Güneş’in on katını aşan yıldızlar, uzay teleskoplarıyla tespit edilebilen kısa ve öngörülemeyen gama ışını patlamalarının eşlik ettiği, karadeliklere dönüşen dehşet verici patlamalara maruz kalır. 2021’in GRB 210619B’sinde görüldüğü gibi, bu patlamalar ve bunlarla ilişkili optik radyasyonun ayrıntılı çalışması, bu yıldız patlamalarının işleyişi ve oluşturdukları koşullar hakkında paha biçilmez veriler sağladı.
Ayrıca, parlak bir optik ışık da keşfettiler. emisyon.
Modern astrofiziğin öncülerinden biri olan Joseph Shklovsky, bir yıldızın varlığının iki çatışan güç arasındaki sonsuz bir mücadele olduğunu öne sürdü: yıldızı küçültmeye çalışan yerçekimi ve onu küçültmeye çalışan karşıt gaz basıncı. dağıtın. Yıldızın çekirdeğini besleyen termonükleer reaksiyonlar durduğunda, yıldız denge sağlama kapasitesini kaybeder ve tekil bir noktaya çökmeye başlar.
Bu senaryo, kütlesi kütlesinin on katını geçen bir yıldızın başına geldiğinde gerçekleşir. Güneşimizin, çekirdeğin büzülmesine ve dış kabuğun patlayıcı bir şekilde parçalanmasına neden olur. Bu, galaktik ölçekte olağanüstü güçlü bir patlamaya yol açar. En büyük kütleli yıldızlar bu şekilde kara deliklere dönüşür.
Bu patlamalara yoğun bir gama radyasyonu patlaması eşlik eder; bu, aşina olduğumuz görünür ışık miktarından milyonlarca kat daha fazla enerji taşıyan bir foton akışıdır. .
Gama ışını patlaması, süresi saniyenin çok küçük bir kısmı ile birkaç yüz saniye arasında değişen, son derece kısa ve öngörülemeyen bir olaydır. Gökyüzündeki kesin konumu ve bir gama ışını patlamasının tam zamanlamasını tahmin etmenin hiçbir yolu yoktur. Ayrıca, Dünya’nın atmosferi gama radyasyonunu engellediğinden, gama ışını patlamaları yalnızca uzay teleskopları kullanılarak tespit edilebilir.
Gama ışını patlamaları 1960’ların sonlarından beri kaydedilmektedir. Uzun yıllar boyunca, bilim adamları sadece insan gözüyle görülemeyen gama radyasyonunu kaydettiler. Bununla birlikte, bu patlamalara Dünya’dan gözlemlenebilen optik radyasyonun eşlik edebileceğine dair öneriler vardı. Gerçekten de, ilk kez 23 Ocak 1999’da gözlemlendi.
Optik radyasyonun hızlı bir şekilde saptanmasını sağlamak için, bilim adamları, doğrudan optik radyasyonun bulunduğu yerden gerçek zamanlı veri toplama yeteneğine sahip robotik teleskoplar geliştirdiler. patlama 20 Haziran 2021’de, bugüne kadar belgelenen en güçlü gama ışını patlamalarından biri olan GRB 210619B, Çek Cumhuriyeti ve İspanya’da bulunan teleskopların yanı sıra Kazan Federal Üniversitesi’ne ait ve Rusya’da bulunan Mini-MegaTORTORA sistemi kullanılarak gözlemlendi. Kuzey Kafkasya. Teleskoplar, gama ışını parlamasından 28 saniye sonra parlak son parlamayı kaydetmeye başladı. Üç teleskoptan aynı anda elde edilen veriler, ışık eğrisinin genel şeklini, farklı zamanlarda optik spektrumun eğimini ve optik radyasyonun ilk çok bantlı evrimini yeniden oluşturmayı mümkün kıldı.
