Yoğun Radyasyon Nabzıyla Çarpılan Güneş Sistemi – 10.000 Yılda 1 Olan İnanılmaz Gama Işını Patlaması

Gama ışını patlamaları, evrendeki en parlak patlamalardır. Gökbilimciler, bu animasyonda gösterildiği gibi, büyük bir yıldızın çekirdeğinin nükleer yakıtı bittiğinde, kendi ağırlığı altında çöktüğünde ve bir kara delik oluşturduğunda en çok meydana geldiğini düşünüyor. Kara delik daha sonra neredeyse ışık hızıyla çökmekte olan yıldız boyunca delip geçen parçacık jetlerini çalıştırır. Bu jetler, uzaya akarken X-ışınları ve gama ışınları (macenta) yayarak yıldızı delip geçer. Daha sonra, ölüme mahkûm edilmiş yıldızı çevreleyen malzemeye dalarlar ve yavaş yavaş kaybolan çok dalga boylu bir son parlama üretirler. Bu jetlerden birini kafa kafaya ne kadar yakın görürsek, o kadar parlak görünür. Kredi: NASA’nın Goddard Uzay Uçuş Merkezi

9 Ekim 2022 Pazar günü, yoğun bir radyasyon darbesi güneş sistemini o kadar olağanüstü bir şekilde süpürdü ki gökbilimciler onu hemen TEKNE, yani tüm zamanların en parlakı olarak adlandırdı.

Kaynak, evrendeki en güçlü patlama sınıfı olan bir gama ışını patlamasıydı (GRB).

Patlama, çok sayıda uzay aracındaki dedektörleri tetikledi ve bunu dünya çapındaki gözlemevleri izledi. Tüm bu verileri taradıktan sonra, gökbilimciler artık onun ne kadar parlak olduğunu tanımlayabilir ve bilimsel etkisini daha iyi anlayabilirler.

Hubble Uzay Teleskobu’nun Geniş Alan Kamerası 3, kızıl ötesi parlamayı (daire içine alınmış) ortaya çıkardı ) TEKNE GRB ve ev sahibi galaksinin, patlamanın sağ üst kısmına uzanan bir ışık şeridi olarak neredeyse yandan görülüyor. Bu bileşik, patlamadan bir ve iki ay sonra, 8 Kasım ve 4 Aralık 2022’de çekilen görüntüleri içeriyor. Parlaklığı göz önüne alındığında, patlamanın son parlaması teleskoplar tarafından birkaç yıl boyunca tespit edilebilir kalabilir. Resim, her gün 1 ila 1,5 mikron dalga boylarında çekilmiş üç yakın kızılötesi görüntüyü birleştiriyor. Kredi: NASA, ESA, CSA, STScI, A. Levan (Radboud Üniversitesi); Görüntü İşleme: Gladys Kober

“GRB 221009A, muhtemelen insan uygarlığı başladığından beri meydana gelen en parlak X-ışını ve gama-ışını enerji patlamasıydı,” dedi fizik ve astronomi yardımcı doçenti Eric Burns Baton Rouge’daki Louisiana Eyalet Üniversitesi’nde. Bu parlak olayların ne sıklıkta meydana gelebileceğini belirlemek için, çoğu NASA’nın Fermi Gama-ışını Uzay Teleskobu ve NASA’nın Rüzgar uzay aracındaki Rus Konus cihazı tarafından tespit edilen yaklaşık 7.000 GRB’nin analizini yönetti. Cevapları: 10.000 yılda bir.

Patlama o kadar parlaktı ki, uzaydaki çoğu gama ışını cihazını etkili bir şekilde kör etti, bu da emisyonun gerçek yoğunluğunu doğrudan kaydedemedikleri anlamına geliyor. ABD’li bilim adamları bu bilgiyi Fermi verilerinden yeniden oluşturmayı başardılar. Daha sonra sonuçları, Konus verileri üzerinde çalışan Rus ekibinin sonuçlarıyla ve SATech-01 uydularındaki GECAM-C dedektöründen ve Insight-HXMT gözlemevindeki enstrümanlardan gelen gözlemleri analiz eden Çinli ekiplerin sonuçlarıyla karşılaştırdılar. Birlikte, patlamanın şimdiye kadar görülenlerden 70 kat daha parlak olduğunu kanıtladılar.

