Gama ışını patlamalarının (GRB’ler), başlangıçtaki Lorentz faktörlerinin birkaç yüz mertebesinde olmasıyla, en göreli jetlere sahip olduğu bilinmektedir. Çoğu GRB, erken bir X-ışını ışık eğrisi platosu sergiliyor, bu teorik olarak beklenmiyordu ve bu nedenle uzun yıllar topluluğun aklını karıştırdı.
Astronomi sistemlerinde değişen hızlarda jetler şeklinde madde çıkışları gözlemleniyor hızlıdan yavaşa değişen hızlar. Madde çıkışları şeklindeki jetler, astronomik sistemlerde hızlıdan yavaşa değişen hızlarda yaygın olarak gözlemlenir. En hızlı jetler oldukça görecelidir ve ışık hızına yakın hızlara ulaşabilirler. Yaygın olarak gözlemlenen bir fenomen olmasına rağmen, bu jetlerin kaynağı ve birçok özelliği bir sır olarak kalıyor.
Uzun bir süredir, jet hızlarının çift modlu dağılımı uzmanların kafasını karıştırıyordu; bazıları inanılmaz derecede hızlı ve hızlıydı. diğerleri yavaş ve arada hızların gözle görülür bir şekilde yokluğu. Ancak, Bar-Ilan Üniversitesi’ndeki araştırmacılar verileri tekrar gözden geçirdiler ve sonunda bu kafa karıştırıcı bilmeceyi çözmüş görünüyorlar.
Birçok farklı galaktik ve galaksi dışı sistemde, madde emisyonu genellikle jetler şeklinde gözlemlenir. Bu gösterinin gerçekleşme hızı büyük ölçüde değişir. Nötron yıldızları veya ikili yıldız sistemleri ile ilişkili nispeten yavaş jetlerin yanı sıra, ışık hızına çok yakın hızlarda çok hızlı, göreli jetler görülür. Bilinen en hızlı jetler, “gama ışını patlamaları” olarak bilinen bir fenomenle ilişkilendirilir.
Bu fenomen, birkaç saniye süren ve güçlü bir gama radyasyonu emisyonunun yayıldığı ilk gama ışınları parlamasıyla karakterize edilir. görünür. Ardından, saatler, günler ve hatta aylar gibi çok daha uzun süren bir “son kızıllık” gelir. Bu çağda, emisyon daha sonra azalır ve çok geç zamanlarda daha düşük dalga boyları, X-ışınları, ultraviyole, optik, kızılötesi ve radyo frekansları olarak gözlemlenir.
Bu nesnelerden jetlerin neden bu kadar çok olduğu sorusunun ötesinde hızlı, emisyonun ya azaldığı ya da sabit kaldığı yüzlerce ila binlerce saniyelik ara dönemde ne olduğuna dair görünüşte ilgisiz bir gizemdir. Bazı durumlarda, bir galaksideki yıldız sistemleri arasındaki boşlukta bulunan madde ve radyasyonla çarpışan göreli bir patlamadan beklenebileceği gibi, birkaç on saniye sonra X-ışını emisyonu önemli ölçüde azalır.
{6 }Bununla birlikte, gözlemlenen vakaların yaklaşık %60’ında, görünür emisyon azalmaz, bunun yerine sabit kalır. Bu gözlem uzun süredir araştırmacılar için bir kafa karışıklığı kaynağı olmuştur ve bu fenomen yaklaşık 18 yıl önce keşfedildiğinden beri buna dair ikna edici bir açıklama bulunamamıştır.
Bar-Ilan Üniversitesi Fizik Bölümü’nden araştırmacılar artık Bu görünür, sürekli emisyonun, yaygın olarak varsayılandan önemli ölçüde daha düşük olan ve farklı kaynaklardan ölçülen hızlar arasındaki boşluğu dolduran jet hızının doğal bir sonucu olduğu kanıtlanmıştır. Başka bir deyişle, daha düşük bir ilk jet hızı, bozulma olmamasını ve daha görünür ve sürekli emisyonu açıklayabilir.
Araştırmacılar, bu nesnelerde yüksek hızların çıkarıldığı önceki sonuçların bu nesnelerde geçerli olmadığını gösterdiler. vakalar. Bunu yaparken bir paradigmayı değiştirdiler ve jetlerin doğada her hızda oluştuğunu kanıtladılar. Çalışma Nature Communications dergisinde yayınlandı ve derginin editörü tarafından yakın zamanda yayınlanan en önemli 50 makaleden biri olarak seçildi.
Ana açık sorulardan biri gama ışını patlamaları çalışmasında, vakaların önemli bir yüzdesinde, birkaç güne kadar görülebilen X ışınlarının uzun süre solmamasının nedeni budur. Bu soruyu yanıtlamak için araştırmacılar, çok sayıda ancak dağınık ve “gürültülü” olan verileri dikkatli bir şekilde haritalandırmaya başladılar.
