Uzun gama ışını patlamaları, nötron-yıldız birleşmeleri yerine çöken yıldızların izini sürebilir

Uzun süreli gama ışını patlamaları, evrendeki en enerjik olaylardan bazılarıdır ve yalnızca birkaç saniye içinde güneşin 10 milyar yılda yaydığından daha fazla enerji açığa çıkarır. Gama ışını patlamalarını 50 yıldan fazla bir süre önce keşfeden Los Alamos Ulusal Laboratuvarı bilim adamları, bu gizemli olayların anlaşılmasına katkıda bulunmaya devam ediyor.

‘da yayınlanan bir makalede Astrofizik Günlük MektuplarıBir araştırma ekibi, iki nötron yıldızının birleşmesinden kaynaklandığı düşünülen yakın tarihli iki uzun süreli gama ışını patlamasını, bir collapsar’dan (kendi içine çökerek bir kara delik oluşturan ve bu süreçte olağanüstü gama ışını enerjisi patlamaları açığa çıkaran devasa, hızlı dönen bir yıldız) kaynaklanan nükleosentezle tutarlı olarak yorumladı.

Los Alamos doktora sonrası araştırmacısı Marko Ristić, “Gama ışını patlamaları, gerçekten yüksek yoğunluk ve sıcaklıkların, göreli etkilerin ve farklı zaman ölçeklerinin bir araya geldiği, evrendeki en yoğun, egzotik durumların bazılarının ürünleridir” dedi. “Bu iki tuhaf uzun süreli gama ışını patlamasına yeni bir bakış açısı sunan modellememiz ve simülasyonumuzla, bu karmaşık ve büyüleyici ekstrem olaylara yeni bir bakış açısı kazandırıyoruz.”

Gama ışını patlamalarının nedeninin bir nötron yıldızı birleşmesinden kaynaklanabileceği yönündeki (verilerdeki olağandışı imzaların yol açtığı) son önerilere rağmen, ekibin bulguları olayların orijinal, çöküş göstergesi niteliğindeki yorumuna işaret ediyor. Sonuçlar, bu egzotik astrofiziksel olayların modellenmesinde kullanılan varsayımların yeniden değerlendirilmesine yol açıyor.

Gama ışını patlamaları ve ağır elementlerin rolü

Araştırma ekibi, NASA’nın Fermi Gama Işını Patlama Monitörü tarafından 2021’de tespit edilen uzun süreli gama ışını patlamaları GRB 211211A’nın ve aynı monitör tarafından 2023’te tespit edilen son derece parlak bir patlama olan GRB 230307A’nın analizini ve modellemesini üstlendi. Patlamaların, iki nötron yıldızının birleşmesinden kaynaklandığı şeklinde yorumlandı.

Ekip, gama ışını patlamalarının tespitinden elde edilen NASA veri kümelerini kullanarak, kilonovaların (ağır elementlerin oluşumuyla ilişkili ışık) oluşumunu ve sonuçta ortaya çıkan nükleosentetik verimleri (bu olaylar sırasında hangi elementlerin yaratıldığı veya yaratılmadığı) daha iyi anlamak için olayları modelledi.

Gama ışını patlaması tespitlerinin bir yorumu, bunların iki şekilde bölündüğü yönündedir: 2 saniyeden kısa süreli patlamaların nötron yıldızı birleşmelerinden kaynaklandığı düşünülürken, 2 saniyeden uzun süreli patlamaların çöküntülerden kaynaklandığı görülmektedir. 230307A’daki özel ağır element imzası ve “kırmızı” kızılötesi ışığın emisyonu, olağandışı bir şekilde, başlangıç ​​olayı olarak bir nötron yıldızı birleşmesini akla getiriyordu.

Ağır elementler (demirden daha ağır elementler (altın, kurşun, uranyum vb.)) kozmik olayların yoğun kazanlarında hızlı nötron yakalama yoluyla yaratılır. Geçen yıl ekip, iki gama ışını patlaması olayını anlamak için yararlı yeni bir çerçeve oluşturarak, çöküntülerle ilişkili element oluşumu için yeni bir mekanizma öngördü.

Altın ve kurşun gibi çok ağır elementler içermeyen bir element bileşiminin gözlemlerle neredeyse aynı olduğunu buldular; tam da çökertme mekanizmalarından tahmin edilen şeydi.

Los Alamos teorik fizikçisi Matthew Mumpower, “Öğrendiğimiz şey, çağdaş yorumların aksine, bu uzun süreli gama ışını patlamalarıyla temsil edilen kilonova türünün, tipik olarak lantanit üretimiyle ilişkili kırmızı bir bileşeni gösteren sinyale rağmen, doğası gereği altının sentezini ima etmediğidir” dedi. “Bu çalışmadan, yalnızca tek bileşenli bir model gerektiren basit bir açıklama ortaya çıkıyor; bu da kilonovaların geçmişte düşündüğümüzden çok daha çeşitli ve yorumlanmasının zor olduğunu gösteriyor.”

Ekip simülasyonlarını Laboratuvarın Chicoma süper bilgisayarında gerçekleştirdi. Yerçekimi dalgası tespitlerini içeren gelecekteki çoklu haberci gözlemleri, astrofizikçilerin kilonovaların kozmik kökenlerini ve bunlarla ilişkili gama ışını patlamalarını daha iyi değerlendirmelerine olanak tanıyacak.