Bir sanatçının gama ışını patlaması GRB191221B izlenimi. Kredi: Urata ve diğerleri/Yu-Sin Huang/MITOS Science CO., LTD
Gama ışını patlamaları, kısa süreler boyunca yoğun gama ışınları yayan, evrendeki en parlak patlamalardır. Bu patlamalar, büyük kütleli yıldızların ölümüyle üretilen uzun gama ışını patlamaları ile kısa veya uzun olarak kategorize edilir. Evrenin evrimi hakkında gizli ipuçları vermelerinin nedeni budur.
Gama ışını patlamaları yalnızca gama ışınlarını değil, aynı zamanda radyo dalgalarını, optik ışığı ve X ışınlarını da serbest bırakır. Patlama enerjisinin yayılan enerjiye dönüştürülmesinin verimliliği yüksek olduğunda, yayılan enerjinin tamamı toplanarak patlamanın toplam enerjisi belirlenebilir. Ancak dönüştürme verimliliği düşük veya belirsiz olduğunda, yalnızca yayılan enerjiyi ölçmek toplam patlama enerjisini hesaplamak için yeterli değildir.
Şimdi, astrofizikçilerden oluşan bir ekip bir gama ışını patlamasının gizli enerjisini şu yöntemle ölçmeyi başardı: ışık polarizasyonunu kullanır. Ekip, Tayvan’daki Ulusal Merkez Üniversitesi’nden ve MITOS Science CO., LTD’den Dr. Yuji Urata ve Tohoku Üniversitesi’nin Disiplinlerarası Bilimler için Frontier Araştırma Enstitüsü’nden (FRIS) Profesör Kenji Toma tarafından yönetildi.
Onların ayrıntıları bulgular yakın zamanda Nature Astronomy dergisinde yayınlandı.
Bir elektromanyetik dalga polarize olduğunda, bu dalganın salınımının bir yönde aktığı anlamına gelir. Yıldızlardan yayılan ışık polarize değilken, o ışığın yansıması polarizedir. Güneş gözlükleri ve ışık kalkanları gibi birçok günlük öğe, tek tip bir yönde hareket eden ışıkların parlamasını engellemek için polarizasyondan yararlanır.
Polarizasyon derecesinin ölçülmesine polarimetri denir. Astrofiziksel gözlemlerde, bir gök cisminin polarimetrisini ölçmek, parlaklığını ölçmek kadar kolay değildir. Ancak nesnelerin fiziksel koşulları hakkında değerli bilgiler sunar.
Ekip, 21 Aralık 2019’da (GRB191221B) meydana gelen bir gama ışını patlamasına baktı. Avrupa Güney Gözlemevi’nin Çok Büyük Teleskopunu ve dünyanın en gelişmiş optik ve radyo teleskoplarından bazıları olan Atacama Büyük Milimetre/milimetre-altı Dizisini kullanarak, GRB191221B’den gelen hızlı solan emisyonların polarimetrisini hesapladılar. Daha sonra optik ve radyo polarizasyonlarını eş zamanlı olarak başarıyla ölçtüler ve radyo polarizasyon derecesinin optik olandan önemli ölçüde düşük olduğunu buldular.
“İki dalga boyundaki polarizasyondaki bu fark, gama ışını patlamalarının ayrıntılı fiziksel koşullarını ortaya koyuyor. emisyon bölgesi,” dedi Toma. “Özellikle, önceden ölçülemeyen gizli enerjiyi ölçmemize olanak sağladı.”
Gizli enerjiyi hesaba katarken ekip, toplam enerjinin önceki tahminlerden yaklaşık 3,5 kat daha büyük olduğunu ortaya çıkardı.
{6 }Patlama enerjisi ata yıldızın yerçekimi enerjisini temsil ettiğinden, bu rakamı ölçebilmenin yıldızların kütlelerini belirlemek için önemli sonuçları vardır.
“Ata yıldızın gerçek kütlelerinin ölçümlerini bilmek, evrenin evrimsel tarihi,” diye ekledi Toma. “Uzun gama ışını patlamalarını tespit edebilirsek, evrendeki ilk yıldızlar keşfedilebilir.”
Referans: “GRB 191221B afterglow’un eş zamanlı radyo ve optik polarimetrisi”, Yuji Urata, Kenji Toma, Stefano Covino , Klaas Wiersema, Kuiyun Huang, Jiro Shimoda, Asuka Kuwata, Sota Nagao, Keiichi Asada, Hiroshi Nagai, Satoko Takahashi, Chao-En Chung, Glen Petitpas, Kazutaka Yamaoka, Luca Izzo, Johan Fynbo, Antonio de Ugarte Postigo, Maryam Arabsalmani, ve Makoto Tashiro, 8 Aralık 2022, Nature Astronomy.
DOI: 10.1038/s41550-022-01832-7