Fermi Teleskobu şimdiye kadar görülen en parlak gama ışını patlamasında yeni bir özellik buldu

Ekim 2022’de gökbilimciler, hızla BOAT olarak adlandırılan, tüm zamanların en parlak gama ışını patlaması (GRB) ile şaşkına döndüler. Şimdi uluslararası bir bilim ekibi, NASA’nın Fermi Gama Işını Uzay Teleskobu’ndan alınan verilerin daha önce hiç görülmemiş bir özelliği ortaya çıkardığını bildiriyor.

“BOAT patladıktan birkaç dakika sonra, Fermi’nin Gama Işını Patlama Monitörü dikkatimizi çeken alışılmadık bir enerji zirvesi kaydetti,” diyor Hollanda, Nijmegen’deki Radboud Üniversitesi’nde ve İtalya, Merate’deki INAF’ın (İtalyan Ulusal Astrofizik Enstitüsü) bir parçası olan Brera Gözlemevi’ne bağlı baş araştırmacı Maria Edvige Ravasio. “Bu sinyali ilk gördüğümde tüylerim diken diken oldu. O zamandan beri yaptığımız analiz, bunun GRB’leri incelediğimiz 50 yılda görülen ilk yüksek güvenilirlikli emisyon çizgisi olduğunu gösteriyor.”

Keşif hakkında bir makale görünür dergide Bilim.

Madde ışıkla etkileşime girdiğinde, enerji karakteristik yollarla emilebilir ve yeniden yayılabilir. Bu etkileşimler belirli renkleri (veya enerjileri) aydınlatabilir veya söndürebilir ve ışık gökkuşağı gibi bir spektrumda yayıldığında görülebilen temel özellikler üretebilir. Bu özellikler, etkileşimde yer alan kimyasal elementler gibi bir bilgi zenginliğini ortaya çıkarabilir. Daha yüksek enerjilerde, spektral özellikler, madde ve antimaddenin gama ışınları üretmek için yok olması gibi belirli parçacık süreçlerini ortaya çıkarabilir.

“Daha önceki bazı çalışmalar diğer GRB’lerde emilim ve emisyon özellikleri için olası kanıtlar bildirmiş olsa da, daha sonraki incelemeler bunların hepsinin sadece istatistiksel dalgalanmalar olabileceğini ortaya koydu. BOAT’ta gördüğümüz şey farklı,” diyor İtalya, Milano’daki INAF-Brera Gözlemevi’nden ortak yazar Om Sharan Salafia. “Bu özelliğin sadece bir gürültü dalgalanması olma olasılığının yarım milyarda birden az olduğunu belirledik.”

GRB’ler evrendeki en güçlü patlamalardır ve bol miktarda gama ışını, yani ışığın en yüksek enerjili biçimini yayarlar. En yaygın türü, büyük bir yıldızın çekirdeği yakıtını tükettiğinde, çöktüğünde ve hızla dönen bir kara delik oluşturduğunda meydana gelir. Kara deliğe düşen madde, yıldızın dış katmanlarından neredeyse ışık hızında geçen zıt yönlü parçacık jetlerine güç verir. Bu jetlerden biri neredeyse doğrudan Dünya’ya doğru yöneldiğinde GRB’leri tespit ederiz.

Resmi olarak GRB 221009A olarak bilinen BOAT, 9 Ekim 2022’de patladı ve Fermi’dekiler de dahil olmak üzere yörüngedeki gama ışını dedektörlerinin çoğunu hemen doyurdu. Bu, patlamanın en yoğun kısmını ölçmelerini engelledi. İstatistiksel argümanlarla birleştirilen yeniden yapılandırılmış gözlemler, daha önce tespit edilen GRB’lerle aynı popülasyonun bir parçasıysa, BOAT’ın muhtemelen 10.000 yıldır Dünya semalarında görülen en parlak patlama olduğunu öne sürüyor.

Varsayılan emisyon çizgisi, patlamanın tespit edilmesinden yaklaşık 5 dakika sonra ve Fermi için doygunluk etkilerini sonlandıracak kadar sönükleştikten sonra ortaya çıktı. Çizgi en az 40 saniye boyunca devam etti ve emisyon yaklaşık 12 MeV (milyon elektron volt) tepe enerjisine ulaştı. Karşılaştırma için, görünür ışığın enerjisi 2 ila 3 elektron volt arasındadır.

Peki bu spektral özelliği ne üretti? Ekip, en olası kaynağın elektronların ve onların antimadde karşılıkları olan pozitronların yok olması olduğunu düşünüyor.

“Bir elektron ve bir pozitron çarpıştığında, 0,511 MeV enerjili bir gama ışını çifti üreterek yok olurlar,” diyor İtalya’nın L’Aquila kentindeki Gran Sasso Bilim Enstitüsü ve Gran Sasso Ulusal Laboratuvarı’nda ortak yazar olan Gor Oganesyan. “Maddenin ışık hızına yakın bir hızda hareket ettiği jete baktığımız için, bu emisyon büyük ölçüde maviye kayar ve çok daha yüksek enerjilere doğru itilir.”

Bu yorum doğruysa, 12 MeV’de zirve yapan bir emisyon çizgisi üretmek için, yok edici parçacıkların ışık hızının yaklaşık %99,9’u kadar bir hızla bize doğru hareket ediyor olması gerekir.

“Onlarca yıl boyunca bu inanılmaz kozmik patlamaları incelememize rağmen, bu jetlerin nasıl çalıştığına dair detayları hala anlamış değiliz,” diye belirtti NASA’nın Greenbelt, Maryland’deki Goddard Uzay Uçuş Merkezi’ndeki Fermi projesi bilim insanı Elizabeth Hays. “Bu dikkat çekici emisyon çizgisi gibi ipuçları bulmak, bilim insanlarının bu aşırı ortamı daha derinlemesine araştırmasına yardımcı olacak.”