Fantastik Işık, Manyetik Canavar mı?

İlhan VARDAR

Yüksek oranda mıknatıslanmış dönen kompakt yıldız | Genelde nötron yıldızları ama aynı zamanda beyaz cüceler

Nötron Yıldızları Çarpışması Şaşırtıcı Işık Patlamasına Neden Oldu
Sonsuz evrenimizde yıldızlar çarpışabilir. Nötron yıldızları adı verilen yanmış, ezilmiş bir çift yıldız çarpıştığında, kilonova adı verilen bir nevi havai fişek gösterisi oluşur. Çarpışmanın açığa çıkardığı enerji, -kısa süreliğine de olsa- Güneşimizden 100 milyon kat daha parlaktır.

Çöküşten Geriye Ne Kalır?
Genellikle kara delik adı verilen daha da ezilmiş bir nesne. Ancak Hubble son kilonovada, kafa kafaya çarpışmadan sonra garip bir şey olduğuna dair ipuçları buldu.

Bu olaya işaret eden yoğun gama ışınları seli, daha önce diğer yıldız çarpışmalarında görülmüştü. Ancak Hubble’ın yakın kızılötesi görüşünde beklenmedik bir şey ortaya çıktı. Patlamanın ardından X ışınlarından radyo dalgalarına uzanan bir radyasyon fışkırması tipik görünse de kızılötesi radyasyonun dışarı fışkırması tipik değildi. Kilonova için tahmin edilenden 10 kat daha parlaktı. Hubble olmasaydı, gama ışını patlaması diğerleri gibi ortaya çıkacaktı ve bilim adamları bu tuhaf kızılötesi bileşeni bilmeyeceklerdi.

En makul açıklama, çarpışan nötron yıldızlarının daha büyük bir nötron yıldızı oluşturmak için birleşmesidir. İki Volkswagen Böceğini bir araya getirip bir limuzin yapmak gibi.

Bu yeni canavar, güçlü bir manyetik alan yarattı ve onu magnetar adı verilen benzersiz bir nesne haline getirdi.

Magnetar, fırlatılan malzemeye enerji biriktirerek kızılötesi ışıkta tahmin edilenden çok daha parlak bir şekilde parlamasına neden oldu. (Bir magnetar Dünya’nın 160.934 km yakınına yaklaşırsa yoğun manyetik alan gezegenimizdeki her kredi kartındaki verileri siler!)

GRB 200522A

Görsel, iki nötron yıldızının birleşmesinin neden olduğu bir kilonova parıltısını göstermektedir. Zirve parlaklığı klasik bir nova’nın 10.000 katına ulaşan kilonova, ana galaksinin sol üst köşesinde parlak bir nokta (okla gösterilmiştir) olarak görünür. Nötron yıldızlarının birleşmesinin, son derece güçlü bir manyetik alana sahip olan bir magnetar ürettiğine inanılıyor. O magnetardan gelen enerji, patlamadan çıkan malzemeyi aydınlatıyor.

Uzun zaman önce, evrenin çok ötesinde, muazzam bir gama ışını patlaması, yarım saniyede Güneş’in 10 milyar yıllık ömrü boyunca üreteceğinden daha fazla enerji açığa çıkardı. Mayıs 2020’de, flaştan gelen ışık nihayet Dünya’ya ulaştı ve ilk olarak NASA‘nın Neil Gehrels Swift Gözlemevi tarafından tespit edildi. Bilim adamları, patlamanın sonuçlarını ve ev sahibi galaksiyi incelemek için, NASA’nın Hubble Uzay Teleskobu, Çok Büyük Dizili Radyo Gözlemevi, WM Keck Gözlemevi ve Las Cumbres Gözlemevi Küresel Teleskop ağı dahil olmak üzere diğer teleskopları da dahil etti. Sürprizi sağlayan Hubble’dı.

Diğer gözlemevlerinden gelen X-ışını ve radyo gözlemlerine dayanarak, gökbilimciler Hubble ile gördükleri karşısında şaşkına döndüler:

Yakın kızılötesi emisyon tahmin edilenden 10 kat daha parlaktı. Bu sonuçlar, kısa bir gama ışını patlamasının ardından ne olduğuna dair geleneksel teorilere meydan okuyordu. Olasılıklardan biri, gözlemlerin magnetar adı verilen devasa, yüksek derecede mıknatıslanmış bir nötron yıldızının doğumuna işaret etmesidir.

