Bilimsel araştırmacılar, iki nötron yıldızının birleşmesi sonucu yayılan ışığı simüle etmek için üç boyutlu bir bilgisayar modeli geliştirdiler. Bu model, kilonova AT2017gfo’nun gerçekte de gözlemlenen spektral özelliklerini yeniden yapılandırmak için kullanıldı.
Makalenin baş yazarı Luke Shingles, “Modelimizin kilonova AT2017gfo gözlemleriyle tutarlılığı, patlama ve sonraki olaylar sırasında neler olduğuna dair genel anlayışımıza işaret ediyor” diyor.
Yerçekimi dalgası verilerini ve görünür ışığı birleştiren son çalışmalar, nötron yıldızı birleşmelerinin ağır elementlerin ana kaynağı olduğunu doğrulamaktadır.
Nötron yıldızı birleşmelerinden çıkan maddedeki elektronlar, iyonlar ve fotonlar arasındaki etkileşimler, teleskoplarla gördüğümüz spektrumu belirler. Bu süreçler ve yayılan ışık, bilgisayar simülasyonları kullanılarak modellenebilir. Bilim adamlarının oluşturduğu üç boyutlu model, radyoaktif bozunma sırasında açığa çıkan enerjinin sentezi ve ağır elementlerin sentezi ile ışınım aktarımının sonucu olan nötron yıldızlarının birleşme sürecini temsil ediyor.
Model üç boyutlu olduğundan herhangi bir bakış yönünde gözlemlenen spektrumu tahmin edebilir. Model, iki nötron yıldızının yörünge düzlemine neredeyse dik olarak bakıldığında (kilonova AT2017gfo gözlemleriyle belirtildiği gibi), bilim adamlarının gerçekte gözlemlediğine çok benzeyen bir spektral dağılım dizisini tahmin ediyor.
Shingles, “Bu alandaki araştırmalar, çoğunlukla nötron yıldızı birleşmeleriyle oluşan platin ve altın gibi demirden daha ağır elementlerin kökenlerini daha iyi anlamamıza yardımcı olacak” diyor.
Ağır elementlerin neredeyse yarısı, iki nötron yıldızının aşırı sıcaklık ve yoğunluk altında birleşmesiyle oluşuyor. Böyle bir birleşme sırasında, sıralı nötron yakalama ve beta bozunması yoluyla kararsız nötron açısından zengin ağır çekirdeklerin oluşumu için koşullar yaratan bir patlama ve madde fırlatması meydana gelir. Bu tür çekirdekler bozunarak, kilonova olarak bilinen ve yaklaşık bir hafta içinde sönen parlak bir ışık parıltısına neden olan enerjiyi açığa çıkarır.
3 boyutlu simülasyon, maddenin yüksek yoğunluklardaki davranışı, kararsız ağır çekirdeklerin özellikleri ve ağır elementlerin atomlarının etkileşimleri dahil olmak üzere fiziğin çeşitli alanlarını birleştirir. Bununla birlikte, spektral özelliklerdeki değişim oranının ve daha sonraki aşamalarda çıkan maddenin tanımının hesaba katılması da dahil olmak üzere bazı sorular hala devam etmektedir.
Bu alandaki daha ileri gelişmeler, spektral özelliklerin daha doğru bir şekilde tahmin edilmesini ve anlaşılmasını mümkün kılacak ve ağır elementlerin oluştuğu koşullar hakkındaki anlayışımızı derinleştirecektir.
