Kısa gama ışını patlamaları (GRB) olarak bilinen patlamalarla ilgili eski verileri inceleyen araştırmacılar, süper ağır bir nötron yıldızının bir kara deliğe çökmeden önce kısa bir süre var olduğunu gösteren ışık desenleri buldular. Bu geçici, muazzam varlık muhtemelen iki nötron yıldızının çarpışması sonucu oluşmuştur.
Gama Işını Patlamaları Nasıl Tespit Ediliyor?
Bulgular, Maryland Üniversitesi, College Park (UMCP) ve NASA’nın Greenbelt, Maryland’deki Goddard Uzay Uçuş Merkezi’nde araştırmacı olan Cecilia Chirenti tarafından Seattle’daki Amerikan Astronomi Derneği’nin 241. toplantısında sunuldu. “NASA’nın Neil Gehrels Swift Gözlemevi, Fermi Gama Işını Uzay Teleskobu ve Compton Gama Işını Gözlemevi ile tespit edilen 700 kısa GRB’de bu sinyalleri aradık” dedi. Bu gama ışını desenleri, 1990’ların başında Compton tarafından görülen iki patlamada keşfedildi.
Nötron Yıldızları Nasıl Oluşur?
Büyük bir yıldızın çekirdeği yakıtını tüketip çöktüğünde bir nötron yıldızı oluşur. Bu da bir şok dalgasına yol açarak yıldızın kalan malzemesinin bir süpernova olarak patlamasına neden olur. Nötron yıldızları belirli bir kütleye ulaştıklarında, genellikle bir şehir büyüklüğündeki bir topta Güneş’ten daha fazla malzeme içermelerine rağmen, kara deliklere çökmeleri gerekir.
Mega nötron yıldızlarının, hem Compton verilerine hem de bilgisayar hesaplamalarına göre, Güneş’ten neredeyse 2,1 kat daha büyük olan J0740+6620 olarak bilinen en büyük, doğru ölçülmüş nötron yıldızından %20 daha ağır olduğu bulunmuştur. Ayrıca, süper ağır nötron yıldızları normal nötron yıldızlarından neredeyse iki kat daha büyük ya da Manhattan Adası’nın neredeyse iki katı uzunluğundadır.
Nötron Yıldızlarının Dönüş Hızları Ne Kadardır?
Dev nötron yıldızları dakikada yaklaşık 78.000 kez dönmektedir ki bu da şimdiye kadar gözlemlenen en hızlı pulsar olan J1748-2446ad’den neredeyse iki kat daha hızlıdır. Bu hızlı dönüş, ışık hızından daha hızlı bir kara delik oluşturmaya başlamadan önce saniyenin yalnızca onda biri kadar bir süre için öğelerin daha fazla çökmesini önler.
UMCP’de astronomi profesörü ve makalenin ortak yazarlarından Cole Miller şunları söyledi: “Kısa GRB’lerin yörüngede dönen nötron yıldızları birbirine çarptığında ortaya çıktığını ve sonunda bir kara deliğe dönüştüklerini biliyoruz, ancak olayların kesin sırası iyi anlaşılmamıştır. Genç kara deliğin bir süre sonra en enerjik ışık türü olan gama ışınlarından oluşan güçlü bir flaşı serbest bırakan hızla hareket eden parçacık jetinin evrimi hakkında daha fazla bilgi edinmek istiyoruz.
Kısa GRB’ler tipik olarak iki saniyeden kısa sürer, ancak bir yıl boyunca galaksimizdeki tüm yıldızların toplamına eşit enerji üretirler. Bir milyar ışık yılından daha uzak bir mesafeden tespit edilebilirler.
Uzay-zamanda giderek artan sayıda yer tabanlı gözlemevi tarafından görülebilen dalgalanmalar olan kütleçekim dalgaları da nötron yıldızlarının birleşmesi sonucu ortaya çıkmaktadır.
Bu birleşmelerin bilgisayar simülasyonlarına göre, nötron yıldızları çarpıştığında kütleçekim dalgalarının frekansı aniden artıyor. Mevcut yerçekimsel dalga gözlemevleri bu sinyalleri yakalayamıyor çünkü çok hızlı ve zayıflar. Ancak Chirenti ve ekibi, benzer sinyallerin kısa GRB’lerden gelen gama ışını emisyonunda da ortaya çıkabileceğini varsaydı.
Bu sinyaller gökbilimciler tarafından kuasiperiodik salınımlar olarak bilinir. Örneğin bir diyapazonun sabit çınlamasının aksine, QPO’lar zaman içinde değişen veya kaybolan bir dizi yakın frekanstan oluşabilir. İki nötron yıldızı birleşirken, dönen maddeden oluşan bir kasırga gama ışını ve kütleçekim dalgası QPO’larına yol açar.
Swift ve Fermi patlamaları herhangi bir gama ışını QPO’su üretmedi, ancak Compton’un Patlama ve Geçici Kaynak Deneyi (BATSE) tarafından 11 Temmuz 1991 ve 1 Kasım 1993’te gözlemlenen iki kısa GRB kriterleri karşıladı.
Büyük nötron yıldızlarının varlığına işaret eden ayırt edici titremeler olan bu zor desenleri bulmanın avantajı BATSE cihazının daha geniş görüş alanına sahip olmasından kaynaklanıyordu. Ekip, bu sinyallerin hepsinin sadece şans eseri ortaya çıkma olasılığının 3 milyonda 1’den daha az olduğunu tahmin ediyor.
Araştırmada yer almayan Washington’daki George Washington Üniversitesi Fizik Bölümü Başkanı Chryssa Kouveliotou, bulguların gelecekte hiper kütleli nötron yıldızlarını ölçecek yerçekimsel dalga gözlemevlerine zemin hazırlaması nedeniyle çok önemli olduğunu söyledi.
Büyük nötron yıldızlarının kısa ömürleri, yerçekimsel dalga dedektörlerinin kilohertz frekanslarına duyarlı olacağı 2030’larda daha iyi anlaşılacaktır. Bu noktaya kadar onları araştırmak için kullanılan tek yöntem bilgisayar modelleri ve hassas gama ışını ölçümleridir.
NASA’nın Huntsville, Alabama’daki Marshall Uzay Uçuş Merkezi’nde geliştirilen Compton’un BATSE deneyi, gama ışını patlamalarının galaksimizin dışında gerçekleştiğine dair ilk ikna edici kanıtı sundu. Yaklaşık dokuz yıldır kullanımda olan Compton Gama Işını Gözlemevi 4 Haziran 2000’de yörüngeden çıkarıldı ve atmosfere ulaştığında yok oldu.
Kaynak: nasa.gov/feature/goddard/