“Şanslıydık . İlk olarak, oldukça parlak bir afterglow gözlemledik. İkincisi, kareleri sık sık yakalayarak yüksek bir zamansal çözünürlükle gözlemledik. Üçüncüsü, optik radyasyonun spektrumu hakkında bilgi edindik. Mini-MegaTORTORA sisteminde, mavi ve görünür (sarı-yeşil) dahil olmak üzere bir dizi optik filtreyi aynı anda kullanarak gözlemler yapabildik. Başka bir deyişle, yalnızca genel parlaklığı değil, aynı zamanda belirli ayrı renklerde görüntülenen parlaklığı da ölçtük. HSE Fizik Fakültesi’nde Doçent olan çalışmanın ortak yazarı Anton Biryukov, bu nadir görülen, neredeyse benzersiz bir durum” diyor. aralığı, optik radyasyonun kaynaklandığı bölgedeki gama ışını patlamasıyla ilişkili ortamın fiziksel parametrelerinin belirlenmesini mümkün kıldı. “Grup tarafından elde edilen kapsamlı veri seti, gama ışını patlaması fenomeninin iç işleyişini araştırmamızı sağladı. Bu, bir gama ışını patlamasını ameliyatla parçalara ayırmaya ve iç mekanizmasına bakmaya benziyordu: hareket halindeki parçacıkları, enerji seviyelerini, çevreleyen ortamın yoğunluğunu ve ilgili manyetik alanların özelliklerini incelemek,” diye açıkladı bilim adamı.{ 4}
Çalışmanın yazarları, bir gama ışını patlaması sırasında gözlemlenen ışık olayının, ışık hızından neredeyse ayırt edilemeyen hızlar sergileyen yüksek enerjili yüklü parçacıkların, güçlü bir şekilde karakterize edilen seyreltilmiş bir ortamda hareketinden kaynaklandığı sonucuna vardılar. manyetik alan.
“Gama ışını patlamaları, erken evrenden gelen fenerler gibidir. Bu fenomenleri birkaç milyar ışıkyılı kapsayan mesafelerde kaydediyoruz. Bu nadir kaynaklar, bize yıldızların milyarlarca yıl önceki işleyişini ve varlıklarının nasıl sona erdiğini öğrenme, onları çevreleyen yıldızlararası gazın bileşimi ve miktarı gibi yıldızlararası ortamı ve yıldızlarla nasıl etkileşime girdiğini keşfetme fırsatı sunuyor. yıldız püskürmesi,” diye açıklıyor Biryukov.
Fakat gama ışını patlamalarını incelemek, en büyük kütleli uzak yıldızlar hakkındaki bilgimizi genişletmekten daha fazlasını sağlar. Temel bir fizik perspektifinden bakıldığında, gama ışını patlamaları, ultra yüksek enerjileri, hızları, yoğunlukları ve yerçekimi kuvvetlerini kapsayan, hayal edilebilecek en aşırı koşulları ortaya koyan doğal fizik laboratuvarları olarak hizmet eder. Bilim adamlarının insanlığın erişebildiği fiziksel teorileri bu eyaletler içinde test edebildiği yerlerdir.
“Fizikçiler, görelilik teorisi ve kuantum mekaniği gibi dünyayı tanımlayan mevcut temel teorilerin kendi içsel sınırlarının olduğunun gayet iyi farkındadırlar. uygulanabilirlik. Bu sınırlar yalnızca deneysel olarak belirlenebilir ve bir gama ışını patlaması doğal bir deney görevi görür. Ancak bu limitleri tespit etmek kolay bir iş değildir. Devam eden gözlemler ve mümkün olduğu kadar çok sayıda benzer olayı kapsamlı bir şekilde tanımlamaya çalışmak, yeterli miktarda bilgi biriktirmek için çok önemlidir. Ancak bu arayış, bilimsel bilginin doğal ilerleyişine çok iyi uyuyor,” diyor Andrey Biryukov.
Referans: “Nadir ve uzak bir gama ışını patlamasından olağanüstü parlak optik emisyon”, yazan Gor Oganesyan, Sergey Karpov, Om Sharan Salafia, Martin Jelínek, Gregory Beskin, Samuele Ronchini, Biswajit Banerjee, Marica Branchesi, Jan Štrobl, Cyril Polášek, René Hudec, Eugeny Ivanov, Elena Katkova, Alexey Perkov, Anton Biryukov, Nadezhda Lyapsina, Vyacheslav Sasyuk, Martin Mašek, Petr Janeček, Jan Ebr, Jakub Juryšek, Ronan Cunniffe ve Michael Prouza, 11 Mayıs 2023, Nature Astronomy.
DOI: 10.1038/s41550-023-01972-4