Yenilikçi model, gökbilimcilere güçlü uzay patlamalarını analiz etmeleri için yeni bir yol sunuyor

Birkaç örnek vermek gerekirse, astrofiziksel patlamalar, büyük bir yıldızın demir çekirdeğinin çökmesi (çekirdek çökmesi süpernova olarak bilinir), spagettileşmiş yıldız kalıntılarının büyük bir kara delik tarafından tüketilmesi (gelgit bozulması olayı olarak bilinir) tarafından tetiklenir. ) ve bir beyaz cücenin (tip 1A süpernova olarak bilinir) yüzeyindeki kaçak nükleer füzyon. Bu tür patlamalar sık ​​sık meydana geliyor, ancak çoğu zaman uzak galaksilerde ve gökbilimciler ancak son zamanlarda uzayın yeterince uzağa bakıp bunları kayda değer sayıda tespit edebildiler ve çok daha fazlası da yolda.

Syracuse Üniversitesi Sanat ve Bilim Fakültesi’nde fizik profesörü olan Eric Coughlin, bu patlamaları ve sonuçta gördüğümüz ışığın kökenini hızla modellemenin yeni bir yolunu geliştirdi. Onun araştırması şuydu: yayınlandı içinde Astrofizik Günlük Mektupları.

Coughlin, “Bu yeni anlayışla, bir patlamanın çevresi ile etkileşiminden kaynaklanan emisyonu modelleyebiliriz, böylece patlamanın zaman içindeki gelişimini takip edebiliriz” diyor.

Gökbilimciler uzun yıllardır dev bir yıldızın kendi kütleçekimsel çöküşü nedeniyle öldüğünü biliyorlardı. Bunun nedeni, çöküşünün, merkezde bir nötron yıldızı oluşmasıyla patlamanın tersine dönmesine yol açması ve bunun, artık çekirdek çöküşü süpernovası olarak bilinen, son derece yoğun ve parlak bir patlama üreten bir patlamaya yol açmasıdır. Galaksimizde (veya diğer ve çok yakın galaksilerde) meydana gelenler çıplak gözle görülebilir, ancak bugün modern teleskoplar tarafından gecede onlarca süpernova tespit edilmektedir.

Ancak diğer türdeki patlamaların tanımlanması daha az kolaydır çünkü bunlar çok uzaktır veya çok hızlı sönüktür. Örneğin, hızla sönen elektromanyetik patlamaları, doğru zamanda gökyüzünde doğru yere bakmadığımız sürece gözden kaçırmak kolaydır. Bununla birlikte, standart bir süpernova patlamasıyla kıyaslanabilir miktarda enerji açığa çıkarabilirler.

Coughlin, “Bu patlamalar her gün milyarlarca milyarlarca atom bombası değerindeki enerjiyi açığa çıkarabilir” diyor. “Böyle geçici, yüksek enerjili olaylar evrende her zaman meydana geliyor.”

Gökbilimciler, topluca “geçici olaylar” olarak bilinen, çekirdek çöken süpernovalar ve uzaydaki diğer parlak, hızla gelişen olaylar hakkında keşifler arıyorlar. Coughlin’in yeni modeli bu arayışa yardımcı olacak.

Yeni oluşan nötron yıldızı “sıçraydığında” ve yıldız patlamasını tersine çevirerek yıldızın en dış katmanları boyunca bir şok dalgası oluşturduğunda çekirdek çöküşü bir süpernova meydana gelir. Ölmekte olan yıldızı çevreleyen gazın içine büyük miktarlarda süpernova döküntüsü veya püskürme üflenir.

Fırlatma başlangıçta aşırı derecede sıcaktır ve muazzam miktarda ışık yayar ve ağır atomik elementlerin radyoaktif bozunması da emisyona katkıda bulunur. Fırlatma ve çevredeki gaz arasındaki etkileşim de bu emisyonu destekleyebilir ve bazı durumlarda baskın hale getirebilir, çünkü çevredeki gazı hızlandıran ve dışarı doğru hareket eden fışkırmayı yavaşlatan iki ek şok dalgası üretilir.

Şoklanmış malzemeden oluşan bu “kabuk” zamanla dışarıya doğru genişleyerek yalnızca görünür ışık değil, aynı zamanda şokla ısıtılmış gazın varlığını gösteren radyo emisyonu da üretir. Coughlin’in modeli, bu etkileşim yoluyla oluşturulan kabuğun evrimini izlemek için yeni bir metodoloji sağlıyor; bu, patlamanın enerjisi gibi özelliklerini anlamak için radyo verileriyle birlikte kullanılabiliyor.

Coughlin, modelini gelecek yıl Şili’nin And Dağları’nda faaliyete geçmesi planlanan Vera C. Rubin Gözlemevi tarafından gerçekleştirilecek Eski Uzay ve Zaman Araştırması’ndan (LSST) elde edilen verilere uygulayacak. Rubin Gözlemevi, gökbilimcilerin analiz edeceği büyük miktarda astronomik veri sağlayacak ve zamana bağlı evren hakkında yeni keşiflere yol açacak 10 yıllık bir gökyüzü çalışması yürütecek.

Rubin Gözlemevi, astronomi için şimdiye kadar yapılmış en büyük dijital kamera olan 3,2 gigapiksel kamerayla birleştirilmiş dünya standartlarında 8,4 metrelik bir teleskop içerir.

Teleskop, her üç ila dört gecede bir Güney Yarımküre’nin görünür gökyüzünün tamamını görüntüleyecek ve kısa süreliğine parlaklık veya yön değiştiren daha ilerideki veya sönük nesneleri tespit etmesine olanak tanıyacak.

Coughlin, “Önümüzdeki 10 yıl boyunca milyarlarca galaksiyi ve buna bağlı olarak birçok farklı olgunun neden olduğu bu geçici olayları gözlemleyeceğiz” diyor.

Rubin Gözlemevi’nin açık erişimli veri seti, daha önce gelenlerden daha büyük ve daha ayrıntılı olacak.

Coughlin, “Teorik bir gökbilimci olarak, bu verilerden yola çıkarak mevcut patlama olaylarının tutarlı bir resmini oluşturmaya çalışıyorum” diyor. “Ve bu patlayıcı olayları yeniden yaratmak için oyundaki fiziği anlamaya çalışacağım.”

Ancak erken keşifleri tetiklemek için disiplinler arası araştırmalara ihtiyaç vardır.

Coughlin “Scialog” bursunu aldı. İlk Scialog oturumu Kasım ayında Tucson, Arizona’da toplanacak ve kariyerinin başındaki 50 bilim adamı arasında bağlantılar kurmak için yapılacak: gözlemsel gökbilimciler, kozmologlar, teorik fizikçiler ve astrofizikçiler, hesaplamalı modelciler, veri bilimcileri ve yazılım mühendisleri.

Scialog katılımcıları, işbirlikçi projeleri katalize ederek benzeri görülmemiş veri seti boyutundan yararlanmayı planlıyor.

Coughlin, “İşlenecek ve incelenecek petabaytlarca (bir milyon gigabayt) veriden bahsediyoruz” diyor. “Muazzam miktarda veri içeren sorunlara çözümler veya bu verileri yeni bir şey bulmak için kullanmak için yeni yöntemler düşünen farklı disiplinlerden insanları bir araya getireceğiz. Rubin Gözlemevi, büyük yıldızların ölümleri hakkında bilgi edinmemize yardımcı olacak. oluyor ve muazzam miktarda enerji üretiyoruz. Sonunda bu enerjik olaylardan bazılarına neyin güç verdiğini öğrenebiliriz.”