9 Ekim 2022'de yörüngedeki Swift Gözlemevi, alışılmadık derecede parlak gama ışını patlaması GRB 221009A'yı ilk kez kaydetti.
Sonraki aylarda, dünyanın dört bir yanındaki araştırmacılar, olağandışı astronomik olayın ayrıntılarını kurtarmak ve kaynağını bulmak için gama ışınlarının kaynağını analiz ettiler.
Samanyolu'nun arka planına karşı GRB 221009A gama ışını patlamasının konumu. Resim: NASA'nın Goddard Uzay Uçuş Merkezi
Gama ışını patlaması nedir?
Gama ışını patlaması (GRB)astrofizikçiler kısa süreli gama radyasyonu patlamasını, son derece kısa dalga boyuna (2⋅10−10 m'den az) ve yüksek enerjiye sahip bir foton akışı olarak adlandırıyorlar. Bu tür astronomik olaylar, büyük miktarda enerjinin salınmasını temsil eder ve kural olarak uzak galaksilerde kaydedilir. Gama ışını patlaması Evrendeki en parlak olaylardan biridir.
Araştırmacılar gama ışını patlamalarını göreceli olarak keşfettilerson zamanlarda: geçen yüzyılın 60'larında. 1963 yılında NASA, nötron, X-ışını ve gama ışını dedektörleriyle donatılmış Vela askeri uydusunu yörüngeye gönderdi. SSCB'nin ve diğer ülkelerin Nükleer Testlerin Yasaklanması Anlaşması'na uyumunu izlemesi gerekiyordu. Uydunun cihazları nükleer testleri tespit etmedi ancak yanlışlıkla derin uzaydan yayılan gama radyasyonu patlamalarını keşfetti.
Araştırmacılar iki tür gama ışını patlaması ayırıyor.süre bakımından farklılık gösteren: kısa ve uzun. İlk kategori, birkaç milisaniyeden iki saniyeye kadar süren flaşları içerir. Böyle bir olayın kaynağının, iki nötron yıldızının bir kilonova oluşumuyla birleşmesi veya bir nötron yıldızının bir kara delik tarafından soğurulması olduğuna inanılıyor.
İkinci tip, uzun gama ışını patlamalarıdır.Birkaç saniyeden birkaç dakikaya kadar sürebilirler. Ana hipotez, uzun gama ışını patlamalarının bir süpernova patlamasıyla ilişkili olduğunu öne sürüyor: kütlesi güneşten 10 veya daha fazla kat daha büyük olan yıldızların evrimindeki son aşama. Ancak 2022'de Gemini gözlemevinden astrofizikçiler, bir yıl önce kaydedilen uzun gama ışını patlaması GRB 211211A'nın yerinde, nötron yıldızlarının birleşmesinden sonra oluşan bir kilonova keşfettiğini bildirdi.
Devasa bir yıldızın çöküşüyle ilişkili uzun bir gama ışını patlamasının animasyonlu görüntüsü. Animasyon: NASA'nın Goddard Uzay Uçuş Merkezi
GRB 221009A gama ışını patlaması hakkında olağandışı olan nedir?
GRB 221009A'nın gama ışını patlaması bir yıldan fazla sürdüBeş dakika. Bu, uzun patlamalara ait olduğu ve büyük olasılıkla büyük bir yıldızın çekirdeğinin bir kara deliğe çökmesi ve bir süpernova patlamasıyla ilişkili olduğu anlamına gelir. Şaşırtıcı bir şekilde, bir gama ışını patlamasının ilk gözlemlenmesinden bu yana geçen süre içinde, araştırmacılar patlamanın olduğu yerde bir süpernova oluşumunu doğrulayamadılar veya alternatif bir radyasyon kaynağı bulamadılar.
Ayrıca, sıçrama o kadar parlaktı kiçoğu kozmik gama ışını dedektörünü kör etti, böylece radyasyonun gerçek yoğunluğunu doğrudan yakalayamadılar. Araştırmacılar, bu bilgiyi yeniden oluşturmak için Fermi Teleskopu ve Koni Gama Işını Spektrometresi tarafından toplanan verileri kullandılar. Analiz, GRB 221009A'nın gözlemlenen diğer tüm gama ışını patlamalarından 70 kat daha parlak olduğunu gösterdi.
GRB 221009A ile daha önce kaydedilen en güçlü dört gama ışını patlamasının karşılaştırılması. Resim: NASA'nın Goddard Uzay Uçuş Merkezi ve Adam Goldstein (USRA)
Projenin astrofizikçileri tarafından yapılan hesaplamalarAvrupa Uzay Ajansı'nın (ESA) "İntegral"i, patlama sürerken Dünya atmosferinin üst katmanlarına yaklaşık bir gigawatt gücün düştüğünü gösteriyor. Bu, bir yer elektrik santralinin gücüne eşdeğerdir. Olay o kadar parlaktı ki, daha uzun dalga boyuna sahip ardıl parlama, yani gün batımı sonrası kızıllık bugün bile hala görülebiliyor.
7.000 kişilik bir örneğin analiziFermi ve Cone tarafından kaydedilen GRB'ler, bu tür büyük ölçekli GRB'lerin her 10.000 yılda birden daha sık meydana gelmesi gerektiğini göstermektedir. Baton Rouge'daki Louisiana Eyalet Üniversitesi'nde araştırmacı olan Eric Burns, "GRB 221009A, muhtemelen insan uygarlığının şafağından beri en parlak X-ışınları ve gama ışınları patlamasıydı" dedi.