Gama ışını patlamaları, evrendeki en parlak patlamalardır. Gökbilimciler, bu animasyonda gösterildiği gibi, büyük bir yıldızın çekirdeğinin nükleer yakıtı bittiğinde, kendi ağırlığı altında çöktüğünde ve bir kara delik oluşturduğunda en çok meydana geldiğini düşünüyor. Kara delik daha sonra neredeyse ışık hızıyla çökmekte olan yıldız boyunca delip geçen parçacık jetlerini çalıştırır. Bu jetler, uzaya akarken X-ışınları ve gama ışınları (macenta) yayarak yıldızı delip geçer. Daha sonra, ölüme mahkûm edilmiş yıldızı çevreleyen malzemeye dalarlar ve yavaş yavaş kaybolan çok dalga boylu bir son parlama üretirler. Bu jetlerden birini kafa kafaya ne kadar yakın görürsek, o kadar parlak görünür. Kredi: NASA’nın Goddard Uzay Uçuş Merkezi

Burns ve diğer bilim adamları, Hawaii, Waikoloa’daki Amerikan Astronomi Derneği’nin Yüksek Enerji Astrofizik Bölümü toplantısında TEKNE hakkında yeni bulgular sundular. Patlama gözlemleri, radyo dalgalarından gama ışınlarına kadar geniş bir yelpazeyi kapsar ve aralarında Uluslararası Uzay İstasyonu’ndaki NICER X-ışını teleskobu, NASA’nın NuSTAR gözlemevi ve hatta Yıldızlararası uzayda Voyager 1.Gökbilimciler, bu patlamaların, büyük kütleli yıldızların çekirdeklerinin kendi ağırlıkları altında çökmesiyle oluşan karadeliklerin doğum çığlıklarını temsil ettiğini düşünüyor. Karadelik, çevredeki maddeyi hızla yutarken, ışık hızına yakın hızlara ulaşan parçacıkları içeren zıt yönlerde jetler fırlatır. Bu jetler yıldızı delip geçerek uzaya akarken X-ışınları ve gama ışınları yayarlar.

Bu çizelge, TEKNE’nin ani emisyonunu önceki beş rekor sahibi uzun gama-ışınları ile karşılaştırır. ışın patlamaları TEKNE o kadar parlaktı ki uzaydaki çoğu gama ışını cihazını etkili bir şekilde kör etti, ancak ABD’li bilim adamları onun gerçek parlaklığını Fermi verilerinden yeniden oluşturabildiler. Kredi: NASA’nın Goddard Uzay Uçuş Merkezi ve Adam Goldstein (USRA)

Bu tür bir GRB ile, gökbilimciler birkaç hafta sonra parıldayan bir süpernova bulmayı bekliyorlar, ancak şimdiye kadar bunun anlaşılması zor olduğu kanıtlandı. Bunun bir nedeni, GRB’nin, gökadamızın kendi gökadamızın düzleminden yalnızca birkaç derece yukarıda, kalın toz bulutlarının gelen ışığı büyük ölçüde azaltabileceği bir bölümünde ortaya çıkmış olmasıdır.

“Kesin olarak bir şey olduğunu söyleyemeyiz. Hollanda, Nijmegen’deki Radboud Üniversitesi’nde astrofizik profesörü olan Andrew Levan, patlamanın parlaklığı göz önüne alındığında şaşırtıcı olan bir süpernova olduğunu söyledi. Toz bulutları kızılötesi dalga boylarında daha şeffaf hale geldiğinden Levan, süpernovayı tespit etmek için NASA’nın James Webb Uzay Teleskobu’nu (bu tür bir çalışma için ilk kullanımı) ve Hubble Uzay Teleskobu’nu kullanarak yakın ve orta kızılötesi gözlemlere öncülük etti. “Oradaysa, çok zayıf. Aramaya devam etmeyi planlıyoruz,” diye ekledi, “ancak yıldızın tamamı patlamak yerine doğrudan kara deliğin içine çökmüş olabilir.” Önümüzdeki birkaç ay içinde ek Webb ve Hubble gözlemleri yapılması planlanıyor.

Jetler, ölüme mahkum olan yıldızı çevreleyen malzemeye doğru genişlemeye devam ettikçe, yavaş yavaş kaybolan çok dalga boyunda bir son parlama üretiyorlar.

“Çok yakın ve çok parlak olan bu patlama, bize, elektromanyetik spektrum boyunca ardıl parlamanın gözlemlerini toplamak ve modellerimizin ne kadar iyi yansıttığını test etmek için eşi benzeri görülmemiş bir fırsat sundu. Tucson’daki Arizona Üniversitesi’nde astronomi bölümünde yardımcı doçent olan Kate Alexander, “Gerçekten GRB jetlerinde oluyor” dedi. “Çok iyi çalışan yirmi beş yıllık afterglow modelleri bu jeti tam olarak açıklayamaz” dedi. “Özellikle, tam olarak anlamadığımız yeni bir radyo bileşeni bulduk. Bu, jet içindeki ek yapıya işaret edebilir veya GRB jetlerinin çevreleriyle nasıl etkileşime girdiğine dair modellerimizi gözden geçirmemiz gerektiğini önerebilir.”

