Magnetarların tetiklediği bazı uzun-süreli gama-ışın patlamaları
ESO’nun Şili’deki La Silla ve Paranal Gözlemevi’nde gerçekleştirilen gözlemlerle çok uzun süreli bir gama ışını ile beklenmedik şekilde parlak süpernova patlaması arasında ilk kez bir bağlantı olduğu gösterildi. Sonuçlar süpernovanın beklendiği gibi radyoaktif bozunum ile değil, onun yerine magnetar adlı gizemli bir nesnenin etrafındaki parçalanan süper-güçlü manyetik alanlarla güçlendirildiğini gösteriyor. Sonuçlar Nature dergisinin 9 Temmuz 2015 tarihli sayısında yayınlanacak.
Gama-ışın patlamaları (GRB’ler) Büyük Patlama’dan bu yana gerçekleşen en büyük patlamalarla ilgili sonuçlardan biridir. Yeryüzü atmosferinden geçemeyen yüksek-enerjili ışınım türlerine duyarlı olan yörünge teleskopları ile tespit edilmektedirler, sonrasında ise daha uzun dalgaboylarında hem uzay hem de yer-konuşlu teleskoparla takipleri gerçekleştirilmektedir.
GRB’ler genellikle sadece birkaç saniye sürmektedir, ancak çok nadir durumlarda gama ışınımı saatlerce devam edebilir [1]. Bu türden oldukça uzun bir GRB 9 Aralık 2011’de Swift uydusu ile seçildi ve GRB 111209A olarak isimlendirildi. O zamana dek gözlenen en uzun ve en parlak GRB’lerden biriydi.
Bu patlamadan kaynaklanan ardıl ışınım sönmeye başladıkça hem La Silla’daki MPG/ESO 2.2-metre teleskopu üzerindek GROND, hem de Paranal’daki Çok Büyük Teleskopu (VLT) üzerindeki X-shooter aygıtı ile gözlendi. Daha sonradan SN 2011kl olarak adlandırılan bir süpernovaya ait açık işaretler bulundu. İlk kez bir süpernovanın uzun-süreki bir GRB ile ilişkisi olduğu bulunmuş oldu [2].
Araştırmayı yürüten Almanya, Garching’teki Max-Planck Yer-ötesi Fiziği Enstitüsü’nden Jochen Greiner şu açıklamayı yapıyor: “Uzun-süreli bir gama-ışını patlaması 10 000 ila 100 000 süpernovadan sadece birinde görüldüğü için, patlayan yıldız bir şekilde özel olmalı. Gökbilimciler bu GRB’lerin çok büyük kütleli yıldızlardan geldiğini — Güneş’in kütlesinin 50 katı kadar — ve sinyallerin ise bir karadeliğin oluşmasından kaynaklandığını zannediyorlardı.Ancak GRB 111209A’dan sonra bulduğumuz SN 2011kl süpernovasına ait yeni gözlemlerimizle, çok uzun süreli GRB’ler hakkındaki paradigmalar değişiyor.”
Büyük kütleli bir yıldızın çökmesine dayanan senaryoya göre süpernovadan gelen hafta-uzunluğundaki patlamanın optik/kırmızı-ötesindeki salınımının patlamada oluşan radyo-aktif nikel-56’nın bozunmasından gelmesi bekleniyor [3]. Ancak GRB 111209A durumunda GROND ve VLT ile yapılan gözlemlerin bir araya getirilmesi ile durumun böyle olmadığı ilk kez kesin bir şekilde gösterildi [4]. Ayrıca diğer öneriler de safdışı bırakıldı [5].
GRB 111209A’yı takiben yapılan süpernova gözlemleriyle uyumlu tek açıklama bir magnetar tarafından güçlendirilmiş olduğuydu — saniyede yüzlerce kez dönen minicik bir nötron yıldızı ve normal nötron yıldızlarından çok daha güçlü bir manyetik alana sahip olan, aynı zamanda radyo atarcalar olarak da bilinen nesnelerdir [6]. Magnetarların bilinen Evren’de manyetiklik özelliği en fazla olan nesneler olduğu düşünülmektedir. İlk kez bir süpernova ile bir magnetar arasında bu kadar tartışmasız bir bağlantının mümkün olduğu görüldü.
Araştırma ekibinden Paolo Mazzali yeni bulguların önemi hakkında şunları belirtiyor: “Yeni sonuçlar, GRB’ler, çok parlak süpernovalar ve magnetarlar arasında beklenmedik bir ilişkiye dair iyi kanıtlar sağladı. Bu bağlantılardan bazıları bir süredir teorik temellerle zaten bekleniyordu, ancak herşeyi birbirine bağlamak heyecan verici bir gelişme oldu.”
“SN 2011kl/GRB 111209A durumu bizi çökme senaryosuna bir alternatif geliştirmeye zorluyor. Bulgular GRB’lerin işleyişlerine dair çok daha yeni ve net bir fotoğrafa daha da yaklaştırmış oldu,” diyerek sonlandırıyor Jochen Greiner.
Notlar
[1] Normalde uzun-süreli GRB’ler 2 ila 2000 saniye arasındadır. Şimdi ise süreleri 10 000 – 25 000 saniye arasında olan dört adet GRB olduğu bilinmektedir — bunlara da ultra-uzun GRB’ler deniliyor. Ayrıca kısa-süreli farklı türdeki GRB’lerin de başka mekanizmalarla meydana geldiği düşünülüyor.
[2] Süpernovalar ile (normal) uzun-süreli GRB’ler arasındaki bağlantı ilk olarak 1998 yılında kuruldu, temel olarak ESO gözlemevlerinde gözlenen SN 1998bw süpernovasına dayanan çalışmalar, 2003 yılındaki GRB 030329 ile doğrulanmış oldu.
[3] GRB’nin kendisinin sıcak, yoğun yığılma diski aracılığı ile merkezi yoğun nesnenin üzerine doğru çökmekte olan yıldız maddesi ile üretilen yüksek hızlı jetler tarafından güçlendirildiği düşünülüyor.
[4] GROND aygıtı ile süpernovada ölçülen nikel-56 miktarı X-shooter aygıtı ile görülen güçlü mor-ötesi salma ile karşılaştırılamayacak kadar fazlaydı.
[5] Süper parlak süpernovaların enerjilerini açıklamak için yapılan diğer öneriler çevredeki madde ile olan şok etkileşimleri — muhtemelen patlamadan önce saçılan yıldız kabukları — ya da mavi bir süperdev ata-yıldız. SN2011kl gözlemlerine göre iki seçenek te açıkça mümkün görünmüyor.
[6] Atarcalar gözlenebilen en yaygın nötron yıldızı türünü meydana getirmektedir, ancak magnetarların atarcalarda (pulsar) görülen manyetik alanlarda 100 ila 1000 kat daha fazla güçlü manyetik alan geliştirdikleri düşünülmektedir.
ESO-Türkiye (Arif Solmaz, Çağ Üniversitesi – Uzay Gözlem ve Araştırma Merkezi, Mersin)
