Bilim insanları, ilk kez, düşük kütleli yıldızlara sahip mikrokuasarlar tarafından bile parçacıkların başarılı bir şekilde hızlandırılabileceğine dair kanıt buldular. Evrenin gama ışını bolluğunu ve mikrokuasarların kozmik ışınların oluşumundaki rolünü anlamak, bu keşiften büyük ölçüde etkilenecek.
- Astropartikül fiziğindeki en büyük bulmacalardan biri, en yoğun kozmik ışınların kökeni ve hızlanmasıdır.
- Kozmik parçacıkları hızlandırmada son derece etkili olmalarına rağmen, mikrokuasar jetleri şimdiye kadar yalnızca birkaç yüksek kütleli mikrokuasarda görülmüştür.
- Son zamanlarda oldukça daha sık görülen düşük kütleli mikrokuasarların parçacık hızlandırması sergilediği bulunmuş olup, bu da galaksimizin toplam kozmik ışın içeriğinin daha önce düşünüldüğünden çok daha büyük bir kısmını oluşturduklarını göstermektedir.
Uzaydaki Tanımlanamayan Parçacıklar
Uzaydan gelen parçacıklar, Dünya’yı sürekli bombalıyor. En küçük parçacıklar evrenin sırrını barındırır, birçok insanın gökyüzünde süzülen kayalık meteorlar olan yıldız kaymalarıyla tanışık olmasına rağmen. Bilinen en hızlı hareket eden parçacıklar arasında, protonlar ve elektronlar gibi altatomik parçacıklar bulunur; bu parçacıklar, yıldızlararası uzaydan ve ötesinden olağanüstü hızlarla hareket edebilirler. Bu yüksek enerjili parçacıklara kozmik ışınlar diyoruz.
En yoğun kozmik ışınların kaynakları ve hızlandırma süreçleri, on yıllardır süren araştırmalara rağmen astrofizikte hala çoğunlukla bilinmemektedir. Bilim insanları, kara deliklerin fırlattığı hızlı hareket eden madde jetlerinin parçacık hızlandırması için ideal yerler olabileceğine inanıyor. Ancak, bu parçacıkların bu kadar yüksek hızlarda seyahat etmelerini sağlayan kesin koşullar hala bilinmemektedir.
Mikrokuasarlar, bir normal yıldız ve bir yıldız kütleli kara delikten oluşan sistemlerdir ve galaksimizdeki en güçlü jetleri üretirler. İkisi birbirinin etrafında dönerken kara delik, sürekli olarak eşinden madde çeker. Bu süreçle birlikte parçacıklar neredeyse ışık hızında uzaya fırlatılır ve bu da kara deliğin yakınında güçlü jetlerin oluşmasına neden olur.
Tüm Mikrokuasarlar Parçacık Hızlandırıcıları mı?
Mikrokuasar jetlerinin etkili parçacık hızlandırıcıları olduğuna dair kanıtlar son birkaç yılda arttı. Bununla birlikte, galaksinin genel kozmik ışın üretimine topluca ne ölçüde katkıda bulundukları bilinmemektedir. Bu soruyu yanıtlamak için tüm mikrokuasarların mı yoksa yalnızca belirli bir sayıda mı parçacıkları hızlandırabildiğini öğrenmek gereklidir.
Mikrokuasarlar genellikle sistemdeki yıldızın kütlesine göre “düşük kütleli” veya “yüksek kütleli” sistemler olarak kategorize edilir; düşük kütleli sistemler önemli ölçüde daha yaygındır. Bununla birlikte, parçacık hızlandırması şimdiye kadar yalnızca yüksek kütleli sistemlerde görülmüştür. Örneğin, kütlesi Güneş’in yaklaşık on katı olan bir yıldız, yakın zamanda Galaksi’nin en güçlü parçacık hızlandırıcılarından biri olduğu keşfedilen SS 433 mikrokuasarında bulunabilir. Sonuç olarak, düşük kütleli mikrokuasarların gama ışınları yayma kapasitesine sahip olmadığı konusunda yaygın bir görüş birliği vardı.
Fermi Verilerini Kullanarak Devrim Niteliğinde Bir Bulgu
Bu paradigma, İtalyan Araştırmacı Dr. Guillem Martí-Devesa ve Almanya’dan Dr. Laura Olivera-Nieto tarafından yapılan bir keşifle şimdi sorgulanmıştır.
NASA’nın Fermi uydusundaki Büyük Alan Teleskobu dedektöründen elde edilen 16 yıllık verileri kullanarak, GRS 1915+105’in, Güneş’ten daha küçük bir yıldız içeren bir mikrokuasarın konumuyla örtüşen zayıf bir gama ışını sinyali keşfettiler. Tespit edilen gama ışını sinyalinin enerjisinin 10 GeV’den fazla olduğu göz önüne alındığında, sistem parçacıkları daha yüksek enerjilere hızlandırabilir.
Gözlemlere göre, protonlar jetlerde hızlandırılır, kaçış yapar ve çevredeki gazla etkileşime girerek gama ışını fotonları üretir. Japonya’daki Nobeyama 45 metrelik radyo teleskobundan elde edilen veriler de, Astrophysical Journal Letters dergisinde yayımlanan makalede kullanılmıştır. Bu senaryo için kaynağın etrafında yeterli gaz materyali olduğunu gösteriyor.
Kozmik Işınlar Üzerine Araştırmalar için Çıkarımlar
Bu bulgu, düşük kütleli yıldızlar barındıran mikrokuasarlar içinde bile parçacık hızlandırmanın mümkün olduğunu göstermektedir. Bu sonuç, mikrokuasarların galaksimizin kozmik ışın içeriğine topluca tahmini katkısı için önemli sonuçlar doğurmaktadır, çünkü bu en bol bulunan sınıftır. Bazı sistemlerin neden parçacıkları verimli bir şekilde hızlandırdığı, diğerlerinin ise hızlandırmadığı konusunda daha iyi bir anlayışa sahip olmak için daha fazla tespit ve çok dalga boylu araştırma gerekecek.
Kaynak: scitechdaily.com/tiny-black-holes-pack-a-cosmic-punch/
Haberi Derleyen: Yusuf Havvat Çukurova Üniversitesi Fizik Bölümü