Kozmik bir patlamanın manyetik parmak izi ilk kez tespit edildi

Gökbilimciler, evrenin en şiddetli olaylarından birine ilişkin bir dizi dönüm noktası niteliğinde gözlem gerçekleştirdi. Ekip, ABD Ulusal Bilim Vakfı Ulusal Radyo Astronomi Gözlemevi (NSF NRAO) tarafından işletilen ABD Ulusal Bilim Vakfı Çok Büyük Dizi (NSF VLA) radyo teleskopunu kullanarak, ilk kez radyo dalga boylarında bir gama ışını patlamasından (GRB) sonra gelen parlamadan gelen polarize ışığı tespit etti.

Bu aynı zamanda bilim adamlarının bir GRB’de Faraday rotasyonunu ilk kez tespit etmelerine de işaret ediyor; bu fenomen, manyetik alanların ışığın uzayda ilerlerken polarizasyonunun bükülmesine neden olduğu ve bu patlamaların manyetik ortamının ürettikleri ışıkla nasıl etkileşime girdiğini ortaya çıkardığı bir olgudur. Arizona Üniversitesi ve Utah Üniversitesi’ndeki araştırmacıların önderlik ettiği bulgular, bu devasa patlamalara neden olan aşırı fiziğe yeni bir pencere sunuyor.

Makale şu adrese gönderildi: Astrofizik Günlük Mektupları ve şu adreste mevcuttur: arXiv ön baskı sunucusu.

Gama ışını patlamaları nelerdir?

Gama ışını patlamaları evrendeki en güçlü patlamalardır ve güneşin tüm ömrü boyunca yayacağı kadar enerjiyi birkaç saniye içinde açığa çıkarırlar. Neredeyse ışık hızına kadar hızlanan dar parçacık jetleri fırlattıkları düşünülüyor ve bu jetler, aylarca sürebilen bir radyo “sonrası kızıllık” üretiyor. Onlarca yıl süren çalışmalara rağmen, bu jetlere ve yerel ortamlarına eşlik ettiğine inanılan manyetik alanların ölçülmesi şu ana kadar inatla zordu.

GRB 260310A polarize radyo dalgalarını ortaya çıkarıyor

GRB 260310A olarak adlandırılan söz konusu patlama, kozmik standartlara göre nispeten Dünya’ya yakındı ve bu da radyonun son ışımasını onlarca yıldır görülen en parlaklardan biri haline getiriyordu. Bu parlaklık gökbilimcilere olağanüstü bir fırsat verdi. Ekip, NSF VLA’yı sönmekte olan patlamaya işaret ederek radyo dalgalarının polarize olduğunu buldu; bu, ışık dalgalarının tercih edilen bir yönde salındığı anlamına geliyor; tıpkı polarize güneş gözlüklerinin filtrelemek üzere tasarlandığı su yüzeyinden yansıyan güneş ışığına benzer şekilde.

Gama ışını patlamasında Faraday dönüşü

Bu tek başına NSF VLA için heyecan verici bir ilk olurdu. Ancak ekip daha da olağanüstü bir keşif yaptı: Polarizasyon sinyali farklı dalga boylarında değişti; bu olay Faraday rotasyonu olarak biliniyordu. Daha önce bir gama ışını patlamasında tespit edilmeyen bu etki, manyetik bir parmak izi gibi davranarak ışığın içinden geçtiği alanların gücü ve yapısı hakkındaki bilgileri kodluyor. Tıpkı bir prizmanın görünür ışığın farklı renklerini farklı miktarlarda bükmesi gibi, mıknatıslanmış bir plazma da radyo dalgalarının polarizasyon açısını döndürebilir. Dalgaboyu ile dönüş hızı ne kadar hızlı değişirse, ışığın içinden geçtiği manyetik alan da o kadar güçlü olur.

Utah Üniversitesi’nde yardımcı doçent olan Tanmoy Laskar, “GRB’ler evrendeki en güçlü patlamalardır ve manyetik alanların onlara güç sağlamada merkezi bir rol oynadığı düşünülmektedir, ancak bu alanları araştırmak olağanüstü derecede zor olmuştur” dedi. “Polarize radyo emisyonunu tespit ederek, artık evrenin en şiddetli olaylarından birinin manyetik ortamını doğrudan ölçebiliyoruz. Yeni GRB gözlemlerimiz, fiziğin bu tür aşırı koşullarda nasıl işlediğine dair anlayışımızı test etmek için evreni laboratuvarımız olarak kullanmamıza olanak tanıyor.”

NSF VLA verileri, ışığın yolu boyunca, kendi galaksimiz veya galaksiler arasındaki uzay tarafından açıklanabilecek olandan binlerce kat daha güçlü bir manyetik alanı ortaya çıkardı. Bunun yerine, GRB 260310A’yı üretmek üzere patlayan, yıldızı çevreleyen olağanüstü derecede yoğun, mıknatıslanmış bir gaz bulutuna işaret ediyor.

GRB’nin kökenlerine ilişkin ipuçları

Bu bulut, gökbilimcilerin HII bölgesi olarak adlandırdığı, güçlü ultraviyole radyasyon ve devasa bir genç yıldızdan gelen yıldız rüzgarları tarafından şekillendirilen iyonize hidrojen gazından oluşan bir kabarcıktır. GRB 260310A’nın böyle bir bölgede patlamış gibi görünmesi, en büyük yıldızların ölümlerinden kaynaklanan GRB’lerle tutarlıdır ve bilim adamlarının, bu aşırı olayları ne tür yıldızların ve ortamların üretebileceğini tam olarak anlamalarına yardımcı olabilir.

Arizona Üniversitesi’nde yüksek lisans öğrencisi ve çalışmanın baş yazarı Collin Christy, “GRB’lerdeki polarizasyon için daha önce yapılan araştırmalar, daha kısa dalga boylarını ölçen Atacama Büyük Milimetre/milimetre-altı Dizgesi (ALMA) teleskopu gibi tesisleri kullanıyordu ve gün batımı sonrası kızıllık ışığı sönmeden önce yapılması gerekiyordu” dedi. “Şimdi, NSF VLA ile santimetre bantlarına kadar ilerledik ve bir GRB’de Faraday rotasyonunun ilk ölçümünü yaptık. Her yeni gözlem, bu patlamaların bize anlattığı manyetik hikayenin başka bir katmanını ortaya çıkarıyor.”

Neden önemli?

Yardımcı doçent ve Christy’s Ph.D. Dr. Kate Denham Alexander, “GRB sonradan parlamalarının NSF VLA ve diğer radyo teleskoplarıyla gelecekte izlenmesi, bilim adamlarının manyetik alan yapılarının gelişimini gerçek zamanlı olarak izlemelerine olanak tanıyacak” dedi. danışman. “Bu, göreceli jetlerin nasıl oluştuğuna, onlara nasıl güç verildiğine ve evrenin sunduğu en uç ortamlarda manyetik enerjinin nasıl salındığına dair anlayışımızı değiştirebilecek bir yetenek.”