Hubble İlk Kez Kütle Çekim Dalgalarının Kaynağını Gözlemledi

259

NASA/ESA Hubble Uzay Teleskobu, ilk kez iki nötron yıldızının birleşmesiyle oluşan kütle çekimsel dalganın kaynağını gözlemledi. Böyle bir birleşme, uzaya altın ve platin gibi ağır elementlerin yayılmasına neden olan ve on yıllar önce teori olarak ileri sürülen bir kilonova meydana getirir. Bu olay aynı zamanda kısa süreli gama-ışın patlamalarının sebebi olduğuna dair de güçlü kanıtlar sunmaktadır. Ayrıca bu keşif elektromanyetik ışınım ile kütle çekimsel dalgaları bir araya getiren çoklu haberci astronomisine ilk bakış olabilir.

kutle cekim kaynak
Hubble ilk defa kilonova gözlemledi. Görsel: NASA ve ESA. İzin: AJ Levan (U.S. Warwick), NR Tanvir (U.S. Leicester), ve A. Fruchter ve O. Fox (STScI).

17 Ağustos 2017’de Lazer İnterferometre Yerçekimi-Dalga Gözlemevi (LIGO) ve Virgo İnterferometre gözlemevlerinin her ikisi de dünya çapındaki astronomları GW170817 adlı kütle çekim dalgası kaynağı hakkında uyarmıştı[1]. Kütle çekim dalgasının tespit edilmesinden yaklaşık 2 saniye sonra ESA’nın INTEGRAL teleskobu ve NASA’nın Fermi Gama ışın Uzay Teleskobu aynı yönde kısa bir gama-ışın patlaması gözlemledi.

İlk bulguların çıkarılmasından sonraki gece, bir teleskop filosu olayın kaynağının konumunu bulmak için ava başladı. Astronomlar kaynağı yaklaşık 130 milyon ışık yılı uzaklıktaki merceksi galaksi NGC 4993’te tespit ettiler. Parlayan ışık daha önce görünür olmayan bir noktaydı ve bu olay Hubble Uzay Teleskobu’nun da içinde bulunduğu en büyük çoklu teleskoplu gözlem kampanyasıydı.

kilonova
İki küçük nötron yıldızının birleşmesine (kilonova) dair sanatçı tasviri. Görsel: ESO/L. Calçada/M. Kornmesser

NGC 4993’te kütle çekim dalgaları uyarısından sonraki iki hafta boyunca birçok farklı bilim insanı ekibi tarafından Hubble kullanıldı. Hubble’ın yüksek çözünürlüklü görüntüleme elemanlarıyla ilk defa böylesine büyük yoğunluklu iki cismin, büyük ihtimalle iki nötron yıldızının, birleşmesinin görünür bölgedeki karşılığı olan kilonovayı gözlemlemeyi başardılar [2]. Böylesi birleşmeler ilk kez 30 yıldan daha fazla zaman önce ileri sürüldü ancak ilk defa sağlam gözlemlerle belirlendi. Birleşmenin mesafesinden dolayı hem tespit edilen en yakın kütle çekim dalgası olayı hem de şimdiye kadarki gözlenen en yakın gama-ışın patlamalarından biri oldu.

Warwick Üniversitesi’nden, ilk gözlemi yapan Hubble ekibinin lideri Andrew Levan, “Hem LIGO hem de Virgo’dan aynı anda gama-ışın patlaması uyarısı aldığımda çok şaşırdım,” diyor. “Nötron yıldızlarından kaynaklandığını fark ettiğimde daha da etkilendim. Böyle bir fırsat için çok uzun süredir bekliyorduk!”

ngc4993 hubble
Hubble’ın gördüğü şekliyle NGC4993. Görsel ESA ve NASA

Hubble galaksinin görsel ve kızılötesi fotoğraflarını aldığında NGC 4993’ün içinde bir novadan daha parlak ama süpernovadan daha sönük bir cisme tanık oldu. Hubble’ın devam eden altı günlük gözlemlerinde bunun fark edilir bir şekilde sönükleştiği görüldü. Hubble üzerindeki tayf çekerler sayesinde ekip kilonovadan ışık hızının beşte biri hızda materyaller fışkırdığını tespit etti. Leicester Üniversitesi’den Profesör ve bir başka Hubble gözlem grubu lideri Nial Tanvir, “Kilonovanın tahminlerimize bu kadar benzer davranış göstermesi çok şaşırtıcı,” diyor. “Bu, Bilinen süpernovalardan hiçbirisine benzemiyordu, ki bir süpernova da olabilirdi, ve kısa süre içinde bunun oldukça önemli olduğuna dair kanı çok güçlendi.”