Illinois, Evanston’daki Northwestern Üniversitesi’nden çalışma lideri Wen-fai Fong, “Bu gözlemler, kısa gama ışını patlamaları için geleneksel açıklamalara uymuyor” diyor. “Bu patlamadan gelen radyo ve X-ışınları göz önüne alındığında bildiklerimiz ile uyuşmuyor. Hubble ile bulduğumuz yakın kızılötesi emisyon çok parlak. Yapboz parçalarını sığdırmaya çalışmak açısından bu gama ışını patlamasının bir parçası, bir bulmaca parçasına doğru şekilde uymuyor” diye ekliyor.

Hubble olmasaydı, gama ışını patlaması diğerleri gibi ortaya çıkacaktı, Fong ve ekibi de tuhaf kızılötesi davranışını bilemeyecekti. Fong, “Aynı tür fenomeni 10 yıl çalıştıktan sonra, benzeri görülmemiş davranışları keşfedebilmemiz benim için şaşırtıcı. Sadece evrenin üretebildiği patlama çeşitliliğini ortaya çıkarıyor ki bu çok heyecan verici” diyor.

Fantastik Işık
Bu patlamalardan kaynaklanan yoğun gama ışınları, ışık hızına çok yakın hareket eden malzeme jetlerinden geliyor gibi görünüyor. Jetler çok fazla kütle içermez -belki de Güneş kütlesinin milyonda biri- ama çok hızlı hareket ettikleri için ışığın tüm dalga boylarında muazzam miktarda enerji açığa çıkarırlar. Bu özel gama ışını patlaması, bilim adamlarının tüm elektromanyetik spektrum boyunca ışığı algılayabildikleri nadir durumlardan biridir.

Birleşik Krallık’taki Bath Üniversitesi’nden çalışmanın eş araştırmacısı Tanmoy Laskar, “Veriler gelirken, gördüğümüz ışığı üreten mekanizmanın bir resmini oluşturuyorduk. Hubble gözlemlerini alırken, düşünce sürecimizi tamamen değiştirmemiz gerekiyordu, çünkü Hubble’ın eklediği bilgiler, geleneksel düşüncemizi bir kenara atmamız gerektiğini ve yeni bir fenomenin sürdüğünü fark etmemizi sağladı. Bu son derece enerjik patlamaların arkasındaki fizik için bunun ne anlama geldiğini düşünmemiz gerekiyor” diyor.

Bilgisayarda oluşturulan, mavi gama ışını patlaması

Gama ışını patlamaları -bilinen en enerjik, patlayıcı olaylar- hızlı yaşar ve zor ölür. Gama ışınlarının süresine göre iki sınıfa ayrılırlar.

Gama ışını emisyonu iki saniyeden fazlaysa, buna uzun gama ışını patlaması denir. Bu olayın doğrudan büyük bir yıldızın çekirdek çöküşünden kaynaklandığı bilinmektedir. Bilim adamları, bu daha uzun patlamaya bir süpernovanın eşlik etmesini bekliyorlar.

Gama ışını emisyonu iki saniyeden az sürerse, kısa bir patlama olarak kabul edilir. Bunun, iki nötron yıldızının, Güneş’in kütlesi etrafında bir şehrin hacmine sıkıştırılmış aşırı yoğun nesnelerin birleşmesinden kaynaklandığı düşünülüyor.

Bir nötron yıldızı o kadar yoğundur ki Dünya’da bir çay kaşığı dolusu madde bir milyar ton ağırlığındadır! İki nötron yıldızının birleşmesinin genellikle bir kara delik oluşturduğu düşünülmektedir.

Nötron yıldızı birleşmeleri (çarpışmaları) çok nadirdir ancak son derece önemlidir çünkü bilim adamları, altın ve uranyum gibi evrendeki ağır elementlerin ana kaynaklarından biri olduklarını düşünürler.

Kısa bir gama ışını patlamasına eşlik eden bilim adamları, en yüksek parlaklığı tipik olarak klasik bir nova’nın 1000 katına ulaşan bir “kilonova” görmeyi bekliyorlar. Kilonova, ağır elementlerin radyoaktif bozunmasından kaynaklanan optik ve kızılötesi bir parıltıdır ve iki nötron yıldızının birleşmesine veya bir nötron yıldızının küçük bir kara delikle birleşmesine özgüdür.

Manyetik Canavar mı?
Fong ve ekibi, Hubble’ın gördüğü alışılmadık parlaklığı açıklamak için çeşitli olasılıkları tartıştılar. Kısa gama ışını patlamalarının çoğu muhtemelen bir kara delikle sonuçlanırken, bu durumda birleşen iki nötron yıldızı, çok güçlü bir manyetik alana sahip süper kütleli bir nötron yıldızı olan bir magnetar oluşturmak için birleşmiş olabilir.