Jetler alışılmadık derecede güçlü değildi, ancak son derece dardı; tıpkı jet gibi bir bahçe hortumunun ayarlanması – ve biri doğrudan bize doğrultulmuş, diye açıkladı Alexander. Bir jeti kafa kafaya ne kadar yakın görürsek, o kadar parlak görünür. Radyo enerjilerinde son parlama beklenmedik bir şekilde sönük olsa da, GRB 221009A muhtemelen yıllarca saptanabilir kalacak ve bu da güçlü bir jetin tüm yaşam döngüsünü izlemek için yeni bir fırsat sağlayacaktır.

XMM- Newton görüntüleri, 19’u burada rastgele renklerde gösterilen 20 toz halkası kaydetti. Bu bileşik, GRB 221009A’nın patlamasından iki ve beş gün sonra yapılan gözlemleri birleştiriyor. Koyu çizgiler, dedektörler arasındaki boşlukları gösterir.En içteki halka, galaksimizin diğer tarafında, 61.000 ışıkyılı uzaklıkta tozdan ortaya çıktı. GRB221009A, X-ışını halkalarını görüntüleyen yalnızca yedinci gama ışını patlamasıdır ve daha önce bir civarında görülen sayıyı üçe katlar. Kredi: ESA/XMM-Newton/M. Rigoselli (INAF)

Patlama, gökbilimcilerin kendi galaksimizdeki uzak toz bulutlarını araştırmasına da olanak sağladı. Hızlı X-ışınları bize doğru ilerlerken, bazıları toz katmanlarından yansıdı ve patlamanın konumundan genişleyen X-ışını halkaları şeklinde ilk patlamanın genişletilmiş “ışık yankılarını” yarattı. NASA’nın Neil Gehrels Swift Gözlemevi’ndeki X-ışını Teleskopu, bir dizi yankının varlığını keşfetti. ESA’nın (Avrupa Uzay Ajansı’nın) XMM-Newton teleskobu tarafından Swift verileriyle birlikte yapılan ayrıntılı takip, bu olağanüstü halkaların 21 farklı toz bulutu tarafından üretildiğini ortaya çıkardı.

“Toz bulutlarının X-ışınlarını nasıl saçtığına bağlıdır. İtalya, Merate’deki Brera Gözlemevi ve Ulusal Astrofizik Enstitüsü araştırma direktörü Sergio Campana, mesafelerini, toz taneciklerinin boyutlarını ve X-ışınlarının enerjilerini açıkladı. “Patlamanın ani X-ışını emisyonunun bir kısmını yeniden oluşturmak ve toz bulutlarının galaksimizin neresinde bulunduğunu belirlemek için halkaları kullanabildik.”

GRB 221009A, yalnızca yedinci gama ışını patlamasıdır. X-ışını halkalarını görüntüler ve daha önce bir civarında görülen sayıyı üçe katlar. Yankılar, 700 ila 61.000 ışıkyılı uzaklıkta bulunan tozdan geldi. Samanyolu galaksimizin diğer tarafında net olan en uzak yankılar da, galaksinin güneş sisteminin bulunduğu merkez düzleminin 4.600 ışıkyılı üzerindeydi.

Son olarak, patlama, bir gezegeni keşfetme fırsatı sunuyor. büyük kozmik soru “Karadelikleri her şeyi tüketen şeyler olarak düşünüyoruz, ama aynı zamanda evrene güç geri veriyorlar mı?” diye sordu Maryland Üniversitesi, Baltimore County ve NASA’nın Greenbelt’teki Goddard Uzay Uçuş Merkezi’nde astrofizikçi olan Michela Negro.

Ekibi, toz halkalarını NASA’nın Görüntüleme X-ışını Polarimetri Kaşifi ile inceleyerek nasıl olduğunu anlamayı başardı. jetlerin nasıl oluştuğuna dair içgörü sağlayabilen hızlı emisyon organize edildi. Ayrıca, gün batımı sonrası parlama aşamasında gözlemlenen küçük bir polarizasyon derecesi, jeti neredeyse doğrudan önden gördüğümüzü doğruluyor.

Benzer ölçümlerle birlikte şu anda ESA’nın INTEGRAL{ 5} gözlemevi, bilim adamları, TEKNE’nin jetlerinin, kara deliğin dönüşü tarafından güçlendirilmiş bir manyetik alanın enerjisinden yararlanarak çalıştırıldığını kanıtlamanın mümkün olabileceğini söylüyor. Bu tür modellere dayalı tahminler, bu patlamanın diğer yönlerini zaten başarılı bir şekilde açıklamıştır.

“Ultra Parlak Gama Işın Patlaması GRB 221009A” Mart’a odaklanın 2023, The Astrophysical Journal Letters.

.