Süpernova 1987A, 37 yıl önce tanık olunan bir yıldız patlamasıydı. Patlamanın merkezinde uluslararası Gökbilimciler Nötron Yıldızı Kalıntısına dair ilk somut kanıtı buldu.
Güneş’in kütlesinin 8-10 katından daha büyük bir kütleye çöken yıldızların dramatik son ürünü, süpernova olarak bilinir. Karbon, oksijen, silikon, demir gibi yaşamı destekleyen kimyasal elementler çoğunlukla onlardan elde edilir. Patlayan bu yıldızların çöken çekirdekleri, kara deliklerin veya bilimin bildiği en yoğun malzemelerden yapılmış çok daha küçük nötron yıldızlarının ortaya çıkmasına neden olabilir.
Süpernova 1987A, 400 yıl içinde gece gökyüzünde gözlemlenen en yakın ve en parlak süpernovaydı. Yakındaki bir cüce galaksi olan Büyük Macellan Bulutu’nda bulunuyordu.
Süpernovada nötrinoların (minik atom altı parçacıklar) üretilmesi ve bunların süpernovanın gözleminden bir gün önce Dünya’da tespit edilmesi (23 Şubat 1987), bir nötron yıldızının oluşumunu akla getirdi. Nötron yıldızı patlamanın ardından biriken toz tarafından gizlendiği için devam mı ettiği yoksa kara deliğe mi çöktüğü bilinmiyor.
Science dergisinde yayınlanan yakın tarihli bir çalışmada bilim adamları, süpernovayı kızılötesi dalga boylarında gözlemlemek için James Webb Uzay Teleskobu’nun (JWST) MIRI ve NIRSpec cihazlarını kullandılar. Yıldız patlamasının olduğu yerin yakınında iyonize kükürt ve ağır argon atomlarının kanıtlarını keşfettiler, bu da atomların dış elektronlarını kaybettiği anlamına geliyordu.
Modelleri üzerinden çeşitli senaryolar yürüttükten sonra araştırmacılar, bu atomların yalnızca ultraviyole ve X-ışını aralığındaki sıcak, soğuyan bir nötron yıldızından gelen radyasyonla veya hızla dönen bir nötron yıldızı tarafından hızlandırılan göreli parçacık rüzgarları ile iyonize olabileceğini keşfettiler. yakındaki süpernova malzemesiyle (pulsar rüzgar bulutsusu) etkileşime giriyor.
İlk senaryonun doğru olması durumunda, nötron yıldızının yüzeyi, 30 yıldan fazla bir süre önce çöküşün çekirdeğindeki doğumu sırasında 100 milyar dereceden fazla soğumuş olan, yaklaşık bir milyon derece olacaktır.
UCL Fizik’ten Profesör Barlow’a göre, James Webb’in MIRI ve NIRSpec spektrometrelerini kullanarak Süpernova 1987A’yı çevreleyen bulutsunun tam merkezinden gelen güçlü iyonize argon ve kükürt emisyon çizgilerini keşfetmemiz, bir süpernovanın varlığının doğrudan kanıtıdır. İyonlaştırıcı radyasyonun merkezi kaynağı. Verilerimizin iyonlaştırıcı radyasyonunun güç kaynağına ilişkin mantıklı olan tek açıklama bir nötron yıldızıdır.
Nötron yıldızı hızlı bir şekilde dönüyor ve yüklü parçacıkları çevresinde sürüklüyorsa, sıcak nötron yıldızının milyon derecelik yüzeyine ek olarak bir pulsar rüzgar bulutsusu oluşmuş ve bu radyasyonu salmış olabilir.
Bir nötron yıldızının toz içinde gizlenip gizlenmediğine dair 30 yılı aşkın süredir devam eden bilmecenin cevabını bulmuş olmamız heyecan verici.
Süpernovalar yaşam için gerekli kimyasal bileşenlerin ana tedarikçileri olduğundan, bunları modellerimizde doğru bir şekilde temsil etmek istiyoruz. Süpernova 1987A’daki nötron yıldızı, bu kadar yakın zamanda üretilen ve bize bu kadar yakın olan başka hiçbir nesneye benzemiyor.
Çevredeki malzeme büyüdüğü için zamanla daha fazlasını göreceğiz.”
Çalışmanın baş yazarı, Profesör Fransson şunları söyledi: “JWST’nin mükemmel uzaysal çözünürlüğü ve mükemmel araçları sayesinde ilk kez süpernovanın merkezini ve orada neyin yaratıldığını araştırmayı başardık. ”
Artık iyonlaştırıcı radyasyonun kompakt bir kaynaktan, büyük olasılıkla bir nötron yıldızından kaynaklandığını anlıyoruz. Patlamadan beri bunu arıyorduk ancak JWST’nin tahminleri doğrulamasını beklemek zorunda kaldık.”
Gökbilimcilerden Nötron Yıldızı Kalıntısının İlk Kanıtı
Makalenin diğer bir yazarı, Dr. Kavanagh şunları belirtti: “SN 1987A’nın JWST gözlemlerine ilk kez bakmak çok heyecan vericiydi.” MIRI ve NIRSpec verilerini incelediğimizde, SN 1987A’nın merkezindeki son derece parlak argon emisyonu hemen fark edildi. Bunun benzersiz bir şey olduğunu ve sonunda kompakt parçanın doğasının ne olduğu bulmacasına bir çözüm sağlayabileceğini hemen gördük.
Prof. Josefin Larsson ise şunları söyledi: “Bu süpernova bizi her zaman şaşırttı. JWST’de kompakt nesneyi tespit ettik, bu biraz komik çünkü kimse son derece güçlü bir argon emisyon hattı tarafından bulunacağını tahmin etmişti.”
