J2030 Röntgen ve Optik. Kredi: Röntgen: NASA/CXC/Stanford Üniv./M. de Vries; Optik: NSF/AURA/Gemini Konsorsiyumu
Gökbilimciler, 40 trilyon mil uzunluğunda bir madde ve antimadde ışını görüntülediler.[{” attribute=””>NASA’s Chandra X-ray Observatory. The record-breaking beam is powered by a pulsar, a rapidly rotating collapsed star with a strong magnetic field.
With its tremendous scale, this beam may help explain the surprisingly large numbers of positrons, the antimatter counterparts to electrons, throughout the Milky Way galaxy.
Gökbilimciler ışını veya filamanı ilk olarak 2020’de keşfettiler, ancak Chandra dedektörünün kenarının ötesine uzandığı için tam uzunluğunu bilmiyorlardı. Aynı araştırmacı çifti tarafından Şubat ve Kasım 2021’de alınan yeni Chandra gözlemleri, filamanın ilk görüldüğünden yaklaşık üç kat daha uzun olduğunu gösteriyor. Filament, gökyüzündeki dolunayın çapının yaklaşık yarısını kaplar ve bu da onu Dünya’dan bakıldığında bir pulsardan en uzun olanı yapar.
Palo Alto, California’daki Stanford Üniversitesi’nden araştırmayı yöneten Martijn de Vries, “Sadece 10 mil çapındaki bir pulsarın binlerce ışıkyılı uzaklıktan görebileceğimiz kadar büyük bir yapı oluşturabilmesi şaşırtıcı” dedi. “Aynı nispi boyutta, iplik New York’tan Los Angeles’a kadar uzansaydı, pulsar çıplak gözle görülebilen en küçük nesneden yaklaşık 100 kat daha küçük olurdu.”
J2030 X-Ray ve Optik geniş alanKredi: NASA/CXC/Stanford Univ./M. de Vries
Pulsar, PSR J2030+4415 olarak adlandırılır ve Dünya’dan yaklaşık 1.600 ışıkyılı uzaklıkta bulunur. Bu şehir boyutundaki nesne, çoğu tavan vantilatöründen daha hızlı, saniyede yaklaşık üç kez dönüyor.
Bu sonuç, Samanyolu’nun sıradan maddeye benzeyen, ancak elektrik yükleri tersine çevrilmiş olan antimaddesinin kaynağı hakkında yeni bilgiler sağlayabilir. Örneğin, bir pozitron, elektronun pozitif yüklü eşdeğeridir.
Evrenin büyük çoğunluğu antimaddeden ziyade sıradan maddeden oluşur. Ancak bilim adamları, Dünya’daki dedektörlerde nispeten büyük sayıda pozitron olduğuna dair kanıt bulmaya devam ediyor ve bu da şu soruya yol açıyor: Bu antimaddenin olası kaynakları nelerdir?
J2030 X-Ray tam alan. Kredi: NASA/CXC/Stanford Üniv./M. de Vries
Yeni Chandra çalışmasındaki araştırmacılar, PSR J2030+4415 gibi pulsarların bir cevap olabileceğini düşünüyor. İki uç noktanın kombinasyonu – hızlı dönüş ve pulsarların yüksek manyetik alanları – elektron ve pozitron çiftleri oluşturan parçacık hızlanmasına ve yüksek enerjili radyasyona yol açar. (Albert Einstein’ın E = mc2 denklemiyle ünlü olarak belirlenen kütleyi enerjiye dönüştürmenin olağan süreci tersine çevrilir ve enerji kütleye dönüştürülür.)
Pulsar bu pozitronları galaksiye sızdırıyor olabilir. Pulsarlar, genellikle güçlü manyetik alanları içinde sınırlı olan yüklü parçacık rüzgarları üretir. Pulsar, rüzgarı arkasından takip ederken, yıldızlararası uzayda saatte yaklaşık bir milyon mil hızla seyahat ediyor. Hareket halindeki bir teknenin önündeki su birikintisine benzer şekilde, pulsarın önünde bir yay gaz şoku hareket eder. Bununla birlikte, yaklaşık 20 ila 30 yıl önce, yay şokunun hareketi durmuş gibi görünüyor ve pulsar buna yetişerek, soldan sağa neredeyse düz bir çizgide akan yıldızlararası manyetik alanla bir etkileşime neden oldu.
J2030 X-Ray ve Optik yakın çekim. Kredi: Röntgen: NASA/CXC/Stanford Üniv./M. de Vries; Optik: NSF/AURA/Gemini Konsorsiyumu
Yine Stanford’dan ortak yazar Roger Romani, “Bu muhtemelen bir parçacık sızıntısını tetikledi” dedi. “Pulsar rüzgarının manyetik alanı, yıldızlararası manyetik alanla bağlantılıydı ve yüksek enerjili elektronlar ve pozitronlar, bağlantının oluşturduğu bir ağızlıktan fışkırdı.”
Parçacıklar daha sonra bu yıldızlararası manyetik alan çizgisi boyunca ışık hızının yaklaşık üçte biri hızında hareket ederken, onu X-ışınlarında aydınlattılar. Bu, Chandra’nın gördüğü uzun filamanı üretti.
Daha önce, gökbilimciler, enerjik pozitronların genellikle galaksiye sızmakta zorlandıklarını ima eden gama ışını ışığında yakındaki pulsarların etrafında büyük haleler gözlemlemişti. Bu, pulsarların bilim adamlarının saptadığı pozitron fazlalığını açıkladığı fikrini alt üst etti. Ancak PSR J2030+4415 gibi yakın zamanda keşfedilen pulsar filamentleri, parçacıkların aslında yıldızlararası uzaya kaçabileceğini ve sonunda Dünya’ya ulaşabileceğini gösteriyor.
Referans: “The Long Filament of PSR J2030+4415”, Martijn de Vries ve Roger W. Romani, Kabul Edildi, Astrofizik Dergisi.
arXiv:2202.03506
Bu sonuçları açıklayan bir makale şurada görünecektir: Astrofizik Dergisi. NASA’nın Marshall Uzay Uçuş Merkezi, Chandra programını yönetiyor. Smithsonian Astrofizik Gözlemevi’nin Chandra X-ray Merkezi, Cambridge, Massachusetts’teki bilim operasyonlarını ve Burlington, Massachusetts’teki uçuş operasyonlarını kontrol ediyor.