Laskar, “Temelde yıldıza demirlenmiş ve saniyede yaklaşık bin kez hızla dönen bu manyetik alan çizgilerine sahipsiniz bu mıknatıslanmış bir rüzgar üretir” diye açıklıyor. “Bu dönen alan çizgileri, birleşmede oluşan nötron yıldızının dönme enerjisini çekiyor ve bu enerjiyi patlamadan fırlatmaya bırakarak malzemenin daha da parlak olmasına neden oluyor.”
Ekstra parlaklık, kilonova malzemesine enerji biriktiren bir magnetardan geliyorsa, birkaç yıl içinde ekip, patlamadan çıkan püskürtmenin radyo dalga boylarında ortaya çıkan ışık üretmesini bekliyor. Takip eden radyo gözlemleri sonuçta bunun bir magnetar olduğunu kanıtlayabilir ve bu, bu tür nesnelerin kökenini açıklayabilir.

Fong, “Şaşırtıcı bir şekilde, Hubble patlamadan sadece üç gün sonra bir görüntüyü çekebildi. Daha sonraki bir dizi görüntü aracılığıyla Hubble, patlamanın ardından bir kaynağın solduğunu gördü. Bu, değişmeden kalan statik bir kaynak olmanın tam tersidir. Bu gözlemlerle, sadece kaynağı ele geçirmediğimizi biliyorduk, aynı zamanda son derece parlak ve alışılmadık bir şey keşfetmiştik. Hubble’ın açısal çözünürlüğü, patlamanın konumunu tam olarak belirlemede ve birleşmeden gelen ışığı kesin olarak ölçmede de önemliydi” diyor.

NASA’nın yakında uzaya çıkacak olan James Webb Uzay Teleskobu, özellikle bu tür gözlemler için çok uygun. Hubble programının baş araştırmacısı ve Cambridge, Massachusetts’teki Harvard Üniversitesi’nden Edo Berger, “Webb, benzer olayların incelenmesinde tamamen devrim yaratacak” diyor ve devam ediyor; “İnanılmaz kızılötesi hassasiyeti ile bu tür emisyonları daha da uzak mesafelerde algılamakla kalmayacak, aynı zamanda kızılötesi emisyonun doğasını çözecek ayrıntılı spektroskopik bilgiler de sağlayacak.”

İlhan VARDAR
1959’da Kırklareli’nin ilçesi olan Vize’de doğdu. İlk ve orta öğrenimini Vize’de tamamladıktan sonra yüksek öğrenimine Ankara Üniversitesi Fen Fakültesi Astronomi ve Uzay Bilimleri Bölümü’nde devam etti. 1984 yılında “Astronom” ünvanı ile üniversiteden mezun olduktan sonra üç yıl Suudi Arabistan’da, Kutlutaş firmasının bilgi işlem biriminde çalıştı. Türkiye’ye döndükten sonra Pamukbank bilgi işlem biriminde görev aldı. Bu dönemde özellikle çevre ve bilim konuları üzerine yerel ve ulusal basında pek çok makalesi yayınlandı. Pamukbank’ın Halkbank’a devrinden sonra emekliliğini isteyip araştırmaya ve yazmaya devam etti. Üç yıl boyunca Görünüm Gazetesi’ndeki “Akıl Tutulması” isimli köşesinde, farkındalık yaratmak adına beyin rahatsızlıkları (özellikle bipolar) yaşayanların sorunlarını içeren makalelerini yazdı. Mart 2017 tarihinde “SOS! ÇIĞLIK” kitabı raflarda yerini aldı. Akıl sağlığı konusunda ki araştırmalarına devam ederken, Kasım 2016 tarihinde BAAK (Bursa Amatör Astronomi Kulübü Derneği)’nin kuruluşunda yer aldı. “Hayatta en hakiki murşit ilimdir, fendir” şiarından yola çıkarak bilimsel kültürü yaygınlaştırmak için çocuklara, gençlere yetişkinlere bilimi, astronomiyi sevdirmek ve bilimsel doğruları anlatmak amacıyla dernekle birlikte, belediyeler, bilim merkezleri, bilimsel kuruluşların da desteği ile etkinlikler düzenlemeye devam etmektedir. Halen BAAK’ın Başkanlık görevini sürdürmektedir.