Havai fişeklerde kullanılan bir element olan stronsiyum uzayda ilk kez ESO teleskoplarının takip gözlemleriyle tespit edildi
Stronsiyum ağır elementi uzayda ilk kez iki nötron yıldızının birleşmesinden sonra yeni oluşmuş bir şekilde tespit edildi. Bulgular ESO’nun Çok Büyük Teleskopu (VLT) üzerindeki X-shooter tayfölçeri ile gözlendi ve bugün Nature dergisinde yayımlandı. Tespit, evrendeki ağır elementlerin nötron yıldızlarının birleşmesiyle ortaya çıkabileceğini onaylarken, kimyasal elementlerin oluşumundaki eksik bir halkayı da tamamlamış oluyor.
2017 yılında Yer’e ulaşan kütleçekim dalgalarının tespit edilmesinden sonra, ESO, aralarında VLT’nin de yer aldığı Şili’deki teleskoplarını GW170818 adı verilen, nötron yıldızı birleşmesi görülen bir kaynağa yönlendirdi. Gökbilimciler eğer nötron yıldızı çarpışmalarında ağır elementler oluşuyorsa, tespit edilen kilonova – birleşme sonrası gerçekleşen patlama – içinde bu elementlere dair izler olabileceğinden şüphelendi.
GW170817 birleşmesinden sonra, ESO’nun bir dizi teleskopu ortaya çıkan kilonova patlamasını geniş bir dalgaboyu aralığında görüntülemeye başladı. X-shooter özellikle mor-ötesinden yakın kırmızı-ötesine kadar bir dizi tayf ölçümü gerçekleştirdi. Bu tayfaların başlangıç analizleri kilonova içerisinde ağır elementlerin varlığına işaret etse de gökbilimciler şimdiye kadar tekil olarak elementlerin konumlarını tespit edemediler.
“Birleşmenin gerçekleştiği 2017 tarihli verileri tekrar analiz ettiğimizde, bu patlama içinde stronsiyum adı verilen bir ağır elementin izinin olduğunu tespit edebiliyoruz, bu da nötron yıldızı çarpışmalarının evrende bu ağır elementi oluşturduğuna işaret ediyor,” diyor Danimarka Kopenhag Üniversitesinden baş yazar Darach Watson. Dünya’da stronsiyum toprakta doğal olarak bulunmakta ve belirli mineraller içinde yoğunlaşmaktadır. Tuz halindeki türleri havai fişeklere parlak kırmızı rengi vermek için kullanılmaktadır.
Gökbilimciler 1950’lerden beri elementleri meydana getiren fiziksel süreçleri biliyor. Takip eden on yıllarda bu temel nükleer işleyişlerin her birine dair kozmik adresleri ortaya çıkardılar, biri dışında. “Bu on yıllarca süren elementlerin kökenini tespit etme macerasında son aşama,” diyor Watson. “Artık elementleri oluşturan süreçlerin çoğunlukla sıradan yıldızlarda, süpernova patlamalarında ya da yaşlı yıldızların dış katmanlarında gerçekleştiğini biliyoruz. Ancak şimdiye kadar hızlı nötron yakalama olarak bilinen, periyodik tablodaki ağır elementlerin oluştuğu, keşfedilmeyen sürecin nihai konumunu bilmiyorduk.”
Hızlı nötron yakalama süreci atom çekirdeklerinin çok ağır elementlerin oluşabilmesi için gereken sürede nötronları yakalamasıdır. Çoğu element yıldızların merkezinde üretiliyor olsa da, stronsiyum gibi demirden daha ağır elementlerin oluşması için çok sayıda serbest nötronun bulunduğu aşırı sıcak ortamlar gereklidir. Hızlı nötron yakalama süreci atomların çok sayıda nötronla bombardıman edildiği aşırı uç ortamlarda doğal bir şekilde gerçekleşmektedir.
“İlk kez, yeni ortaya çıkan maddenin bir nötron yıldızı birleşmesinde, nötron yakalama yöntemiyle oluştuğunu doğrudan ilişkilendirebiliyoruz ve nötron yıldızlarının nötronlardan oluştuğunu onaylayarak uzun süredir tartışılan hızlı nötron yakalama işlemini bu tür birleşmelere bağlıyoruz,” diyor çalışmada önemli role sahip olan Heidelberg, Max Planck Gökbilim Enstitüsünden Camilla Juul Hansen.
Bilim insanları nötron yıldızı birleşmeleri ve kilonovaları yeni yeni daha iyi anlamaya başlıyor. Bu yeni olguların sınırlı anlayışı ve patlamanın VLT’deki X-shooter ile alınan tayfındaki diğer karmaşıklıklar nedeniyle, gökbilimciler elementleri şimdiye kadar tekil olarak tespit edemediler.
“Stronsiyumu olaydan hemen sonra görebileceğimiz fikri aklımıza geldi. Ancak, bunun o kadar da kolay olmadığını anladık. Bu zorluğun nedeni, periyodik tablodaki ağır elementlerin tayftaki görünümleri hakkında epeyce eksik olan bilgimizdi,” diyor araştırma makalesindeki anahtar yazarlardan biri olan Kopenhag Üniversitesinden Jonatan Selsing.
Kütleçekim dalgalarının tespit edildiği beşinci olay olan GW170817 birleşmesi NSF’nin ABD’deki Lazer Girişimölçer Kütleçekimsel-Dalga Gözlemevi (LIGO) ile İtalya’daki Virgo Girişimölçeri sayesinde mümkün olmuştur. NGC 4993 gökadasında yer alan birleşme, Dünya üzerindeki teleskoplarla görünür karşılığı tespit edilen ilk ve şimdiye kadar ki tek kütleçekimsel dalga kaynağıdır.
LIGO, Virgo ve VLT’nin birleştirilen çabaları sayesinde nötron yıldızlarının ve patlayıcı birleşmelerinin içsel işleyişi hakkında şimdiye kadar ki en net anlayışa sahibiz.
ESO-Türkiye ( Arif Solmaz, Çağ Üniversitesi – Uzay Gözlem ve Araştırma Merkezi, Mersin)
