Bir saniyeden kısa sürede kaybolan nötron yıldızlarını gösteriyor

Evrendeki konforlu evimizden çok uzakta, yıldızlar hayal bile edemediğimiz şiddetli ve olağanüstü olaylar gerçekleştiriyor. Dev yıldızların inanılmaz derecede yoğun kalıntıları olan nötron yıldızları birbirlerine çarpıyor. Bu yıldızların bir çay kaşığı kadar küçük kısımları Everest Dağı kadar ağır. Meydana gelen çarpışma sonucunda kara delikler ortaya çıkıyor ve gama ışını patlamaları (GRB) olarak bilinen son derece enerjik ışık parlamaları yayılıyor.

İLK KEZ 2016 YILINDA TESPİT EDİLDİĞİNDEN BU YANA ÖNEM TAŞIYOR

Gökbilimciler, ilk GRB 1967’de görüldüğünden beri bu patlamalara ilgi duyuyor. Fakat iki nötron yıldızı çarpıştığı zaman neler olduğu hala tam anlaşılmış değil ve öğrenilecek çok şey var. Kısa süre önce Nature bülteninde yayımlanan yeni araştırmada ise eski GRB gözlemlerinde yakalanan ve sözde periyodik salınımlar (QPO) şeklinde bilinen faydalı sinyaller ortaya çıkarılmış. QPO’lar, bilim insanlarının nötron yıldızları çarpıştıktan sonra ve çöküp kara delik haline gelmeden önce geçen kısa zamanda neler olduğunu araştırması için fırsat sunuyor. Bunlar, birleşme esnasında maddelerin nasıl türbülansa girip karıştığını gösteren parmak izleri.

Kütleçekim dalgaları ilk kez 2016 yılında tespit edildiğinden beri pek çok gökbilimci LIGO ve benzer deneylerle nötron yıldızlarının birleşmesine odaklanmış. Fakat günümüzdeki dedektörler birleşme olaylarından çıkan kütleçekim dalgalarının sadece bazılarına karşı hassas olduğundan, yapılan gözlemler tablonun tamamını vermiyor. Kaçırdığımız daha yüksek frekanslı dalgaları tespit etmek için Einstein Teleskobu gibi yeni projeleri yıllarca (belki de onlarca yıl) beklememiz gerekiyordu.

Fakat bilim insanlarının yeni araştırması, gama ışınlarının kullanıldığı halihazırdaki teknolojilerle yüksek frekanslı dalgaları meydana getiren fizik olaylarının incelenebileceğini gösteriyor. Gözlemlenen gama ışınlarında yarı düzenli şekilde tekrarlayan hareketler olan QPO’lar, nötron yıldızlarının birleşmesi sırasında gerçekleşen fiziksel olaylara dair bilgiler taşıyor. Araştırmacılar yeni makalelerinde kaynağı belirsiz QPO’lerin ortaya çıktığı iki olayı analiz ettiklerini aktarıyor. Bu sinyaller, galaksimizin içerisinden veya çok daha ötesinden geliyor olabilir.

NASA Goddard Uzay Uçuş Merkezi ile Maryland Üniversitesinde çalışan araştırma görevlisi ve makale baş yazarı Cecilia Chirenti, “İki yıldızın birleşmesi ve gama ışını patlamasının yayılması arasında geçen anlık sürede neler olduğunu inceliyoruz” diyor. “Bu sinyallerin sadece günümüzden 10-15 yıl kadar sonra yakalanacak kütleçekim dalgalarında tespit edilebilmesi ise sinir bozucu. Fakat benim sabrım yok ve beklemek istemiyorum! Gama ışınlarını kullanarak bunları şimdi arayabiliyor ve haklarında bilgi edinebiliyor olmamız çok heyecan verici!”

Populer Science Türkçe'de yer alan çalışmalara göre iki nötron yıldızının çarpışması, bu ömrü sona eren ilginç gök cisimlerinin fiziğini araştırmak bakımından mükemmel bir laboratuvar teşkil ediyor. Söz konusu yıldızların nihai kaderi, yüksek enerji fiziğindeki önemli bir bilinmeyene; nötron yıldızlarının nelerden oluştuğunu ve bu maddenin nasıl hareket edip, akıp, etrafındaki dünya ile etkileşim kurduğunu açıklayan denkleme bağlı.

Maryland Üniversitesinde çalışan ve makalenin eş yazarı olan gökbilimci Cole Miller, “Nötron yıldızlarının çekirdeğindeki madde, Dünya’daki laboratuvarlar da dahil evrenin başka hiçbir yerinde görülmeyen bir halde bulunuyor” diyor. “Nötron yıldızlarının özelliklerine dönük ölçümler, başka türlü erişilemeyen bir fizik alemine dair fikir edinmemizi sağlayabilir.”

Araştırma takımı, QPO’lara yönelik arayışlarında NASA’nın birden fazla uzay teleskobuna (Fermi Gama Işını Uzay Teleskobu, Swift Gözlemevi ve Compton Gama Işını Gözlemevi) ait veri arşivini incelemiş. Bu GRB’ler 1990’ların başlarında tespit edilse de, GRB sinyalleri muazzam ölçüde karmaşık olduğundan gökbilimciler QPO sinyallerini şimdiye kadar bulamamış. “Bir meslektaşım alaycı şekilde ‘Bir gama ışını patlaması gördüysen, bir gama ışını patlaması görmüşsündür’ diyordu” diyor Miller. “Bu yüzden ortada bir salınım sinyali mi olduğunu yoksa sadece GRB mi olduğunu söylemek zor.”

Her iki olayda da QPO’lar, çöküp kara delik haline dönüşmeden önce mega boyutlu bir nötron yıldızının oluşmuş olabileceğini akla getiriyor. Columbia ile Princeton Üniversitesinde çalışan ve yeni çalışmada yer almayan gökbilimci Itai Linial, bunun genel olarak aniden oluşan bir kara delik kalıntısı mı olduğunun yoksa GRB esnasında çöküp kara deliğe dönüşmeden önce bir saniyeden bile kısa süre görünen bir nötron yıldızı mı olduğunun halen bilinmediğini söylüyor. Fakat yeni sinyallerin, “hızla dönen bir nötron yıldızı kalıntısından” kaynaklanabileceğini de kabul ediyor.

Bu gama ışını sinyallerinin tespit edilmesiyle birlikte, gökbilimcilerin artık evrendeki en tuhaf ve en şiddetli olgulardan bazılarını keşfetmelerini sağlayabilecek yeni araçları var. İncelenecek eski bir veri hazinesiyle birlikte araştırmacılar artık söz konusu araçla bu ilginç birleşme olaylarından daha fazla örnek bulmayı ümit ediyor.