Ölü bir yıldızdan yayılan en yüksek enerjili gama ışını keşfedildi
Gama ışınlarının enerjisi, 20 tera-elektronvolta, yani görünür ışığın sahip olduğu enerjinin yaklaşık on trilyon katına dek ulaştı.
Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY*
Namibya’da kurulu olan HESS Gözlemevi’ni kullanan bilim insanları, ‘pulsar’ diye bilinen ölü bir yıldızdan yayılan ve şimdiye dek kaydedilen en yüksek enerjili gama ışınlarını tespit ettiler. Bu gama ışınlarının enerjisi, 20 tera-elektronvolta, yani görünür ışığın enerjisinin yaklaşık on trilyon katına dek ulaştı. Uluslararası araştırma ekibinin Nature Astronomy dergisinde duyurduğu kadarıyla, böylesi bir gözlemin bu tür darbeli gama ışınlarının üretimine ilişkin teoriyle uyuşması güç görünüyor.
Pulsarlar, bir süpernovada olağanüstü biçimde patlayan yıldızlardan arda kalan cesetlerdir. Patlamalar, geride aşırı derecede süratle dönen ve devasa bir manyetik alan yaratan, buna karşın yalnızca 20 kilometre çapa sahip küçük, ölü bir yıldız bırakıyor. H.E.S.S. ve DESY’de bilim insanı ve makalenin ortak yazarı olan Emma de Oña Wilhelmi, “Bu ölü yıldızlar neredeyse tamamen nötronlardan meydana geliyor ve inanılmaz derecede yoğunlar. Barındırdığı maddelerin bir çay kaşığı kadarı beş milyar tondan daha ağır, yani Büyük Giza Piramidi’nin sahip olduğu kütlenin neredeyse 900 katı kütle barındırıyor” diye izah ediyor.
Pulsarlar, uzaya kozmik bir deniz feneri gibi dönen elektromanyetik radyasyon ışınları saçarlar. Yaydıkları ışınlar Güneş sistemimizi süpürdüğünde, düzenli zaman aralıklarında radyasyon parlamalarına tanık oluruz. ‘Radyasyon darbeleri’ diye de adlandırılan bu parlamalar, elektromanyetik spektrumun farklı enerji bantlarında görülebilir. Bilim insanları, bu radyasyonun yayıldığı kaynağının, etrafına doğru ilerlerken pulsarın manyetosferinde ortaya çıkan ve hız kazanan süratli elektronlar olduğunu düşünüyor. Manyetosfer, yıldızı kuşatan ve onunla berabere dönen plazma ve elektromanyetik alanlardan meydana gelir. Makalenin diğer ortak yazarı olan ve Polonya’daki Nicolaus Copernicus Astronomi Merkezi’nde (CAMK PAN) araştırmalarını sürdüren Bronek Rudak, “Elektronlar dışa doğru seyahat ederken enerji kazanır ve bu enerjiyi gözlemlenebilen radyasyon ışınları halinde yayar” diyor.
Güney göğündeki Vela Takımyıldızı’nda (gemi yelkeni şeklinde) yer alan Vela Pulsarı, elektromanyetik yelpazenin radyo bandında bulunan en parlak pulsar ve giga-elektronvolt (GeV) aralığında görülen en parlak kalıcı kozmik gama ışını kaynağı. Pulsar, saniyede yaklaşık on bir defa kendi ekseninde dönüyor. Ayrıca, birkaç GeV’in üzerine çıktığında radyasyon yayılımı birden bire durur; çünkü büyük ihtimalle elektronlar pulsarın manyetosferinin sınırına ulaşır ve oradan kaçarlar.
GİZEMLİ BİR BİLEŞEN KEŞFEDİLDİ
Ne var ki bu, hikayenin sonu değil: H.E.S.S. ile gerçekleştirilen derin uzay gözlemleri sayesinde onlarca tera-elektronvolt (TeV) enerjiye sahip, daha da yüksek enerjilerde olan yeni bir radyasyon bileşeni keşfedildi. Güney Afrika’da bulunan Kuzeybatı Üniversitesi’nden araştırma ortak yazarı Christo Venter, “Söz ettiğimiz olgu, bu gök cisminde daha önce kayıt altın alınan radyasyonun tamamından yaklaşık 200 kat daha enerjik” diyor. Bu aşırı yüksek enerjili bileşen, GeV aralığında tespit edilenle aynı faz aralıklarında görünüyor. Bununla beraber, böylesi yüksek enerji seviyelerine ulaşmak için elektronların manyetosferden dışarı yayılması, buna karşın dönüş emisyon modelinin bozulmadan kalması gerek.
Araştırmayı yöneten Fransa’daki Astropartikül ve Kozmoloji (APC) laboratuvarından Arache Djannati-Atai, “Elimizdeki netice, pulsarlara ilişkin daha eski bilgilerimize ters düşüyor ve bu doğal hızlandırıcıların nasıl çalıştığının yeniden düşünülmesini gerektiriyor” diyor: “Parçacıkların manyetosfer içinde ya da biraz dışında kalan manyetik alan hatlarında hız kazandığı geleneksel model, yaptığımız gözlemleri yeteri kadar iyi izah edemiyor. Belki de ışık huzmesinin ötesinde kalan ve ‘manyetik yeniden bağlanma süreci’ diye bilinen süreç aracılığıyla parçacıkların hızlanmasına tanıklık ediyoruz ve acaba süreç hâlâ bir şekilde dönüş modelini koruyor mu? Ne var ki bu senaryo dahi böylesine aşırı düzeydeki radyasyonun nasıl oluştuğunu izah etmek söz konusu olduğunda kimi güçlüklerle karşı karşıya.”
Açıklaması her ne olursa olsun, diğer üstün özellikleriyle birlikte Vela pulsarı artık resmi olarak bugüne dek keşfedilen en yüksek enerjili gama ışınlarına sahip pulsar rekorunu ele geçirdi. Djannati-Atai, “Bu keşif, onlarca teraelektronvolt aralığında yer alan diğer pulsarların mevcut ve yakın gelecekte kullanıma girecek olan daha hassas gama ışını teleskoplarıyla saptanabilmesi için yeni bir pencere aralıyor; dolayısıyla, yüksek manyetize astrofiziksel gök cisimlerinde görülen aşırı hızlanma süreçlerinin daha iyi anlaşılmasının da yolunu açıyor” diyor.
*Alman Elektron Senkrotronu: Almanya'nın Hamburg kentinde yer alan parçacık fiziği araştırma merkezidir. Kısaca ‘DESY’ diye bilinir.
Yazının orijinali Science Daily sitesinden alınmıştır. (Çeviren: Tarkan Tufan)