Hubble teleskobu tarafından yakalanan GRB 221009A'nın gün batımı sonrası parlaması. Resim: NASA, ESA, CSA, STScI, A. Levan (Radboud Üniversitesi); Görüntü İşleme: Gladys Kober
Astrofizikçiler ne öğrendi?
Gama ışını patlamasının geçmişini daha iyi yeniden yapılandırmak için araştırmacılar, radyo dalgalarından gama ışınlarına kadar çeşitli dalga boylarındaki elektromanyetik radyasyonu tespit eden aletler kullandılar.
İlk bilimsel sonuçlar nasıl olduğunu gösteriyorX-ışınları, Samanyolu'ndaki toz bulutlarını yayılırken aydınlattı. Araştırmacılar, radyasyonun galaksimize girmeden önce galaksiler arası uzayda yaklaşık 1,9 milyar yıl dolaştığını hesapladılar. Yaklaşık 60 bin yıl önce Samanyolu'nun "eteklerinde" ilk toz bulutu ile ve sonuncusu ile yaklaşık bin yıl önce çarpıştı.
X-ışınları her çarpıştığındatoz bulutu ile radyasyonun bir kısmını dağıtarak dışa doğru genişliyormuş gibi görünen eşmerkezli halkalar oluşturdular. ESA XMM-Newton Uzay X-ışını Teleskobu, gama ışını patlamasından birkaç gün sonra bu halkaları gözlemledi. Bilim adamları, yakındaki bulutların en büyük halkaları, perspektifte daha büyük göründükleri için oluşturduğunu açıklıyor.
Bir X-ışını teleskopu tarafından gözlemlenen GRB 221009A'dan toz halkaları. Görüntü: ESA/XMM-Newton/M. Rigoselli (INAF)
Samanyolu'nda yolculuk, X-ışınlarıgalaksimizin 20 toz bulutunu sırayla aydınlattı. Radyasyon analizi, onlara olan mesafeyi hesaplamaya ve onları oluşturan parçacıkların özelliklerini analiz etmeye yardımcı oldu.
Yıllar boyunca, araştırmacılar bir dizi öneride bulundular.toz taneciklerinin özelliklerini açıklayan çeşitli teoriler. Araştırmacılar bu kalıpları toplanan verilerin üzerine yerleştirdiler. Parçacıkların esas olarak kristalin bir karbon formu olan grafitten oluştuğunu öne süren bir modelin gözlemlere en iyi şekilde uyduğunu buldular.
gizemli kaynak
Toplanan büyük miktarda veriye rağmenBöylesine parlak bir gama ışını patlamasına tam olarak neyin sebep olduğu bir sır olarak kalıyor. Ana versiyon, uzun gama ışını patlamalarını bir süpernova patlamasına bağladığından, araştırmacılar gelecekteki bir bulutsunun başlangıcını aramak için James Webb ve Hubble uzay teleskoplarını kullandılar. Ancak teleskopların hiçbiri iddia edilen patlamanın olduğu yerde bir şey bulamadı.
Muhtemel sebeplerden biri,GRB, gökyüzünün Samanyolu düzleminden yalnızca birkaç derece yukarıda, kalın toz bulutlarının gelen ışığı büyük ölçüde gölgeleyebileceği bir bölümünde belirdi. Eğer öyleyse, belki daha fazla gözlem süpernovanın kalıntılarını bulmaya yardımcı olacaktır.
Uzun bir sistemin ana bileşenlerinin çizimiGama ışını patlaması, en yaygın tür. Devasa bir yıldızın çekirdeği (solda) çökerek, yıldızın materyali içerisinden uzaya neredeyse ışık hızında hareket eden bir parçacık akışı gönderen bir kara delik oluşturdu. Tüm spektrumdaki emisyonlar, yeni doğmuş kara deliğin yakınındaki sıcak iyonize gazdan, jet içindeki hızlı hareket eden gaz kabukları arasındaki çarpışmalardan (iç şok dalgaları) ve jetin uzaklaşıp çevresiyle etkileşime girmesi sırasındaki ön kenarından kaynaklanır. (dış şok). Resim: NASA'nın Goddard Uzay Uçuş Merkezi
Alternatif bir hipotez, yıldızıno kadar büyüktü ki, ilk patlamadan hemen sonra, normalde bir gaz bulutu oluşturacak tüm materyali yutan bir kara delik oluşturdu.
Astrofizikçiler kalıntıları aramaya devam ediyorpatlayan yıldız. Araştırmacılar şimdi büyük bir yıldızın çekirdeğinin çökmesiyle ilişkili güçlü patlamalarda oluştuğuna inanılan altın gibi ağır elementlerin izlerini arıyor.
Araştırmacılar ayrıca, muhtemelenGama ışını patlamasının olağandışı gücü, kara deliğin oluşumu sırasında fırlatılan enerji jetinin (jet) doğrudan Dünya'ya yönlendirilmiş olmasından kaynaklanmaktadır. Böyle bir patlamadan sonra ışığın parlamasını ve kutuplaşmasını analiz etmek, jetlerin nasıl oluştuğu hakkında daha fazla şey öğrenmeye yardımcı olacaktır.
Daha fazla oku:
Biyologlar, kanser hücrelerinin bağışıklık sisteminden nasıl kaçtığını keşfetti
Kuantum fiziğinin temel teorisi nihayet kanıtlandı. Ana
Beyni bunamadan koruyan ürünler ve bunların ne zaman kullanılacağı
Kapakta: bir gama ışını patlamasının sanatsal çizimi. Resim: NASA/Swift/Cruz deWilde