Evrenin en büyük patlamaları bizi oluşturan elementleri oluşturdu ancak dışarıda başka bir gizemli kaynak daha var

Büyük Patlama’da “doğumundan” sonra evren esas olarak hidrojen ve birkaç helyum atomundan oluşuyordu. Bunlar periyodik tablodaki en hafif elementlerdir. Büyük Patlama’dan günümüze kadar geçen 13,8 milyar yılda helyumdan ağır olan elementlerin neredeyse tamamı üretildi.

Yıldızlar bu ağır elementlerin çoğunu nükleer füzyon süreciyle ürettiler. Ancak bu, elementlerin yalnızca demir kadar ağır olmasına neden olur. Daha ağır elementlerin yaratılması, enerjiyi serbest bırakmak yerine tüketecektir.

Bu ağır elementlerin günümüzdeki varlığını açıklayabilmek için onları üretebilecek olguları bulmak gerekmektedir. Tasarıya uyan bir etkinlik türü, Gama ışını patlaması (GRB)—evrendeki en güçlü patlama sınıfı. Bunlar güneşimizin parlaklığının kentilyon (10’un ardından 18 sıfır) katı kadar patlayabilir ve çeşitli olay türlerinden kaynaklandığı düşünülmektedir.

GRB’ler iki kategoriye ayrılabilir: uzun patlamalar ve kısa patlamalar. Uzun GRB’ler büyük ve hızlı dönen yıldızların ölümüyle ilişkilendirilir. Bu teoriye göre, hızlı dönen ışın demetleri, büyük bir yıldızın çökmesi sırasında fırlatılan malzemeyi, son derece yüksek hızlarda hareket eden dar jetlere dönüştürür.

Kısa patlamalar yalnızca birkaç saniye sürer. Bunların iki nötron yıldızının (kompakt ve yoğun “ölü” yıldızlar) çarpışmasından kaynaklandığı düşünülüyor. Ağustos 2017’de önemli bir olay bu teorinin desteklenmesine yardımcı oldu. Lig Ve BaşakABD’deki iki yerçekimsel dalga detektörü, bir iki nötron yıldızından geliyormuş gibi görünen sinyal bir çarpışma için harekete geçiyoruz.

Birkaç saniye sonra, GRB 100817A olarak bilinen kısa bir gama ışını patlamasının gökyüzünde aynı yönden geldiği tespit edildi. Birkaç hafta boyunca, gezegendeki hemen hemen her teleskop, sonrasını incelemek için benzeri görülmemiş bir çabayla bu olaya işaret ediyordu.

Gözlemler şunu ortaya çıkardı: kilonova GRB 170817A’nın konumunda. Bir kilonova, bir süpernova patlamasının daha sönük bir kuzenidir. Daha da ilginci, buna dair kanıtlar vardı. patlama sırasında birçok ağır element üretildi. Bir çalışmanın yazarları Doğa Patlamayı analiz eden araştırmacılar, bu kilonovanın iki farklı kategoride enkaz veya fırlatma ürettiğini gösterdi. Biri öncelikle hafif elementlerden, diğeri ise ağır elementlerden oluşuyordu.

Nükleer fisyonun periyodik tabloda ancak demir kadar ağır elementleri üretebileceğini daha önce belirtmiştik. Ancak kilonovanın nasıl daha ağır olanları üretebildiğini açıklayabilecek başka bir süreç daha var.

Hızlı nötron yakalama süreci, veya r-süreci, demir gibi daha ağır elementlerin çekirdeklerinin (veya çekirdeklerinin) kısa sürede birçok nötron parçacığını yakaladığı yerdir. Daha sonra hızla kütlesel olarak büyüyerek çok daha ağır elementler üretirler. Ancak r-sürecinin çalışması için doğru koşullara ihtiyacınız var: yüksek yoğunluk, yüksek sıcaklık ve çok sayıda serbest nötron. Bu gerekli koşulları sağlamak için gama ışını patlamaları meydana gelir.

Bununla birlikte, kilonova GRB 170817A’ya neden olan gibi iki nötron yıldızının birleşmesi çok nadir görülen olaylardır. Aslına bakılırsa, evrende bol miktarda bulunan ağır elementler için onları alışılmadık bir kaynak haline getirecek kadar nadir olabilirler. Peki ya uzun GRB’ler?

Yakın zamanda yapılan bir çalışma, özellikle uzun bir gama ışını patlamasını, GRB 221009’u araştırdı. TEKNE lakaplı—tüm zamanların en parlakı. Bu GRB, 9 Ekim 2022’de güneş sistemi boyunca yayılan yoğun bir radyasyon darbesi olarak yakalandı.

TEKNE, kilonovaya benzer bir astronomik gözlem kampanyasını ateşledi. Bu GRB önceki rekor sahibinden 10 kat daha enerjikti ve bize o kadar yakındı ki Dünya atmosferi üzerindeki etkisi yerde ölçülebilirdi ve büyük bir güneş fırtınasıyla karşılaştırılabilirdi.

BOAT’ın sonrasını inceleyen teleskoplar arasında James Webb Uzay Teleskobu (JWST) da vardı. İlk patlamanın ardından gelen parıltı nedeniyle kör olmamak için, GRB’yi patlamadan yaklaşık altı ay sonra gözlemledi. JWST’nin topladığı veriler, olayın olağanüstü parlaklığına rağmen bunun nedeninin şunlar olduğunu gösterdi: yalnızca ortalama bir süpernova patlaması.

Aslında, diğer uzun GRB’lere ilişkin önceki gözlemler, GRB’nin parlaklığı ile onunla ilişkili süpernova patlamasının boyutu arasında bir korelasyon olmadığını gösterdi. TEKNE bir istisna gibi görünmüyor.

JWST ekibi ayrıca BOAT patlaması sırasında üretilen ağır elementlerin sayısını da çıkardı. R-süreci tarafından üretilen elementlere dair hiçbir belirti bulamadılar. Bu şaşırtıcı çünkü teorik olarak uzun bir GRB’nin parlaklığının çekirdeğindeki koşullarla, büyük olasılıkla bir kara delikle ilişkili olduğu düşünülüyor. Çok parlak olaylar için, özellikle de TEKNE kadar ekstrem olaylar için, r-sürecinin gerçekleşmesi için koşulların uygun olması gerekir.

Bu bulgular, gama ışını patlamalarının evrendeki ağır elementlerin umulan önemli kaynağı olmayabileceğini öne sürüyor. Bunun yerine hala orada bir kaynak veya kaynaklar olmalı.

Bu makale şuradan yeniden yayınlanmıştır: Konuşma Creative Commons lisansı altındadır. Okumak orijinal makale.