Gözlemlenen en parlak gama ışını patlamalarından birinde bilim insanları, GRB 230307A adlı bir nötron yıldızı birleşmesinin ardından nadir kimyasal elementlerin oluştuğunu tespit etti. NASA’nın James Webb Uzay Teleskobu da dahil olmak üzere çeşitli teleskopları kullanan araştırmacılar, tellür gibi ağır kimyasal elementlerin varlığını tespit etti. Bu keşif, yaşam için gerekli olan ağır elementlerin sentezine dair bilgiler sunuyor ve gama ışını patlamalarının süreleri hakkındaki önceki varsayımlara meydan okuyor. Gelecekteki araştırmalar bu birleşmeleri ve bunların evren üzerindeki temel sonuçlarını daha derinlemesine anlamaya odaklanacak.
Bilim insanları GRB 230307A gama ışını patlamasında nadir kimyasal elementler gözlemledi. nötron yıldızı birleşme. Bu keşif, gama ışını patlamalarına ilişkin mevcut anlayışa meydan okuyor ve evrenin temel bileşimine dair içgörüler sunuyor. Gökbilimciler, şimdiye kadar görülen en parlak ikinci gama ışını patlamasında nadir kimyasal elementlerin oluşumunu gözlemledi; bu, ağır elementlerin nasıl yapıldığına yeni bir ışık tuttu.
Araştırmacılar, nötron yıldızı birleşmesinden kaynaklanan olağanüstü parlak gama ışını patlaması GRB 230307A’yı inceledi. Patlama, NASA’nın James Webb Uzay Teleskobu, Fermi Gama-ışını Uzay Teleskobu ve Neil Gehrels Swift Gözlemevi dahil olmak üzere bir dizi yer ve uzay tabanlı teleskop kullanılarak gözlemlendi. Bulgularını 25 Ekim’de yayınlayacaklar Doğauzmanlarından oluşan uluslararası araştırma ekibi Birmingham Üniversitesipatlamanın ardından ağır kimyasal element tellür bulduklarını açıkladı. Kilonova olarak da bilinen patlamanın fırlattığı materyaller arasında, dünyadaki yaşamın devamı için gerekli olan iyot ve toryum gibi diğer elementlerin de olması muhtemel.
Bilim adamlarından oluşan bir ekip, olağanüstü derecede parlak bir gama ışını patlamasını, GRB 230307A’yı ve onunla ilişkili kilonovayı gözlemlemek için NASA’nın James Webb Uzay Teleskobunu kullandı. Bir nötron yıldızının bir kara delikle veya başka bir nötron yıldızıyla birleşmesiyle oluşan bir patlama olan kilonovalar son derece nadirdir ve bu olayların gözlemlenmesini zorlaştırır. Webb’in son derece hassas kızılötesi yetenekleri, bilim adamlarının kilonovayı yaratan iki nötron yıldızının ev adresini belirlemesine yardımcı oldu.
Birmingham Üniversitesi Astronomi Yardımcı Doçenti ve çalışmanın ortak yazarı Dr. Ben Gompertz şöyle açıklıyor: “Gama ışını patlamaları, neredeyse ışık hızında hareket eden güçlü jetlerden geliyor – bu durumda, iki jetin çarpışması sonucu oluşuyor. nötron yıldızları. Bu yıldızlar, bu yılın Mart ayında gözlemlediğimiz gama ışını patlamasını oluşturmak için çarpışmadan önce birbirlerine doğru spiral çizerek birkaç milyar yıl geçirdiler. Birleşme alanı yaklaşık uzunluğudur. Samanyolu (yaklaşık 120.000 ışık yılı) kendi galaksilerinin dışına, yani birlikte fırlatılmış olmalılar.” Gompertz şöyle açıkladı: “Çarpışan nötron yıldızları, çok ağır elementlerin sentezlenmesi için gereken koşulları sağlıyor ve bu yeni elementlerin radyoaktif parıltısı, patlama zayıflarken tespit ettiğimiz kilonovaya güç veriyor. Kilonovalar son derece nadirdir ve gözlemlenmesi ve incelenmesi çok zordur, bu nedenle bu keşif bu kadar heyecan vericidir.” GRB 230307A şimdiye kadar gözlemlenen en parlak gama ışını patlamalarından biriydi; tüm Samanyolu Galaksisinin toplamından bir milyon kat daha parlaktı. Bu, bir nötron yıldızı birleşmesinden sonra spektroskopik gözlemler kullanılarak bireysel ağır elementlerin ikinci kez tespit edilmesidir ve yaşam için gerekli olan bu hayati yapı taşlarının nasıl oluştuğuna dair paha biçilmez bir fikir vermektedir.