Modellere göre dev yıldızlarda patlamadan hemen önce gerçekleşen nükleosentez sırasında büyük miktarlarda ağır argon ve kükürt atomları oluşuyor.
Patlayan yıldızın kütlesi şu anda saniyede 10.000 km’ye varan bir hızla genişliyor ve geniş bir alanı etkiliyor; ancak patlamanın meydana geldiği merkez çevresinde iyonize argon ve kükürt atomları tespit edildi.
1992 yılında, atomların iyonlaşmasına neden olduğuna inanılan ultraviyole ve X-ışını radyasyonunun yakın zamanda oluşmuş bir nötron yıldızının belirgin bir göstergesi olduğu öngörüsü görüldü.
James Webb’in MIRI ve NIRSpec cihazları, bu iyonize atomları, ışığın bir spektrum halinde dağıldığı, spektroskopi olarak bilinen bir işlemle tespit etti. Bu, gökbilimcilerin, bir nesnenin kimyasal bileşimi de dahil olmak üzere fiziksel özelliklerini belirlemek için çeşitli dalga boylarındaki ışığı ölçmesine olanak tanır.
NIRSpec için Kalibrasyon Kaynağı, Mullard Uzay Bilimleri Laboratuvarı’ndaki bir UCL ekibi tarafından tasarlandı ve inşa edildi. Cihazın dedektörlerinin eşit, referans aydınlatmasını sağlayarak daha kesin ölçümlere olanak tanır.
1987A Süpernova (SN) Hakkında
Bugüne kadar en çok araştırılan ve en iyi gözlemlenen süpernova SN 1987A’dır.
23 Şubat 1987’de güney gökyüzündeki Büyük Macellan Bulutu’ndan 160.000 ışıkyılı uzaklıkta patladı. Bu, Johannes Kepler’in 1604’teki son süpernova gözleminden bu yana görülen en yakın süpernovaydı. Bu mesafeden bile, SN 1987A, kademeli olarak sönmeden önce birkaç ay boyunca çıplak gözle görülebiliyordu.
Daha da önemlisi, herhangi bir süpernovanın tespitine izin veren tek şey nötrinolardır. Bu inanılmaz derecede önemlidir, çünkü son derece zayıf etkileşime giren bu parçacıkların, bu olayda yayılan büyük enerjinin %99,9’unu kaybedeceği öngörülmüştür.
Geriye kalan %0,1, ışık olarak ve kalıntının genişleyen enerjisinde kendini gösterir. 23 Şubat’ta saat 7:35:35 UT’de yıldızın çöküşü sırasında salınan muazzam miktardaki nötrinoların yaklaşık 20’si (yaklaşık 10 üzeri 58) gezegenin her yerinde bulunan üç ayrı dedektör tarafından yakalandı.
Üstelik SN 1987A, patlama öncesi fotoğrafların patlayan yıldızın tanımlanmasına olanak sağladığı ilk süpernovaydı. Bir kara delik veya nötron yıldızının oluşmasının, nötrinolar dışında, çöküş ve patlamanın en ilgi çekici sonucu olacağı öngörülüyor. Güneş’in 1,5 katı kütleye sahip olan bu yıldız, çökmekte olan yıldızın sadece merkez çekirdeğidir.
Geriye kalan %0,1, ışık olarak ve harcamanın genişleyen enerjisinde kendini gösterir. 23 Şubat’ta saat 7:35:35 UT’de yıldız sızıntıları sırasında salınan muazzam miktardaki nötrinoların yaklaşık 20’si (yaklaşık 10 üzerinde 58) gezegenin her yerinde bulunan üç ayrı dedektör tarafından yakalandı.
Bol miktarda SN 1987A, patlama öncesindeki fotoğrafların patlayan yıldızların dağıtımna olanak sağlayan özellikleri ilk süpernovaydı. Bir kara delik veya nötron yıldızının erimesinin, nötrinoların dışında, patlamanın en ilgi çekici sonucu gerçekleşmesi öngörülüyor. Güneş’in 1,5 katı kütleye sahip olan bu yıldız, çökmekte olan yıldızın sadece merkezdedir.
İki nötron yıldızı senaryosu
Çalışmanın yazarları iki ana senaryoyu ele alıyor: ya yeni oluşmuş, sıcak, milyon derecelik nötron yıldızından gelen radyasyon ya da hızla dönen nötron yıldızının (pulsar) güçlü manyetik alanında hızlanan enerjik parçacıklardan gelen radyasyon. Bu mekanizma, çekirdeğinde Çinli gökbilimcilerin 1054’te gördüğü süpernovadan sonra kalan bir pulsar bulunan ünlü Yengeç Bulutsusu’nda da işliyor.
Bu iki senaryonun modelleri, ölçümlerle iyi uyum sağlarken birbirinden ayırt edilmesi zor olan spektrum için benzer tahminler üretiyor. Bu modeller, JWST, yer tabanlı gözlemevleri ve Hubble Uzay Teleskobu ile yapılan ek görünür ışık gözlemleriyle ayırt edilebilir.
Her iki durumda da, bu yeni JWST verileri, SN 1987A’nın çekirdeğinin kompakt bir nesne, büyük olasılıkla bir nötron yıldızı olduğuna dair güçlü bir kanıt sunuyor.
Sonuç olarak, önceki araştırmalardan elde edilen öncül ve nötrino gözlemleri, mevcut JWST gözlemleriyle birlikte, bu olağandışı varlığın tam bir resmini çiziyor.
Kaynak: phys.org/news
