Büyük bir yıldızın yakıtı (nükleer füzyon süreçlerinde enerji üretmek için kullandıkları elementleri) tükenip çöktüğünde bir nötron yıldızı oluşur. Yıldızın tam merkezi olan çekirdek çökerken her proton ve elektron bir nötrona dönüşür. Eğer çöken yıldızın çekirdeği kabaca bir ila üç Güneş kütlesi arasındaysa yeni üretilen nötronlar çöküşü durdurabilir ve geriye bir nötron yıldızı bırakabilir. Eğer daha yüksek kütleye sahipse yıldız kütleli kara deliklere doğru çökmeye devam edecektir.
Nötron yıldızları birleştiğinde, ortaya çıkan enkazda radyoaktif elementler bozunurken görünür ve kızılötesi ışık ürettilen muazzam bir enerji meydana gelir. Bu durum kilonova olarak adlandırılır.
Atomlar bu enerji tarafından parçalanarak, Büyük Patlama’yı takip eden erken evreni çağrıştıran atom çekirdeği ve kopmuş elektronlardan oluşan bir plazma yaratır.
Kilonovalar inanılmaz derecede enerjik olmalarına rağmen, geçicilikleri ve hızlı sönümlenmeleri onları gözlemlemeyi ve incelemeyi zorlaştırır. AT2017gfo olarak bilinen olay, 2017’deki ilk kesin kilonova gözlemidir.
Bu enerjik olayla ilgili ek bilgiler, AT2017gfo üzerinde yapılan ve Astronomy and Astrophysics dergisinde yayınlanan yeni bir araştırma ile ortaya çıkarıldı.
Büyük Patlama’dan hemen sonraki koşullara benzer şekilde, bir kilonova patlaması dışa doğru genişleyen küresel bir plazma topu üretir. Aşırı ısı nedeniyle, plazmayı oluşturan iyonlar ve elektronlar birleşerek atomları oluşturamazlar. Ancak plazma soğudukça, nükleosentez (önceden var olan nükleonlardan -protonlar ve nötronlar- yeni atom çekirdekleri oluşturma süreci) yoluya atomlar oluşur.
Proton süreci (p-süreci), hızlı nötron yakalama (r-süreci) ve yavaş nötron yakalama (s-süreci) nükleosentezin üç biçimidir. Kilonovaların r-süreci yoluyla atomlar oluşturarak uranyum, platin ve altın gibi daha ağır elementler ürettiği bilinmektedir. Bazı radyoaktif atomlar oluştururlar ve bunlar anında bozunarak kilonovaya parlaklığını veren enerjiyi açığa çıkarır.
Çalışmadan Elde Edilen Veriler
Birleşmeden sonraki 0,5 ila 9,4 gün arasında elde edilen spektrumlar çalışmanın temelini oluşturdu. Birleşmeyi takip eden ilk günlerde *ejekta X-ışınları ve UV gibi daha kısa dalga boylarına karşı opak olduğundan, gözlemler optik ve yakın kızılötesi (NIR) dalga boylarına yoğunlaşmıştır. Kilonovaların önemli bir bileşeni olan yeni oluşmuş elementler, gözlemlenebilecek zengin spektrumlara sahiptir.
Bu çalışmada, P Cygni spektral çizgisi önemlidir. Bir yıldızı ya da bu durumda bir kilonovayı çevreleyen genişleyen bir gaz kabuğu olduğunu gösterir. Güçlü tanısal yeteneklere sahiptir ve hem bir emisyon çizgisi hem de bir soğurma çizgisidir. Birleştirildiklerinde sıcaklık, iyonizasyon, hız, yoğunluk ve akış yönünü gösterirler.
Stronsiyum hem bu çalışma hem de kilonovalar için önemlidir. Optik/NIR dalga boylarında, yeni oluşmuş elementlerin varlığına da işaret eden belirgin emisyon ve soğurma özellikleri oluşturur. P Cygni ile birlikte sıcaklık koşulları ve iyonlaşma durumlarının yanı sıra ejektanın hızını ve hız yapılarını tespit etmek için kullanılır.
Araştırma ekibi, Stronsiyum ve İtriyum gibi ağır elementleri oluşturmak için koparılan parçacıkların artçı ışımasını gözlemledikten sonra, diğer ağır elementlerin bu nötron yıldızı çarpışmasının ardından üretilebileceği sonucuna vardı.
Çalışmanın ortak yazarı olan Rasmus Damgaar’ın aktardığına göre atom çekirdekleri ve elektronların güçlerini birleştirdiği ışıma sonrası nokta artık görülebiliyor. Maddenin sıcaklığını ölçebiliyor ve bu uzak patlamadaki mikrofiziği ve atomların oluşumunu ilk kez gözlemleyebiliyoruz. Atomların doğumundan önce, doğum sırasında ve sonrasında gözlem yaptıklarını belirtiyor.
Çalışmanın bir başka ortak yazarı olan Kasper Heintz’ın belirttiğine göre madde çok hızlı genişleyip boyut kazandığı için ışığın patlama boyunca ilerlemesi saatler alıyor. Bu nedenle, sadece ateş topunun uzak ucuna bakarak patlamanın geçmişinde daha gerileri inceleyebildiklerini belirtiyor.
(*) Astronomide “ejekta” terimi; bir yıldızın patlaması, çarpışma ya da yüzeyindeki şiddetli olaylar sonucu uzaya fırlatılan maddeyi ifade eder.
Haberin Kaynakları:
- aanda.org/articles/aa/full_html/2024/10/aa50317-24/aa50317-24.html
- nasa.gov/image-article/unfolding-story-of-kilonova-told-x-rays/
- space.com/electrons-dance-black-hole-neutronstar-collision
- universetoday.com/169122/the-aftermath-of-a-neutron-star-collision-resembles-the-conditions-in-the-early-universe/
- imagine.gsfc.nasa.gov/science/objects/neutron_stars1.html
Haberi Derleyen: Yaren Doruk
