Olası nötron yıldızı birleşmesinde gizli X-ışını fazı ortaya çıktı

Hong Kong Üniversitesi’ndeki (HKU) Fizik Bölümü ve Hong Kong Astronomi ve Astrofizik Enstitüsü’nden (HKIAA) araştırmacıların da aralarında bulunduğu uluslararası bir gökbilimci ekibi, kompakt yıldızların birleşmesini takiben yüksek enerjili aktivitenin daha önce gizli olan bir aşamasını keşfetti.

X-ışınlarında EP250704a ve gama ışınlarında GRB 250704B olarak bilinen bu geçici kozmik patlama, Çin liderliğindeki Einstein Sondası (EP), Uzay Değişken Nesneler Monitörü (SVOM) ve Insight-Hard X-ışını Modülasyon Teleskobu (HXMT) tarafından ortaklaşa yakalandı.

EP’nin geniş alanlı X-ışını teleskopu, olayı başlangıcından itibaren tespit etti ve gama ışını sinyali kaybolduktan sonra birkaç yumuşak X-ışını emisyonu bölümünü gözlemlemeye devam etti. Gama ışını patlaması yalnızca 0,4 saniye sürerken, kaynak yaklaşık 10 dakika boyunca yumuşak X-ışınlarında parlamaya devam etti ve geleneksel gama ışını gözlemlerinin muhtemelen gözden kaçıracağı bir aktivite aşamasını ortaya çıkardı. Bu bulgular kapak makalesi olarak yayınlandı. Bilim Bülteni.

Einstein Sondası gizli X-ışını aşamasını nasıl ortaya çıkardı?

Kısa gama ışını patlamaları genellikle nötron yıldızları gibi kompakt nesnelerin birleşmesiyle ilişkilendirilir. İki nesne sarmal bir şekilde birbirine çarpıp çarpıştıkça, yoğun bir yüksek enerjili radyasyon patlaması yayarlar. Geleneksel olarak gökbilimciler bu olayları çoğunlukla gama ışınları aracılığıyla tespit ederler. Çoğu X-ışını teleskopu, yalnızca bir gama ışını dedektörü onu ilk kez tespit ettikten sonra patlamaya dönüşebilir; bu, gözlemler başladığında en erken X-ışını emisyonunun zaten bitmiş olabileceği anlamına gelir.

Einstein Probe, gökyüzünün geniş bir alanını yumuşak X-ışını enerjilerinde sürekli olarak izleyerek bu resmi değiştiriyor. Bu durumda, kısa bir gama ışını olayı gibi görünen olaya, çok daha uzun süreli bir X-ışını etkinliğinin eşlik ettiği ortaya çıktı.

Yi-Han Iris Yin, Ph.D. HKU Fizik Bölümü ve Hong Kong Astronomi ve Astrofizik Enstitüsü (HKIAA) öğrencisi, çalışmanın ortak yazarlarından biridir. Yüksek enerjili ani emisyonun analizine öncülük etti ve olayın fiziksel olarak yorumlanmasına katkıda bulundu.

Yin’in X-ışını sinyaline ilişkin analizi, birleşmenin sonrasına ilişkin önemli içgörüleri ortaya çıkardı:

• Kaynak, gama ışını patlamasından uzun süre sonra aktif kaldı. Yumuşak X-ışını emisyonu, kısa gama-ışını flaşından sonra yaklaşık 10 dakika boyunca devam etti.
• X-ışınları merkezi motor aktivitesinin devam ettiğini gösteriyor. Hızlı değişkenlikleri ve değişen spektrumları, birleşmeyle oluşturulan merkezi motorun enerji salmaya devam ettiğini gösteriyor.
• Kalıntı bir magnetar olabilir. Olası bir açıklama, X-ışını emisyonuna güç sağlamaya devam eden, hızla dönen, oldukça mıknatıslanmış bir nötron yıldızıdır.
• Benzer X-ışını aktivitesi daha önce kaçırılmış olabilir. Bu, uzun süreli yumuşak X-ışını emisyonunun, kompakt nesne birleşmelerinde önceden bilinenden daha yaygın olabileceğini ve yerçekimsel dalga kaynaklarını incelemek için başka bir yol sağlayabileceğini öne sürüyor.

Pekin Normal Üniversitesi’nden (BNU) An Li ve Nanjing Üniversitesi’nden (NJU) Bin-Bin Zhang liderliğindeki uluslararası bir ekiple birlikte çalışan araştırmacılar, benzer yumuşak X-ışını emisyonunun önceki kısa gama ışını patlamalarında mevcut olabileceğini, ancak geleneksel gama ışını cihazları için çok yumuşak ve sönük olması nedeniyle tespit edilemediğini buldu.

Yin, “Einstein Sondası, daha önceki gama ışını gözlemlerinden gizlenen kompakt yıldız birleşmelerinin bir kısmını ortaya çıkarmamıza olanak sağlıyor” dedi. “Kısa gama ışını parlaması, yüksek enerjili aktivitenin yalnızca başlangıcını temsil ediyor olabilir. Evreni yumuşak X-ışını enerjilerinde gözlemleyerek, artık bu sistemleri çok daha uzun süre takip edebiliyoruz ve birleşme sırasında ve sonrasında ne olduğuna dair daha kapsamlı bir görüş elde edebiliyoruz.”

Genç bilimsel liderliği teşvik etmek

HKIAA’nın kurucu direktörü ve HKU Fizik Bölümü astrofizik başkanı Bing Zhang, çalışmanın ortak yazarlığını yaptı ve olayın fiziksel yorumlanmasına katkıda bulundu. Uzun süredir ikili nötron yıldızı birleşmelerinin, Einstein Sondası gibi görevlerle tespit edilebilecek hızlı X-ışını geçişleri üretebileceğini öne sürüyordu. Zhang, bilimsel bulguların ötesinde, çalışmanın genç araştırmacıların yetiştirilmesi ve uluslararası iş birliğinin güçlendirilmesi açısından önemini vurguladı.

Zhang, “HKAA’daki hedeflerimizden biri, yetenekli genç araştırmacıların bilimsel liderliği üstlenebileceği ve uluslararası astronomide ön saflarda çalışabileceği bir ortam yaratmaktır” dedi. “Doktora öğrencimiz Yin’in bu uluslararası işbirliğinde ilgili yazarlardan biri olarak öncü bir rol üstlendiğini görmek özellikle cesaret verici.”

“Onun katkısı, HKIAA’da eğittiğimiz genç araştırmacıların kalitesini ve potansiyelini yansıtıyor ve bu işbirliği aynı zamanda Hong Kong’un Çin ana karasındaki ve dünyadaki büyük bilimsel tesisler ve araştırma ekipleriyle nasıl bağlantı kurabileceğini de gösteriyor.”

Uluslararası işbirliği

Çalışma HKU, Nanjing Üniversitesi, Roma Üniversitesi “Tor Vergata”, Çin Bilimler Akademisi Ulusal Astronomi Gözlemevi (NAOC), Çin Bilimler Akademisi Yüksek Enerji Fiziği Enstitüsü ve dünya çapındaki diğer birçok kurumdan araştırmacıları bir araya getirdi.

İlk yazarlar arasında BNU’dan Li ve Yüksek Enerji Fiziği Enstitüsü, Roma “Sapienza” Üniversitesi ve Çin Bilimler Akademisi Üniversitesi’nden meslektaşları yer alıyor. İlgili yazarlar arasında NJU’dan Bin-Bin Zhang, Roma Üniversitesi “Tor Vergata”dan Eleonora Troja, HKU’dan Ph.D. öğrenci Yin ve NAOC’den meslektaşları.