Evrendeki en güçlü kozmik patlamadan gelen enerji akımını gözlemlemek mümkün mü?

Evrendeki en güçlü kozmik patlamadan gelen enerji akımını gözlemlemek mümkün mü?

Gök bilimciler, evrendeki en güçlü kozmik patlamadan şimdiye kadar görülen en yüksek enerjili radyasyonu tespit ettiler.

Gama ışınları olarak bilinen radyasyon patlaması, Dünya'ya görünebilir ışığın enerjisinin 100 milyar katından fazla güce sahip iki patlama halinde ulaştı.

On yıllarca süren çalışmalardan sonra, bilim insanları şimdiye kadar görülen en güçlü gama ışını patlamasını (GRB) gözlemlemiş oldu. Bu patlamalar evrendeki en yoğun enerjiye sahip olaylar; aniden ve sadece çok kısa süreliğine gökyüzünde belirip bir saniye içinde Güneş'in yaşamı boyunca yaydığı kadar enerji açığa çıkarırlar.

GRB'ler evrendeki en güçlü patlamalar. Bunların yaşamlarının sonunda çöken devasa yıldızlardan geldiği veya ikili yıldız sistemleri daha küçük nesnelerle birleştiğinde ortaya çıktığı düşünülüyor. Bu sırada tüm evren boyunca yayılan bir radyasyon parlaması yayarlar.

Gözlendiğinde, olay parlak bir flaşla başlar ve ardından bunu "geç ışıma" takip eder. Geç ışıma şimdiye kadar nadiren gözlemlenen çok yoğun gigaelektronvolt gama ışınları da dâhil olmak üzere, farklı enerjilerde birden fazla emisyon yayar.

Gama ışını patlamaları ilk olarak "Soğuk Savaş" sırasında gözlemlenmişti. O dönemde, ABD ve eski Sovyetler Birliği uzayda, yörüngedeki uydularıyla atom bombasının patlamalarından yayılan gama ışınlarını gözlemlemeye çalışıyordu.

Zaman zaman bu gama ışınlarında çok büyük bir artış gördüklerine dair uyarı geçerlerdi. Ne var ki nükleer bir patlama olduğuna dair hiçbir kanıt yoktu ve sinyaller aslında uzaydan geliyor gibi görünüyordu.

Gama ışını patlamaları ilk defa bu şekilde keşfedilmişti. Fakat o zamandan beri, kısmen verilerin gizli tutulması nedeniyle, kısmen de gözlemlenmeleri çok zor olduğu için fazlasıyla gizemli kaldılar.

Uzun yıllar boyunca uğraşan bilim insanları artık yüksek enerjili bu son patlamayı gördükten sonra gizemi araştırmayı umuyorlar. Özel teleskoplar, görünür ışık seviyesinin yaklaşık 100 milyar katına ulaşan foton patlamalarını gözlemlemeyi başardı.

Nevada Üniversitesi profesörü Bing Zhang, Nature adlı akademik yayında yayımlanan ve GRB'leri inceleyen üç makaleye eşlik eden bir yorumda, keşfin iki farklı "dönüm noktası" barındırdığını aktardı. Zhang bulguların, hem on yıldan fazla bir süredir böyle bir sonuç için gözlem yapan rasathaneler için bir "zafer", hem de şu anda bu kadar güçlü patlamaların nasıl olduğunu anlamamızı sağlayabilecek "GRB teorileri için bir zafer" teşkil ettiğini yazdı.

Dönüm noktası, özel Nasa uydularının gama ışını patlaması gibi görünen şeyleri tespit etmeleri ve gama ışınları arayan diğer gözlemevlerine bir bildirim göndermesiyle başladı. Bu iki defa gerçekleşti; Temmuz 2018 ve Ocak 2019'da, iki farklı gök bilimci ekibinin ilk kez iki GRB olayını yeryüzünden gözlemleyebilmesini sağladı.

Patlamanın bulunmasına yardımcı olan araştırma grubu Deutsches Elektronen-Synchrotron'dan (DESY) Cosimo Nigro, "Patlamanın kaynağını olabilecek bölgeyi o kadar hızlı tespit ettik ki patlamanın başlamasından yalnızca 57 saniye sonra gözlemlemeye başlayabilmiştik." dedi. DESY birkaç dakika içinde, GRB 180720B olarak bilinen patlamanın yaklaşık bin fotonunu tespit etmişti.

