Hong Kong Üniversitesi’ndeki (HKU) araştırmacıları içeren bir keşif, ilk kez, gama-ışını patlaması (GRB) olarak bilinen güçlü bir kozmik patlama içinde gizlenmiş milisaniye titreşimlerini ortaya çıkardı.
HKU, Nanjing Üniversitesi ve Çin Bilimler Akademisi (CAS) Yüksek Enerji Fiziği Enstitüsü arasında bir işbirliği, 7 Mart 2023’te GRB olarak adlandırılan GRB 230307A’da kısa ama son derece tutarlı bir salınım tespit etti.
Ekibin bulguları son zamanlarda yayınlandı Doğa AstronomiAstrofizikte bir kilometre taşını işaretlemek ve en açık kanıtları sağlamak, ancak manyetarların evrendeki en aydınlık patlamalardan bazılarını güçlendirebileceğine dair.
‘Kalp Atışı’nı deşifre etmek
Gama ışını patlamaları, tüm gama ışını gökyüzünü kısaca geride bırakan bilinen en parlak patlamalardır. Kompakt yıldızlar – nötron yıldızları gibi – collide ve birleştiğinde veya büyük yıldızlar çöktüğünde, egzotik kalıntıları geride bıraktığında tetiklenirler. Bilim adamları onlarca yıldır bu kalıntıların derhal kara deliklere çöküp çökmediğini veya oldukça mıknatıslanmış nötron yıldızları olarak hayatta kalıp kalmadığını tartıştılar.
Çin’in Gecam uyduları (B ve C) ve NASA’nın Fermi Uydusu (GBM) tarafından tespit edilen GRB 230307a, şimdiye kadar kaydedilen en parlak ikinci GRB idi. Optik takip gözlemleri, kompakt bir yıldız birleşmesinden kaynaklandığını doğruladı. Yine de alışılmadık uzun, bir dakikalık süresi, bu tür olaylardan iki saniyeden daha az emisyon öngören standart beklentilere meydan okudu.
HKU Fizik Bölümü Başkan Profesörü ve Çalışmanın Karşılaştırıcı Yazarları “Bu etkinlik bize nadir bir fırsat verdi” dedi. “Gizli ‘kalp atışını’ ortaya çıkararak, nihayet bazı GRB’lerin kara deliklerle değil, yeni doğan manyetarlar tarafından güçlendirildiğine dair güvenle söyleyebiliriz.”
Araştırma ekibi, Gecam uyduları tarafından toplanan 600.000’den fazla veri kümesini elinden aldı-Pekin’deki Yüksek Enerji Fiziği Enstitüsü (CAS) tarafından tasarlanan ve piyasaya sürülen gama ışını dedektörleri. Nanjing Üniversitesi liderliğindeki analiz, sadece 160 milisaniye süren çarpıcı 909-Hz yarı-peniodik salınım (QPO) ortaya koydu.
Makalenin ilk yazarı Nanjing Üniversitesi’nden doktora öğrencisi Run-Chao Chen, “Bu, insanlık bir gama ışını patlaması içindeki milisaniye bir manyetardan ilk kez doğrudan periyodik bir sinyali gözlemledi.” Dedi. “Yeni doğmuş bir yıldızın ilk kalp atışını duymak gibi.”
Tespit, Gecam-B, Gecam-C ve NASA’nın Fermi Gama-ışını patlama monitöründen gelen veriler kullanılarak bağımsız olarak doğrulandı ve astrofizik kökenini güçlendirdi.
Neden bu kadar kısa?
Kısa nabız yeni sorular ortaya koydu. HKU Profesör Zhang teorik bir açıklama sundu: “Magnetarın hızlı spin, manyetik alanından gama-ışını jetine periyodik bir sinyal yazıyor. Ancak, jet hızlı bir şekilde geliştiği için, bu sinyal sadece emisyon kısaca asimetrik hale geldiğinde ortaya çıkar. Heart rebe, jetin tekrar saklanmasından önce görülür.”
Bu yorum, GRB 230307a’nın, esas olarak manyetik alanlardan ziyade manyetik alanlardan kaynaklanan bir enerji akışı olan Poynting-Flux egemen bir jetle güç verildiğini göstermektedir. Hem milisaniye manyetar hem de mıknatıslanmış jet konseptleri, on yıldan fazla bir süre önce Profesör Zhang tarafından önerildi. Bu kalp atışı tespiti, teoriyi gözlemle ilişkilendiren en güçlü kanıtları sağlar.
Araştırma Etkisi
Şimdiye kadar, GRB merkezi motorlar dolaylı olarak sadece günahkâr modelleme veya teorik varsayımlardan çıkarılabilir. Bu çalışma, bir gama ışını patlamasında bir manyetarın dönüşünün ilk doğrudan gözlemsel izini sunmaktadır.
Profesör Zhang, “Bu keşif, kozmostan en aşırı patlamaları anlamamızı dönüştürüyor.” “Yeni doğan manyetarların kompakt yıldız birleşmelerinden kurtulabileceğini ve güçlü kozmik motorlar olarak hareket edebileceğini gösteriyor. Bu, multimessenger astronomisinde yeni bir sınır açıyor, gama ışınlarını, yerçekimi dalgalarını ve kompakt yıldızların fiziğini birbirine bağlıyor.”
Ekip, diğer parlak GRB’lerde benzer titreşimleri aramayı planlıyor. Her tespit, gökbilimcileri kompakt yıldızların yaşamını ve ölümünü, manyetarların kozmik evrimdeki rolünü ve aşırı astrofizik fenomenlerin kökenini anlamaya yaklaştıracaktır.
Profesör Zhang, “Daha gelişmiş alan gözlemevleri çevrimiçi olarak geldikçe, bu geçici sinyallerden daha fazlasını açmayı umuyoruz.” Dedi. Diyerek şöyle devam etti: “Her biri, akla gelebilecek en aşırı koşullar altında gizemli evrenin hikayesini anlatan uzay derinliklerinden bir kalp atışı olacak.”
Araştırma, HKU, Nanjing Üniversitesi ve Yüksek Enerji Fizik Enstitüsü, CAS tarafından ortaklaşa gerçekleştirildi. Profesörler Bin-Bin Zhang (Nanjing Üniversitesi) ve Shao-Lin Xiong (CAS), HKU’nun Profesörü Bing Zhang ile birlikte karşılık gelen yazarlardır.
