Gökbilimciler şimdiye kadarki en parlak gama ışını patlamasının ilk emisyon spektrumunu keşfetti

Bilim insanları, Ekim 2022’de birçok uzay dedektörünün güçlü bir gama ışını patlamasını (GRB) tespit etmesinden bu yana panik halindeydi; bu patlama o kadar aktifti ki gökbilimciler buna TEKNE (şimdiye kadarki en parlak patlama) adını verdi. Şimdi uluslararası bir gökbilimci ekibi, NASA’nın Fermi gama ışını uzay teleskobu tarafından tespit edilen olağandışı bir enerji zirvesini analiz etti ve bunun bir emisyon spektrumu olduğu sonucuna vardı. Yeni kağıt Bu sonuçlar Science dergisinde yayınlandı. Yazarlara göre bu, 50 yıldır gama ışını patlamaları üzerinde yapılan çalışmalarda gözlemlenen ilk yüksek güvenilirliğe sahip emisyon çizgisidir.

Daha önce bildirildiği gibi, gama ışını patlamaları uzak galaksilerde yalnızca milisaniyelerden birkaç saate kadar süren son derece yüksek enerjili patlamalardır. Gama ışını patlamalarının iki kategorisi vardır. Çoğu (%70) 2 saniyeden uzun süren ve genellikle parlak bir parıltının eşlik ettiği uzun patlamalardır. Bunlar genellikle hızlı yıldız oluşumuna sahip galaksilerle ilişkilidir. Gökbilimciler, uzun patlamaların, bir nötron yıldızı veya kara delik (veya alternatif olarak yeni oluşan bir magnetar) oluşturmak üzere çöken büyük kütleli yıldızların ölümüyle bağlantılı olduğuna inanıyor. Küçük bir kara delik, ışık hızına yakın bir hızda hareket eden, öncül yıldızın kalıntılarına nüfuz edecek kadar güçlü ve X ışınları ve gama ışınları yayan yüksek enerjili parçacık jetleri üretecektir.

İki saniyeden kısa süren (yaklaşık yüzde 30) gama ışını patlamaları kısa patlamalardır ve genellikle çok az yıldız oluşumunun olduğu bölgelerden kaynaklanır. Gökbilimciler, bu gama ışını patlamalarının, iki nötron yıldızı arasındaki birleşmenin veya bir nötron yıldızının bir kara delikle birleşerek bir kilonova oluşturmasının sonucu olduğuna inanıyor. Bu hipotez öne sürüldü 2017’de doğrulandı LIGO işbirliği, kilonovalarla ilişkili güçlü gama ışını patlamalarının eşlik ettiği iki nötron yıldızının birleştiği sırada yerçekimsel dalga sinyalini yakaladığında.

Birkaç makale Gönderildi Geçen yıl NASA, tüm gözlemsel verilerin analitik sonuçlarına ilişkin bir rapor yayınladı. Bu sonuçlar, gama ışını patlaması 221009A’nın aslında bir TEKNE olduğunu doğruladı; çünkü dar jeti doğrudan Dünya’ya dönük olduğundan özellikle parlak görünüyordu. Ancak çeşitli analizler aynı zamanda gökbilimcileri şaşırtan bazı şaşırtıcı sonuçlar da üretti. En önemlisi, bir süpernova patlamasının ilk patlamadan birkaç hafta sonra meydana gelmesi gerekiyordu, ancak gökbilimciler herhangi bir patlama tespit edemediler, bunun nedeni belki de çok zayıf olması ve gökyüzünün o kısmındaki yoğun toz bulutlarının gelen ışığı karartmasıydı.

Bu yılın başlarında gökbilimciler, bir süpernovada bulunması beklenen kalsiyum ve oksijen gibi temel elementlerin işaretleri sayesinde teknenin bir süpernovadan geldiğini doğruladılar. Ancak platin ve altın gibi ağır elementlerin evrendeki kökeni hakkında uzun süredir devam eden soruyla bağlantılı olan beklenen ağır elementlere dair hiçbir kanıt bulamadılar. Tekne bu bakımdan özel olabilir; Daha fazla veri bize daha fazlasını anlatacaktır.

“Tüylerimi diken diken etti”

Yazarlara göre, yeni keşfedilen spektral emisyon çizgisi muhtemelen madde ve antimaddenin çarpışmasının sonucudur ve jete baktığımızda daha yüksek enerjilere doğru maviye kayan bir çift gama ışını üretmektedir. GRB ile ilişkili spektral emisyonun varlığı önemlidir çünkü reaksiyonlarda yer alan spesifik kimyasallara ışık tutabilir. Diğer GRB’lerdeki absorpsiyon veya emisyon çizgilerine ilişkin olası kanıtları bildiren daha önce çalışmalar yapılmıştı, ancak bunların genellikle istatistiksel gürültü olma ihtimalinin daha yüksek olduğu ortaya çıktı.

Ancak İtalya’nın Milano kentindeki INAF-Brera Gözlemevi’nden ortak yazar Om Sharan Salavia’ya göre bu son keşifte durum böyle değil. şunu ekledi Ulusal Astrofizik Enstitüsü’nden meslektaşı ve ortak yazar Maria Edvig Ravasio, “Bunun istatistiksel bir dalgalanmaya dönüşme ihtimali ‘yarım milyarda birden az'” diyor. Dedi ki Tabelayı ilk gördüğünde “tüylerimi diken diken etti” dedi.

Gökbilimcilerin onu keşfetmesi neden bu kadar uzun sürdü? BOAT 2022’de ilk kez patladığında, Fermi Uzay Teleskobu da dahil olmak üzere uzaydaki gama ışını dedektörlerinin çoğunu doyurdu ve onları patlamanın en yoğun kısmını ölçemez hale getirdi. Emisyon çizgisi, patlamanın üzerinden yaklaşık beş dakika geçtikten sonra Fermi’nin ölçüm yapmasına yetecek kadar kararana kadar görünmedi. Yazarlara göre spektral emisyon yaklaşık 40 saniye sürdü ve görünür ışık için 2 veya 3 MeV ile karşılaştırıldığında yaklaşık 12 MeV’lik bir tepe enerjisine ulaştı.

Bilim, 2024. DOI: 10.1126/science.adj3638 (DOI’ler hakkında).