Gözlemledikleri, bir GRB'den bugüne kadar toplanmış en yoğun ışık patlamasıydı ve bu insanlık tarafından gözlemlenen en yoğun enerjili olaydı. Patlama yarım saat içinde sonlandı.

Tokyo Üniversitesi Kozmik Işın Araştırma Enstitüsü'nden Masahiro Teshima şu fiadeleri kullandı:

"Tera-elektron volt bölgesinde (trilyonlarca elektron volt) yüksek enerjili GRB'lerin olabileceği teorik olarak tahmin ediliyordu. Gök bilimciler 15 yıldır bu denli güçlü patlamalar arıyordu.  Uluslararası ekibim ve ben, bir GRB'den kaynaklanan ve 1 tera-elektron volt enerjiye ulaşabilen, açık arayla bugüne kadar tespit edilen en yüksek enerjili fotonların gözlendiği ilk gama ışını patlamasını keşfettiğimizi duyurmaktan gurur duyuyoruz."

180720B olarak bilinen söz konusu GRB çok güçlüydü ve yaklaşık 50 saniye sürdü. Bu, böyle bir patlama için nispeten uzun sayılıyor ve bunun devasa bir yıldızın ölümüyle gerçekleştiğine, takiben çekirdeğinin çöküp bir kara delik yarattığına işaret ediyor.

Patlamanın, açığa çıkan ve parlamalar yaratan gaz salınımları arasında kara deliği çevreleyen gazın kenarlar boyunca bir disk oluşturduğu sırada gerçekleştiği düşünülüyor. Bu, parçacıklar ışık hızına yaklaşan hızlara ulaşıp, maddeyle ve onları çevreleyen radyasyonla etkileşime girerek gama ışınları yarattığı sırada gerçekleşti.

Bilim insanlarına göre, çok yüksek enerjili gama radyasyonunun tespiti yalnızca GRB'lerde aşırı derecede hızlandırılmış partiküllerin nasıl var olduğu sorusunu cevaplamakla kalmıyor, aynı zamanda parçacıkların ilk patlamadan sonra var olmaya devam ettiğini kanıtlıyor. Önceden, bilim insanları patlamaların yalnızca patlamanın ardından geçen saniyeler ve dakikalar içinde görülebileceğini varsayıyorlardı ancak en son keşifte, patlamadan saatler sonra görüldü.

Almanya'daki bir parçacık hızlandırıcı araştırma merkezi olan DESY'deki gama ışını astronomisi başkanı David Berge şunları söyledi:

"İlk defa, iki farklı cihaz gama ışını patlamasından kaynaklanan gama ışınımını yeryüzünden ölçtü. Bu çığır açan iki gözlem, gama ışını patlamalarını dünyada bulunan gama ışını teleskopları için kaynak haline getirdi. Bunun, bu tip şiddetli olaylara dair anlayışımızı önemli ölçüde geliştirme potansiyeli var."

Şimdi gök bilimciler bu yoğun patlamalara yol açan bağlam hakkında daha fazla bilgi edinmek için bu keşfi kullanmayı umuyor. Gök bilimciler, bu tür gama ışınlarına bakacak 100'den fazla teleskoptan oluşan Çerenkov Teleskop Serisi'ni çalıştırdığında, yılda yaklaşık 10 farklı gözlem yapabileceklerini umuyor. Ama bu en erken 2023'te gerçekleşebilecek.

Berge, "Uzun zamandır bekleniyor olsa da, GRB'lerden TeV gama ışınlarını tespit etmek son derece zorlu bir çaba oldu. Uzun yıllar süren teknik gelişmelerin ve özel çabaların ardından, nihayet ilk kez burada çok büyük öneme sahip bir adım atıldı." diye konuştu.

Berge, sözlerini şöyle sürdürdü: 

"Mevcut gama ışını teleskoplarının yanı sıra hâlihazırda yapım aşamasında olan yeni Çerenkov Teleskop Dizilimi ile devam eden çalışmalar, evrendeki en aydınlık elektromanyetik patlamalara yeni bir fiziksel bakış açısı getirme olanağı sağlıyor."

Kaynak: Independent Türkçe 

Independent Türkçe için çeviren: Noyan Öztürk