4 Ağustos 2013

Hubble GRB Bilmecesine El Attı

NASA’nın Hubble Uzay Teleskopu kısa süreli gama ışın patlamalarının bir çift nötron yıldızının ya da biri nötron yıldızı diğeri karadelik olan iki süper yoğun ve küçük çiftin birleşmesiyle tetiklendiğine yönelik güçlü kanıtlar elde etti.

Hubble’ın yakın kızılötesi gözlemleri ile elde edilen kesin kanıtlar kısa süreli gama ışını patlamaları (GRB) sonrasında belirdi. Birleşme sonrasında görülen kısa süreli GRB patlaması beraberinde yeni bir tür olan kilonovayı getirir.

Soldaki GRB 130603B adlı gama ışını patlamasının gerçekleştiği gökadayı gösteriyor. Kataloglarda SDS J112848.22+170418.5 olarak adlandırılan gökada 4 milyar ışık yılı uzaklıktadır. 13 Haziran 2013 tarihli sağ üstteki Hubble Geniş alan Kamerası 3 görüntüsünde ise gama ışını patlaması kaynağından gelen yakın-kızılötesi ışık parlaklığını gösteriyor. 3 Temmuz tarihli alttaki görüntüde ise bu parlaklık azaldığı görülüyor. (NASA, ESA, N. Tanvir (University of Leicester), A. Fruchter (STScI), and A. Levan (University of Warwick))

Bir kilonova bir beyaz cücenin patlamasına neden olan novadan 1000 kat daha parlaktır. Yine de böylesi bir patlama büyük bir yıldızın süpernova patlamasıyla görülen parlaklığın 1/100’ü ile 1/10’u kadardır.

Uzayda rastgele yönlere dağılan gama ışını patlamaları, yüksek enerjili ışıma olarak yanıp sönmektedir. Kısa süreli patlamaların çoğu ancak birkaç saniye görünür olabilirken bazıları birkaç saat bazıları ise gün boyunca sürer ve yakın-kızılötesi ışık altında soluk bir kızarıklık oluştururlar.

Gökbilimciler uzak gökadalardaki bu soluk GRB’leri görmekte zorluk çeker. Kısa süreli GRB’ler bir sırdır. Buna ilişkin en gözde kuram iki yoğun cismin uzaya yoğun enerji aktarmasıdır. Ama buna ait kesin bir kanıt şimdiye kadar elde edilememişti.

İngiltere Leicester Üniversitesi’nden Nial Tanvir liderliğindeki bir araştırma ekibi yakın kızılötesi ışık altındaki kısa süreli patlamayı incelemek için Hubble’ı kullandı. Gözlemler bir kilonova patlaması sonrasında görülen soluk ışığı ortaya çıkardı.

“Bu gözlem kısa gama ışını patlamalarının kökeni gizemini çözmektedir. Grubumuzdaki birçok gökbilimcinin içinde yer aldığı bir çalışmayla uzun süreli gama ışını patlamalarının (iki saniyeden daha uzun) son derece büyük kütleli yıldızların çökmesiyle üretildiğine ilişkin kanıt daha önce sağlanmıştı. Ancak yoğun cisimlerin birleşmesiyle oluştuğuna yönelik kanıtlar zayıftı. Elde ettiğimiz kanıtlar iki senaryoyu da destekler görünmektedir” diyor Tanvir.

Astrofizikçiler ikili sistemde sarmal bir yörünge izleyen süper-yoğun nötron yıldızı çiftlerinin kısa süreli GRB’ler oluşturduğunu tahmin ediyor. Uzay-zamanı bir kumaş gibi eğen sistemin ışıması küçük dalgalanmalarla yayılmaktadır. Dalgalar şeklinde yayılan enerjiye birbirine çok yakın dolanan iki cisim neden olur. İki cismin birleşmesiyle milisaniye süresnce yüksek radyoaktif madde dışarı çıkar. Bu madde ısınır ve hafif bir patlamayla genişler. Bu güçlü kilonova patlamasının yaydığı görünür ve yakın-kızılötesi ışımayı Güneş her birkaç yılda saniyeler mertebesinde yayar. Bir kilonovanın ki ise yaklaşık bir hafta sürer.

