Astronomi ve Uzay Bilimleri Bölümü öğretim üyelerinden Dr. Massimiliano De Pasquale ve çalışma arkadaşları çekimsel dalgaları gama ışınlarında tespit ettiler.

Gökbilimciler, binlerce yıldır, gök cisimlerinin ürettikleri elektromanyetik ışınımı algılayıp yorumlayarak gök cisimlerini incelemişlerdir. Gelişmiş LIGO (ALIGO) teleskobu 2015’te ilk kez kütle çekimsel dalgalar (KDler) tespit ettiğinde, astronomi yeni bir döneme girdi. Birleşim sürecinde bu nesnelerin ürettikleri uzay-zaman dalgalanmalarını ölçerek kara delik gibi kompakt (sıkışık) nesneler üzerinde çalışmaya başladık. Yine de, kimse henüz bir gama-ışını, X-ışını, optik veya radyo ışınım kaynağından gelen KD’leri tespit etmedi.

Son zamanlarda, bilim insanları ilk kez kütle çekimsel dalga üreten bir olayın elektromanyetik bileşenini keşfettiler. 17 Ağustos 2017 tarihinde NASA’nın Fermi uydusu ve Avrupa Uzay Ajansının INTEGRAL uydusu, GRB170817A olarak adlandırılan zayıf bir gama-ışını “patlaması” (GRB) tespit etti; aynı sırada gözlemevleri ALIGO ve Virgo tarafından üretilen bir KD sinyali belirlediler. Bu sinyalin sebebi, Güneş’ten daha büyük kütleli fakat sadece 20 km genişliğinde cisimler olan iki nötron yıldızının birleşmesi idi. Bu olay, birkaç saniye içinde Güneş’in 10 milyar yıllık yaşamında üreteceğinden daha fazla enerjiyi açığa çıkardı.

Şekil 1: Güneş’ten 130 milyon ışık yılı uzaklıkta yer alan NGC 4993 galaksisinde meydana gelen süpernova patlamasının optik görüntüsü. GW170817 gama ışın patlaması galaksinin merkez bölgesinin hemen üstünde iki çizgi arasında gösterilmiştir. 

Tüm dünyadan teleskoplar, gökyüzünde sinyalin geldiği yere dönerek bu olayı incelemeye başladı. Birkaç saat sonra, bizden 130 milyon ışık yılı uzaklıkta olan NGC 4993 galaksisinin yakınında daha önce hiç görmediğimiz yeni bir optik kaynak tespit ettiler (Şekil 1). Daha sonraki gözlemler, kaynağın ışınım özelliklerinin daha önce görülen herhangi bir cisimden farklı olduğunu ortaya koydu. Gelen ışınım, ancak altın ve uranyum gibi zengin ağır elementlerden ve ışığın 1/4’ü hızında genişleyen sıcak materyal ile uyumluydu. Bu emisyon “kilonova” olarak isimlendirilir. Bu arada, Swift uydu ve radyo-gözlemevleri de bu kaynağı inceledi. Başlangıçta hiçbir şey bulamadılar, ancak birkaç gün sonra, zayıf X-ışını ve radyo emisyonu tespit ettiler. Science ve The Astrophysical Journal isimli dergilerde basılan makalelerimizde, meslektaşlarım ve ben gözlemlere ilişkin genel bir açıklama öneriyoruz. İki nötron yıldızının birleşmesi, neredeyse ışık hızında hareket eden bir malzeme jeti üretir (Şekil 2) ancak bu jet doğrudan Dünya’ya doğru değildir; bu nedenle sadece zayıf bir gama ışını emisyonu görülmüştür. Bunun yerine, kilonova atımı tüm yönde, aynı zamanda Dünya’ya da doğru, yayılıyor ve gözlemlenen erken optik emisyonu üretiyor (Şekil 3). Daha sonra, jet yavaşlar ve yayılır, Dünya’yı aydınlatır ve X-ışın ve radyo emisyonunu tespit ederiz.

Ağustos 2017’de hem KD hem de elektromanyetik kanalda ilk kez eşzamanlı olarak bir kaynak bulduk, iki nötron yıldızının GRB ürettiğini teyit ettik, ayrıca “eksenden bağımsız” GRB’nin ilk örneğini gördük, varlığı tahmin edilmiş ancak ispatlanmamış bu olayların Evrende nasıl yayıldığını gördük.

Gelecekteki bilim insanları şüphesiz “Keşke orda olsaydım” diyeceklerdir.

Şekil 2: Nötron yıldızları çarpıştığında, enkazın bir kısmı yaklaşık olarak ışık hızında hareket eden parçacık jetleriyle patlar ve kısa bir süre sistemden gama ışınları yayınlanır.

Şekil 3: İki nötron yıldızının birleşmesi sonucu meydana gelen bir kilonova patlaması.

GW170817’nun kısa videosu: https://apod.nasa.gov/apod/ap171016.html

 

Kaynaklar:

Evans, P. A., Cenko, S. B., Kennea, J. A., ve diğ., “Swift and NuSTAR observations of GW170817: detection of a blue kilonova”, Science dergisinde yayımlanacak.

Kim, S., Schulze, S., Resmi, L., ve diğ., “ALMA and GMRT constraints on the off-axis gamma-ray burst 170817A from the binary neutron star merger GW170817”, ApJ Letters dergisinde yayımlanacak.

 

 

 

31/10/2017
1258 defa okundu

İstanbul Üniversitesi Fen Fakültesi Astronomi ve Uzay Bilimleri Bölümü

34119, Fatih / İstanbul

Tel: 0 (212) 440 00 00