Araştırmacılar, bir nötron yıldızının devasa patlamasında yüksek frekanslı salınımları yakalıyor

Olağanüstü Valensiya katılımıyla uluslararası bir bilim grubu, en şiddetli anlarında bir magnetarın parlaklığındaki salınımları ilk kez ölçmeyi başardı. Saniyenin sadece 10’unda bir magnetar, güneşin 100.000 yılda ürettiği enerjiye eşdeğer enerjiyi serbest bıraktı. Valencia Üniversitesi’nin Görüntü İşleme Laboratuvarı’nda (IPL) geliştirilen yapay zeka sistemi sayesinde gözlem, insan müdahalesi olmadan gerçekleştirildi.

Nötron yıldızları arasında, yaklaşık 20 kilometre çapında, Dünya’nın kütlesinin yarım milyon katı kadar kütle içerebilen nesneler, bilinen en yoğun manyetik alanlara sahip küçük bir grup olan magnetarlardır. Sadece 30’u bilinen bu cisimler, beklenmedik yapıları ve saniyenin ancak 10’u kadar kısa süreleri nedeniyle hala çok az bilinen şiddetli patlamalara maruz kalmaktadır. Bunları tespit etmek bilim ve teknoloji için zorlu bir iştir.

Son 20 yılda bilim adamları, magnetarlarda yüksek frekanslı salınımlar olup olmadığını merak ettiler. Ekip kısa süre önce dergide bir magnetarın patlamasıyla ilgili çalışmalarını yayınladı. Doğa. En şiddetli anlarında magnetarın parlaklığındaki salınımları ölçtüler. Bu bölümler, dev magnetar püskürmelerini anlamada çok önemli bir bileşendir. Çalışma, Valencia Üniversitesi’nden altı araştırmacı ve İspanyol işbirlikçileri tarafından yürütüldü.

“Etkin olmayan bir durumda bile, magnetarlar güneşimizden 100.000 kat daha parlak olabilir, ancak incelediğimiz flaş durumunda – GRB2001415 – salınan enerji güneşimizin 100.000 yılda yaydığı enerjiye eşdeğerdir.” IAA-CSIC’den baş araştırmacı Alberto J. Castro-Tirado diyor.

UV Astronomi ve Astrofizik profesörü, Görüntü İşleme Laboratuvarı araştırmacısı Víctor Reglero, “Saniyenin yaklaşık 10’u kadar süren magnetarın patlaması, pandeminin ortasında 15 Nisan 2020’de keşfedildi” diyor. (IPL), makalenin ortak yazarı ve ASIM’in mimarlarından biri, patlamayı tespit eden Uluslararası Uzay İstasyonundaki alet. Reglero, “O zamandan beri, 10 ** 16 Gauss’luk bir nötron yıldızı olduğu ve başka bir galakside bulunduğu için çok yoğun bir veri analizi çalışması geliştirdik. Gerçek bir kozmik canavar” diyor.

Bilim adamları, manyetarlardaki patlamaların, manyetosferlerindeki dengesizliklerden veya kabuklarında üretilen bir tür “deprem”den, yaklaşık bir kilometre kalınlığındaki sert ve elastik bir tabakadan kaynaklanabileceğini düşünüyorlar. Alberto J. Castro-Tirado, “Tetikleyiciden bağımsız olarak, yıldızın manyetosferinde (Alfvén) güneşte iyi bilinen ve birbirleriyle etkileşime girerek enerjiyi yayan bir tür dalga oluşur” diye açıklıyor.

Araştırmaya göre, patlamada tespit edilen salınımlar, enerjisi kabuk tarafından hızla emilen Alfvén dalgaları arasındaki etkileşimin ürettiği emisyonla tutarlı. Böylece, birkaç milisaniye içinde, manyetik yeniden bağlantı süreci ve dolayısıyla GRB2001415’te tespit edilen darbeler, ana patlamadan 3.5 milisaniye sonra kaybolarak sona erer. Bu fenomenin analizi, patlamanın hacminin nötron yıldızınınkine benzer veya hatta ondan daha büyük olduğunu tahmin etmeyi mümkün kıldı.

Patlama, Uluslararası Uzay İstasyonu’nda (ISS) bulunan ASIM cihazı tarafından tespit edildi. ASIM, patlamanın ana aşamasını doygunluk yaşamadan tüm enerji aralığında kaydedebilen yedi teleskoptan sadece biriydi. Bilimsel ekip, verilerin toplandığı sadece iki saniye boyunca bir yıldan fazla analiz gerektiren gerçekten karmaşık bir görev olan olayın zamansal yapısını çözebildi.

Atmosfer Uzay Etkileşimleri Monitörü (ASIM), araştırmacılar Torsten Neubert (Danimarka Teknik Üniversitesi), Nikolai Ostgaard (Bergen Üniversitesi, Norveç) ve ASIM Tesis Bilim Ekibini oluşturan Víctor Reglero (Valencia Üniversitesi, İspanya).

ASIM’in amacı, teleskopun Haziran 2018’den beri gerçekleştirdiği bir faaliyet olan 40 MeV’de optikten gama dalga boylarına kadar Dünya atmosferindeki şiddetli olayları izlemektir. Zaten 1000 gama ışını patlaması tespit etti. Víctor Reglero, “Bu fenomenlerin tahmin edilemez olduğu göz önüne alındığında, ASIM bir şey olduğunda tamamen özerk olarak karar verir ve verileri Kopenhag, Bergen ve Valensiya’daki Bilim Veri Merkezi’nin farklı merkezlerine gönderir” diye açıklıyor.

GRB2001415’te yarı-periyodik salınımların tespiti, sinyal analizi açısından oldukça zordu. Reglero, “Zorluk, genliği hızla azalan ve arka plan gürültüsüne gömülü olan sinyalin kısalığında yatmaktadır. Ve bağlantılı gürültü olduğu için sinyalini ayırt etmek zordur” diyor. Yapay zeka sistemi, sofistike veri analiz teknikleriyle birlikte, araştırmacıların bu muhteşem fenomeni tespit etmesine izin verdi.

Bu püskürmeler, gökadadaki bilinen 30 magnetardan ikisinde ve yakındaki diğer gökadalarda zaten tespit edilmiş olsa da, GRB2001415, yaklaşık 13 milyon ışıkyılı uzaklıktaki Heykeltıraş gökadalar grubunda yer alan, bugüne kadar yakalanmış en uzak magnetar püskürmesidir. Reglero, “Perspektiften bakıldığında, sanki magnetar, kozmik yalnızlığından, kHz’de bir milyar güneşten oluşan bir Pavarotti’nin gücüyle şarkı söyleyerek varlığını bize göstermek istemiş gibidir” diyor.

Makalenin yazarlarına göre, patlama, bir nötron yıldızının içinde ve çevresinde manyetik gerilimlerin nasıl üretildiğini anlamak için çok önemli bir bileşen sağlıyor. Yakındaki galaksilerdeki magnetarların sürekli izlenmesi bu fenomenin anlaşılmasına yardımcı olacak ve aynı zamanda şu anda astronomideki en esrarengiz fenomenlerden biri olan hızlı radyo patlamalarının daha iyi anlaşılmasının yolunu açacaktır.