyonların tuhaf yanı, tıpkı palindromik kelimeler gibi geri dönüşümlü olmalarıdır.”
Hakkila, bu tür bir tersine dönmenin son derece gizemli göründüğünü, çünkü bir kelimedeki harflerden farklı olarak zamanın kesinlikle tek yönde aktığını ekliyor. “Gama ışını patlama darbe mekanizması bir şekilde bir parlaklık modeli yaratıyor ve daha sonra aynı modeli tersten yeniden üretiyor. Bu oldukça tuhaf ve gama ışını patlamalarını benzersiz bir fenomen haline getiriyor” diye açıklıyor.
Araştırmacılar, ışığa yakın veya “göreceli” hızlarda hareket eden parçacık jetlerinin kara deliklerin oluşumundan fırlatılmasıyla ortaya çıkan gama ışını patlamalarını simüle etmeye odaklandılar. “Bu modellerde, ölmekte olan büyük bir yıldızın çekirdeği çökerek bir kara delik oluşturuyor ve içine düşen malzeme iki karşıt jet boyunca dışarıya doğru yönlendiriliyor. Bize doğru gelen malzeme neredeyse ışık hızıyla dışarı atılıyor” diye anlatıyor Hakkila.
Yeni araştırmanın sonuçları, bilim adamlarını gama ışını patlamalarının altında yatan temel süreçleri anlamaya daha da yaklaştırıyor.
“Gama ışını patlaması nispeten kısa ömürlü bir olay olduğundan, geleneksel olarak jetin olay boyunca kesinlikle gözlemciyi hedef aldığına inanılıyordu. Ancak, zamanın tersine çevrilebilen darbelerin özelliklerini, sabit bir jetin içinde ortaya çıktıklarında açıklamak son derece zordur,” diye devam ediyor Hakkila.
Gama ışını patlaması ışık eğrilerinin palindromik doğasının gizemini çözmek için bilim insanları, genç kara deliklerden kaçan göreceli jetlerin yanlara doğru hareket ettiği bir model önerdiler.
“Enine jet hareketi fikri, gama ışını patlamalarının zamanla tersinir darbe yapısını açıklamak için basit bir çözüm sunuyor. Jet gözlem hattını geçtiğinde ışığı önce bir kenardan, sonra merkezden ve son olarak da karşı kenardan göreceğiz. Merkezi görüş hattını geçtiğinde jetin parlaklığı artacak, ardından kararacak ve çekirdeğin etrafındaki radyal simetrik yapı ters sırada gözlemlenecek” diye açıklıyor araştırmacı.
Hakkila’ya göre bu modelde kara deliklerin göreli jetleri, yangın hortumundan su püskürtüldüğü gibi maddeyi dağıtıyor. Jetler katı yerine sıvı gibi davrandığından gözlemci onları düz çizgiler yerine kavisli olarak görecektir.
Hakkila şu sonuca varıyor: “Hareket, jetin farklı kısımlarından gelen radyasyonun farklı zamanlarda bize ulaşmasına neden oluyor ve bu, radyasyon üretim mekanizmasını daha iyi anlamak için ve aynı zamanda özel göreliliğin etkilerini incelemek için bir ‘laboratuvar’ olarak kullanılabilir.” .
Böylece bilim insanları, göreceli jetlerin yanal hareketini modellerine dahil ederek, gama ışını patlamalarının en büyük gizemlerinden birini, yani zamanın tersine çevrilebilir doğasını çözmeye daha da yaklaştılar. Daha fazla araştırma, bu kozmik felaketlerin altında yatan temel süreçlere ışık tutacaktır.