Çalışmanın baş yazarı, Hollanda’daki Radboud Üniversitesi’nde Astrofizik Profesörü Andrew Levan şunları söyledi: “Dmitri Mendeleev’in elementlerin periyodik tablosunu yazmasının üzerinden 150 yıldan fazla zaman geçti, artık nihayet bu son boşlukları doldurmaya başlayacak konumdayız. James Webb Teleskobu sayesinde her şeyin nerede yapıldığını anlayabildik.” GRB 230307A 200 saniye sürdü, bu da uzun süreli gama ışını patlaması olarak sınıflandırıldığı anlamına geliyor. İki saniyeden kısa süren kısa gama ışını patlamaları daha çok nötron yıldızı birleşmelerinden kaynaklandığı için bu alışılmadık bir durum. Bunun gibi uzun gama ışını patlamaları genellikle büyük bir yıldızın patlayıcı ölümünden kaynaklanır. Araştırmacılar şimdi bu nötron yıldızı birleşmelerinin nasıl çalıştığı ve bu devasa element üreten patlamalara nasıl güç verdikleri hakkında daha fazla şey öğrenmeye çalışıyorlar. Birmingham Üniversitesi’nde doktora sonrası araştırma görevlisi olarak çalışmanın ortak yazarlarından biri olan (şu anda Lancaster Üniversitesi’nde öğretim görevlisi) Dr. Samantha Oates şunları söyledi: “Sadece birkaç yıl önce bunun gibi keşifler mümkün olamazdı, ancak sayesinde James Webb Uzay Teleskobu bu birleşmeleri en ince ayrıntısına kadar gözlemleyebiliyoruz.”
Dr. Gompertz sözlerini şöyle bitiriyor: “Yakın zamana kadar, birleşmelerin gama ışını patlamalarına iki saniyeden fazla güç verebileceğini düşünmüyorduk. Bir sonraki işimiz, bu uzun ömürlü birleşmelerin daha fazlasını bulmak ve onları neyin harekete geçirdiğini ve hatta daha ağır unsurların yaratılıp yaratılmadığını daha iyi anlamaktır. Bu keşif, evrenimize ve onun nasıl çalıştığına dair dönüştürücü bir anlayışın kapısını açtı.” Referans: Andrew Levan, Benjamin P. Gompertz, Om Sharan Salafia, Mattia Bulla, Eric Burns, Kenta Hotokezaka, Luca Izzo, Gavin P. Lamb, Daniele B. Malesani, “JWST tarafından gözlemlenen kompakt nesne birleşmesinde ağır element üretimi”, Samantha R. Oates, Maria Edvige Ravasio, Alicia Rouco Escorial, Benjamin Schneider, Nikhil Sarin, Steve Schulze, Nial R. Tanvir, Kendall Ackley, Gemma Anderson, Gabriel B. Brammer, Lise Christensen, Vikram S. Dhillon, Phil A. Evans , Michael Fausnaugh, Wen-fai Fong, Andrew S. Fruchter, Chris Fryer, Johan PU Fynbo, Nicola Gaspari, Kasper E. Heintz, Jens Hjorth, Jamie A. Kennea, Mark R. Kennedy, Tanmoy Laskar, Giorgos Leloudas, Ilya Mandel , Antonio Martin-Carrillo, Brian D. Metzger, Matt Nicholl, Anya Nugent, Jesse T. Palmerio, Giovanna Pugliese, Jillian Rastinejad, Lauren Rhodes, Andrea Rossi, Andrea Saccardi, Stephen J. Smartt, Heloise F. Stevance, Aaron Tohuvavohu, Alexander van der Horst, Susanna D. Vergani, Darach Watson, Thomas Barclay, Kornpob Bhirombhakdi, Elmé Breedt, Alice A. Breeveld, Alexander J. Brown, Sergio Campana, Ashley A. Chrimes, Paolo D’Avanzo, Valerio D’Elia, Massimiliano De Pasquale, Martin J. Dyer, Duncan K. Galloway, James A. Garbutt, Matthew J. Green, Dieter H. Hartmann, Páll Jakobsson, Paul Kerry, Chryssa Kouveliotou, Danial Langeroodi, Emeric Le Floc’h, James K. Leung, Stuart P. Littlefair, James Munday, Paul O’Brien, Steven G. Parsons, Ingrid Pelisoli, David I. Sahman, Ruben Salvaterra, Boris Sbarufatti, Danny Steeghs, Gianpiero Tagliaferri, Christina C. Thöne, Antonio de Ugarte Postigo ve David Alexander Kann, 25 Ekim 2023, Doğa.
Keşif ve Çıkarımlar
Webb’in NIRCam (Yakın Kızılötesi Kamera) cihazından alınan bu görüntü, GRB 230307A’nın kilonovasını ve onun eski ana galaksisini, diğer galaksilerden ve ön plan yıldızlarından oluşan yerel ortamları arasında öne çıkarıyor. Nötron yıldızları ana galaksilerinden atıldı ve birkaç yüz milyon yıl sonra nihayet birleşmeden önce yaklaşık 120.000 ışıkyılı, yani yaklaşık olarak Samanyolu galaksisinin çapı kadar mesafe kat etti.
Katkıda bulunanlar: NASA, ESA, CSA, STScI, Andrew Levan (IMAPP, Warw)Kilonovaların Nadirliği
Gama Işını Patlamalarının Süresini Anlamak
Gelecekteki Araştırma Yönergeleri
DOI: 10.1038/s41586-023-06759-1