Kilonovaları ve kısa gama-ışın patlamalarını nötron yıldızı birleşmeleri ile ilişkilendirmek çok güç, ancak GW170817 kütle çekim olayının tespitinden sonra takip eden detaylı gözlemler sayesinde şu anda bu bağlantıdan eminiz. Levan, “Kilonovanın tayfı tam olarak teorik fizikçilerin iki nötron yıldızının birleşmesinin nasıl görüneceğini tahmin ettiği gibi,” diyor. “Bu, nesneyi tüm makul şüphelerin ötesinde kütle çekim dalgası kaynağıyla ilişkilendirir.”

Hubble ile alınan kızılötesi tayf ayrıca doğada bilinen en ağır elementlerden bazılarının oluşumunu işaret eden çok sayıda geniş esnemeler ve darbeler gösterdi. Bu gözlemler belki de astronomide uzun süredir var olan başka bir sorunun da cevabını verebilir: altın ve platin gibi ağır kimyasal elementlerin kökeni. İki nötron yıldızının birleşmesi ile oraya çıkan ortam tam da bu elementlerin üretimi için uygun koşulları oluşturuyor.

ngc 4993 yerden
NGC 4993 ve çevresinin Yer tabanlı bir gözlemevinden görüntüsü. Görsel: NASA, ESA, Digitized Sky Survey 2. Acknowledgement: Davide De Martin

Bu gözlemlerin uygulama alanları çok fazla. Tanvir’in açıklamasına göre “Bu keşif ile astronomi araştırmalarında, elektromanyetik ışıktan ve kütle çekim dalgalarından gelen bilgiyi bir araya getirdiğimiz yeni bir yaklaşım ortaya kondu. Biz buna çoklu haberci astronomisi diyoruz, fakat bu şimdiye kadar sadece hayaldi!”

Levan şu şekilde toparlıyor: “Artık astronomlar, yüzyıllardır yaptığımız gibi sadece bir nesneden gelen ışığa bakmayacak, aynı zamanda onu dinleyecekler. Kütle çekim dalgaları, yalnızca elektromanyetik dalgalar kullanarak incelemek çok zor olan nesnelerden tamamlayıcı bilgi sağlayacak. Böylece kütle çekim dalgalarını elektromanyetik ışınımla eşleştirmek astronomların Evren’deki en uç olaylardan bazılarını anlamasına yardımcı olacak.

NOTLAR

[1]Uzay zamandaki kütle çekim dalgaları olarak bilinen dalgalanmalar hareketli kütleler tarafından oluşturulur, ancak şimdiki nesil detektörler tarafından yalnızca çok büyük nesnelerin ani hız değişiklikleri ile yaratılan en şiddetli dalgalar tespit edilebilir. Dünya’dan saptanabilen kütle çekimi dalgaları, iki kara delik veya nötron yıldızının birleştiği zamanlardaki gibi büyük nesnelerin çarpışmaları sonucunda ortaya çıkar.

[2]Büyük bir yıldızın çekirdeği (Güneş’in sekiz katından fazla) çöktüğünde bir nötron yıldızı oluşur. Bu süreç o kadar şiddetlidir ki, protonları ve elektronları, nötronlar olarak adlandırılan atom altı parçacıkları oluşturmak üzere ezer. Bunlar, sadece nötron bozunum basıncıyla daha fazla çökmeye karşı koyabilmektedir. Bu da nötron yıldızlarını bilinen en küçük ve en yoğun yıldızlar yapar.

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.