Kapsamlı bir literatür araştırmasının ardından, yüksek kaliteli verilerden bir örnek oluşturdular. Mevcut literatürdeki fenomen açıklamalarının incelenmesinin ardından, istisnasız tüm mevcut modellerin verilerle desteklenmeyen ek varsayımlar yaptığını gördüler. Daha da önemlisi, modellerin hiçbiri temiz veriler için ikna edici bir açıklama sunmuyor. Bu nedenle, araştırmacılar temel modele geri döndüler ve temel varsayımlardan hangisinin geçerli olmadığını anlamaya çalıştılar.
Jetlerin ilk hızıyla ilgili yalnızca bir varsayımı değiştirmenin, uçağın motorunu açıklamak için yeterli olduğunu keşfettiler. veri. Araştırmacılar, diğer astrofizikçileri jetlerin oldukça göreli (yani ışık hızına çok yakın = aşırı hızlı) olmaları gerektiği sonucuna varmaya iten verileri incelemeye devam ettiler ve incelediler ve şaşkınlık ve sevinçle, jetlerin hiçbirinin olmadığını keşfettiler. mevcut argümanlar inceledikleri durumlarda geçerliydi. Oradan, büyük olasılıkla doğru yönde olduklarına hemen karar verdiler.
Prof. Bu araştırmanın teorik kısmını yöneten Asaf Pe’er, kendisini verilerle çalışmaktan hoşlanan bir teorisyen olarak tanımlıyor.
“Genel olarak astrofizik sistemlerin özelliği, büyük karmaşıklıktır ve genellikle yapısal olarak daha basit olan teorik modellerdir. , önemli noktaları gözden kaçırabilir,” diye açıklıyor. “Birçok durumda, burada yaptığımız gibi, verilerin dikkatli bir şekilde incelenmesi, mevcut fikirlerin işe yaramadığını gösteriyor. Bu da bizi yeni fikirler üretmeye yöneltti. Bazen en basit, en az karmaşık fikir yeterlidir.”
Prof. Pe’er’in bu araştırmadaki ortakları, çalışmanın ilk yazarı, Bar-Ilan araştırma grubundan Dr. Hüsne Déréli-Begue ve Stockholm’deki KTH Royal Institute of Technology’den Prof. Felix Ryde’dir. Pe’er teoriye odaklanırken, ortak çalışanları onun önerdiği teoriyi harekete geçiren ve destekleyen verileri analiz etmeye odaklandı.
“Anlamayı geliştirmemiz biraz zaman aldı ve bir keresinde toplamda bir parametrenin olduğunu fark ettim. değiştirilmesi gerekiyordu, her şey tıpkı bir yapboz gibi çözüldü” diyor Prof. Pe’er. “Öyle ki, bir noktadan sonra, ne zaman yeni bir potansiyel problem gündeme getirsek, verilerin bizim lehimize olacağı açıktı ve gerçekten de öyleydi.”
Astrofizik araştırması doğası temel araştırmadır. Eğer gerçekten de araştırmacılar haklıysa, sonuçların hem bu alanda hem de jetleri üreten fiziksel süreçlerin anlaşılmasında bir paradigma değişikliğine yol açabilecek geniş kapsamlı çıkarımları olacaktır. Bu fenomenin kökenlerinin hala tam olarak bilinmediğini belirtmek önemlidir, ancak bunun bir yıldızın (veya bir çift yıldızın) bir kara deliğe çökmesiyle açıkça ilgili olduğu açıktır. Araştırma sonuçları, bu mekanizmaları ve hayatlarını güçlü gama radyasyonu üretecek şekilde sonlandıran yıldız türlerini anlamak açısından çok önemlidir.
“Bilimsel araştırmalar büyüleyici. Yeni fikirler sürekli olarak doğar ve test edilir. Veriler genellikle yetersiz olduğundan, insanlar genellikle fikirlerini yayınlar ve yollarına devam eder” diyor Prof. Pe’er. “Birçok fikri inceledikten sonra birdenbire açıklamasının çok basit olabileceğini fark ettiğim benzersiz bir durum vardı. Ben açıklamayı önerdikten sonra, onu mevcut verilerle tekrar tekrar kontrol ettik ve test üstüne testten geçti. Bu yüzden bazen en basit açıklama aynı zamanda en başarılı açıklamadır.”
Referans: “Rüzgar ortamı ve onluk Lorentz faktörleri, gama ışını patlamalarını X ışını platosunu açıklar”, yazan Hüsne Dereli-Bégué, Asaf Pe’ er, Felix Ryde, Samantha R. Oates, Bing Zhang ve Maria G. Dainotti, 24 Eylül 2022, Nature Communications.
DOI: 10.1038/s41467-022-32881-1