Kara delikler her zaman gama ışını patlamalarına güç sağlamaz, yeni araştırma gösterileri

Gama ışını patlamaları (GRB’ler), Dünya’nın yörüngesindeki uydular tarafından, milisaniyeler ila yüzlerce saniye süren en enerjik gama ışını radyasyonunun parlak parlamaları olarak tespit edilmiştir. Bu yıkıcı patlamalar, Dünya’dan milyarlarca ışık yılı uzaktaki uzak galaksilerde meydana gelir.

Kısa süreli GRB olarak bilinen bir GRB alt türü, iki nötron yıldızı çarpıştığında hayata başlar. Bu ultra-yoğun yıldızlar, güneşimizin kütlesini Londra gibi bir şehrin yarısı kadar küçültüyor ve yaşamlarının son anlarında, bir GRB’yi tetiklemeden hemen önce, uzay-zamanda dalgalanmalar üretiyorlar. yerçekimi dalgaları.

Şimdiye kadar uzay bilimcileri, bu tür enerjik ve kısa ömürlü patlamalara güç sağlayan “motorun” her zaman yeni oluşmuş bir kara delikten (yerçekiminin o kadar güçlü olduğu bir uzay-zaman bölgesinden) gelmesi gerektiği konusunda büyük ölçüde hemfikirdi. ondan kaçmak). Ancak, Bath Üniversitesi’nden Dr. Nuria Jordana-Mitjans liderliğindeki uluslararası bir astrofizik ekibi tarafından yapılan yeni araştırma, bu bilimsel ortodoksiye meydan okuyor.

Çalışmanın bulgularına göre, bazı kısa süreli GRB’ler, bir kara delik değil, süper kütleli bir yıldızın (nötron yıldızı kalıntısı olarak da bilinir) doğumuyla tetiklenir. Kağıt şurada mevcuttur: Astrofizik Dergisi.

Jordana-Mitjans, “Bu tür bulgular, yeni doğan nötron yıldızlarının bazı kısa süreli GRB’lere ve onlara eşlik eden elektromanyetik spektrumdaki parlak emisyonlara güç sağlayabileceğini doğruladıkları için önemlidir. Bu keşif, yerini tespit etmek için yeni bir yol sunabilir. gökyüzünde sinyal ararken nötron yıldızı birleşmeleri ve dolayısıyla yerçekimi dalgaları yayıcıları.”

rekabet teorileri

Kısa süreli GRB’ler hakkında çok şey bilinmektedir. Gittikçe yakınlaşan ve sürekli hızlanan iki nötron yıldızının çarpışmasıyla hayata başlarlar. Ve kaza mahallinden, jetli bir patlama, bir GRB oluşturan gama ışını radyasyonunu serbest bırakır ve ardından daha uzun ömürlü bir parlama izler. Bir gün sonra, patlama sırasında her yöne yayılan radyoaktif madde, araştırmacıların kilonova dediği şeyi üretir.

Bununla birlikte, tam olarak iki nötron yıldızının çarpışmasından sonra geriye kalan şey -çöküşün “ürünü” ve sonuç olarak bir GRB’ye olağanüstü enerjisini veren güç kaynağı, uzun süredir tartışma konusu olmuştur. Bath liderliğindeki çalışmanın bulguları sayesinde bilim adamları artık bu tartışmayı çözmeye daha yakın olabilirler.

Uzay bilimciler iki teori arasında bölünmüş durumda. İlk teoriye göre, nötron yıldızları, kısa bir süre için son derece büyük bir nötron yıldızı oluşturmak üzere birleşir, ancak bu yıldız daha sonra bir saniyenin çok kısa bir bölümünde bir kara deliğe çöker. İkincisi, iki nötron yıldızının daha yüksek yaşam beklentisi olan daha az ağır bir nötron yıldızı ile sonuçlanacağını savunuyor.

O halde astrofizikçileri on yıllardır meşgul eden soru şudur: Kısa süreli GRB’ler bir kara delikten mi yoksa uzun ömürlü bir nötron yıldızının doğuşundan mı güç alıyor?

Bugüne kadar çoğu astrofizikçi, bir GRB üretmek için büyük kütleli nötron yıldızının neredeyse anında çökmesinin gerekli olduğu konusunda hemfikir olarak kara delik teorisini destekledi.

elektromanyetik sinyaller

Astrofizikçiler, ortaya çıkan GRB’lerin elektromanyetik sinyallerini ölçerek nötron yıldızı çarpışmalarını öğrenirler. Bir kara delikten kaynaklanan sinyalin, bir nötron yıldızı kalıntısından gelen sinyalden farklı olması beklenir.

Bu çalışma için keşfedilen GRB’den gelen elektromanyetik sinyal (GRB 180618A olarak adlandırılır), Dr. Jordana-Mitjans ve iş arkadaşlarına, bu patlamaya bir kara delik yerine bir nötron yıldızı kalıntısının yol açmış olması gerektiğini açıkça gösterdi.

Konuyu detaylandıran Dr. Jordana-Mitjans, “Gözlemlerimiz ilk kez, orijinal nötron yıldızı ikilisinin ölümünden sonra en az bir gün yaşamış, hayatta kalan bir nötron yıldızından gelen çoklu sinyallerin altını çiziyor” dedi.

Çalışmanın ortak yazarı ve Ekstragalaktik Astronomi’de Hiroko Sherwin Kürsüsü’nü elinde bulundurduğu Bath’ta Ekstragalaktik Astronomi profesörü olan Profesör Carole Mundell, “Bu kısa gama ışını patlamasından çok erken optik ışığı yakalamaktan heyecan duyduk. robotik teleskop kullanmadan yapmak hala büyük ölçüde imkansız, ancak mükemmel verilerimizi analiz ettiğimizde, GRB’lerin standart hızlı çöken kara delik modeliyle açıklayamadığımızı görünce şaşırdık.

“Keşfimiz, yüz binlerce uzun ömürlü nötron yıldızının kara deliklere dönüşmeden önce sinyallerini bulabileceğimiz Rubin Gözlemevi LSST gibi teleskoplarla yapılacak gökyüzü araştırmaları için yeni bir umut yaratıyor.”

kaybolan kızıllık

Başlangıçta araştırmacıları şaşırtan şey, GRB 180618A’yı takip eden kıvılcımdan gelen optik ışığın sadece 35 dakika sonra kaybolmasıydı. Daha fazla analiz, bu kadar kısa bir emisyondan sorumlu olan malzemenin, onu arkadan iten bir tür sürekli enerji kaynağı nedeniyle ışık hızına yakın genişlediğini gösterdi.

Daha da şaşırtıcı olan, bu emisyonun, milisaniyelik magnetar adı verilen yeni doğmuş, hızla dönen ve yüksek oranda manyetize olmuş bir nötron yıldızının damgasını taşımasıydı. Ekip, GRB 180618A’dan sonraki magnetarın, yavaşlarken kazadan kalan malzemeyi yeniden ısıttığını buldu.

GRB 180618A’da magnetarla çalışan optik emisyon, klasik bir kilonovadan beklenenden bin kat daha parlaktı.