Çalışma ekibinden Berkeley Üniversitesi ve Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarı’ndan Jennifer Barnes ve Daniel Kasen kilonovaların nasıl görünmesi gerektiğini belirlemek için yeni hesaplamalar yaptı. Sıcak plazma birkaç gün içinde yakın-kızılötesinde ışıma yaparken kilonovanın aynı zamanda görünür ışığı engelleyecek şekilde hareket etmesi gerektiğini öngördü.

NASA’nın Swift Uzay Teleskopu 3 Haziran’da yaklaşık 4 milyar ışık yılı uzaklıktaki bir gökadada GRB 130603B adlı son derece parlak bir gama ışını patlaması kaydetti. Böylece beklenen fırsat gelmiş oldu. İlk patlama sonrası görülen gama ışınları saniyenin onda biri kadar sürerken sonraki kilonova parlaması yaklaşık 100 milyar kat daha parlak oldu.

Kısa süreli gama ışını patlamasını gösteren model dizisi. 1. Birbirine yakın ve sarmal yörünge izleyerek dolanan iki nötron yıldızından oluşan sistem. Uzay-zaman içinde, açısal momentumları nedeniyle, küçük dalgalanmalar yaratırlar. 2. İki cismin birleşmesiyle milisaniye mertebesinde radyoaktif maddeyi uzaya atarlar. Atılan bu madde ısınır genişler. Beraberinde gözlenen gama ışını patlaması ise saniyenin onda biri kadar sürer ve kilonova parlamasının 100 milyar katından daha parlak duruma gelir. 3. Kızılötesi ışık sönerken ateş topu şeklindeki cisim görünür ışık yayar. 4. Enkaz diski merkezde oluşmuş karadeliğin çevresini kuşatır. ( NASA, ESA, and A. Field (STScI))

Herschel Teleskopu ve Kanarya Adaları’ndaki Gran Teleskopu ile tespit edilen soluk görünür ışıkla uzaklık belirlendi.

“Barne ve Kasen’in kuramını Hubble yardımıyla yakın-kızılötesi ışıkla test etmek için kullanabilirdik” diyor Tanvir. Hesaplamalar ilk patlamanın ardından yakın-kızılötesi ışımanın, 3 ile 11 gün süreyle devam edeceğini gösteriyordu. Araştırmacılar bu nedenle Hubble’ın Geniş Alan Kamerası 3’den yardım istedi.

12-13 Haziran’da Huble, patlama noktasında soluk kırmızı bir cisim keşfetti. Bağımsız başka bir çalışmayla da bu tespit doğrulandı. Sonraki 3 hafta boyunca Hubble uzaktaki soluk ışığın ateş topu şeklinde bir patlama sonucunda oluştuğuna yönelik sağlam kanıtlar getirdi.

Baltimore Uzay Teleskopu Bilim Enstitüsü’nden Andrew Fruchter: “Daha önce gökbilimciler gerçek bir gama ışınını büyük ölçüde görünür ışıktaki kısa süreli patlamalara bakarak çözmeye çalışırdı. Ama bir haftadan kısa süren gama ışını patlamasının yakın-kızılötesi ve görünür ışık görüntülerinin karşılaştırılmasıyla, kilonovaların kızılötesi ışıma yayacağını söyleyen kuramı destekler nitelikte verilere kavuştuk. Gördüğümüz tam da buydu” diyor.

Kısa GRB’lerin doğasını onaylayan buluşun iki önemli etkisi oldu. İlki evrendeki altın ve platin gibi ağır elementlerin var olması bilmecesidir. Kilonovalar onlarca gezegen ve yıldızın gelecek nesillere taşınan ögeleri olduğundan, yapılarındaki bu ağır elementleri bolca uzaya püskürttükleri tahmin ediliyor.

İkincisi de yoğun cisimlerin birleşmesiyle Albert Einstein tarafından öne sürülen kütleçekimi dalgaları yayması beklentisidir. Henüz kütleçekim dalgaları tespit edilemedi ancak geliştirilmekte olan yeni araçlarla birkaç yıl içinde ilk keşifler yapılabilir. “Kilonova avcılığı gökbilimciler için bunları birbirine bağlaması nedeniyle önem taşımaktadır” diyor Tanvir.

Hubble


Bu yayında 1 Yorum
  1. Fehmi Bucakhan dedi ki:

    kilonava kavramını yeni öğrenmiş oldum….gerçekten çok güzel bir makale ellerinize sağlık astronomidiyari…..

Düşünceniz

XHTML: Bu kodlardan yararlanabilirsiniz.: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>

*