bilim

Nötron Yıldızı Birleşmesinin Kütleçekim Dalgaları ve Gama Işınları (Veritasium) | Video

 

Veritasium kanalından Derek bu videosunda geçtiğimiz aylarda iki nötron yıldızının birleşmesiyle meydana gelen kütleçekim dalgalarını ve bu aynı zamanda olayın aynı zamanda optik ve radyo teleskoplar ile de gözlemlenmesinin önemini ve astronomik gözlemler açısından getireceklerini tartışıyor.

 

İyi seyirler…

 

-oo-

 

Kütle çekimi dalgalarını ortaya koymak için üstesinden gelinmesi gereken müthiş teknolojik zorluklar nedeniyle bazı insanlar bilim insanlarının bu dalgaları gerçekten saptayabildiği konusunda şüpheliler, aslında çekim dalgaları kara deliklerden elde edilmişti ve teyit edilmemişti.

Bugün ilan edilen keşiften sonra artık daha fazla şüpheye yer kalmadı. Çünkü bilim insanları 130 milyon ışık yılı uzaklıkta birbirleriyle birleşen iki nötron yıldızı saptadılar. Bu birbiri etrafında dönen nötron yıldızlarının oluşturduğu kütle çekim dalgalarının ilk saptanması ve bu olay hakkında en heyecan verici şey ise aynı olayın elektromanyetik spektrumun tüm alanlarında teleskoplarla gözlenmesi oldu.

Her şey Doğu saatiyle 17 Ağustos saat 8:41’de başladı. LIGO interferometreleri net bir kütle çekim dalgası saptadı. Bu dalgalar yaklaşık 100 saniye sürdü ki bu şimdiye kadar saptanan en uzun dalga idi ve iki nötron yıldızının birleşmesinden ortaya çıkması beklenen teorik tahminlerle uyuşuyordu. 1.7 saniye sonra NASA’nın Fermi Gama ışını teleskopu bir gama ışını patlaması algıladı.

On yıllarca gama ışını patlamalarının iki nötron yıldınızın birleşmesinden ortaya çıktığı düşünülüyordu fakat bu kütle çekim dalgalarının ve gama ışını parlamalarının aynı olaydan kaynaklandığını söyleyecek kanıt yoktu. Buradaki anahtar konu bu nötron yıldızı birleşmesinin uzayda nerede olduğunun yerini saptamaktı.

Kara deliklerin birleşmesinin aksine nötron yıldızları birleştiklerinde ışık yayar ve daha sonra da elektromanyetik radyasyon yaymaya devam eder. Fermi Gama ışını teleskopu uzayda yaklaşık altı bin Ay boyutunda büyük bir alanı belirledi. Avrupa Uzay Ajansı’nın Integral Gama ışını uydusu kullanarak bu alanın daha da daraltılması başarıldı.

Şimdi, LIGO tarafından algılanan kütle çekimi dalgaları iki uzun şerit şeklinde bir alan belirlemelerine izin verdi. Bunlardan biri mevcut arama alanıyla örtüştü. İlginç bir şekilde İtalya’da bulunan en yeni kütle çekimi dalgası algılayıcısı Virgo o sırada çalışıyordu ve bu dalgaları kolayca ortaya çıkarabilirdi ama neredeyse hiç bir şey görmedi. Ve bu anahtar bir ipucuydu çünkü kütle çekimi dalgalarının dedektörün kör noktalarından birine geldiğinin bir göstergesiydi.

Her detektörün bazı kör noktaları vardır ve eğer dalgalar iki kola da simetrik olacak şekilde geliyorsa algılanamaz. Bu bulgu tarama alanının daha da daralttı. Alanının yaklaşık 144 Ay büyüklüğüne kadar daraltılmasını sağladı. Bu alan içinde 50 galaksi optik teleskoplarla incelenmek için belirlendi, ve sadece keşiften 11 saat sonra astronomlar NGC4993 galaksisinde parlak bir alanın yerini saptadı.

Burada 130 milyon yıl önce birleşmiş iki nötron yıldızından gelen ışığın resmini görüyorsunuz. Çarpışmadan sonra renk ve parlaklığın nasıl değiştiğine dikkat edin.

Peki nötron yıldızları nedir?

Onlar büyük yıldızların patlamasından geriye kalan çekirdekleridir. Bu patlamaya süpernova denir. Geriye kalan çekirdek kütle çekimi tarafından daha da sıkıştırılır ve eğer çekirdekler iki ya da üç güneş kütlesinden büyükse içe doğru çökmeye devam ederek bir kara delik haline gelirler. Fakat eğer o çekirdekler biraz daha küçükse, yani bu durumda olduğu gibi yaklaşık olarak bizim güneşimizin kütlesinin 1.1 ila 1.6 katıysa, çekirdekler sıkışmaya devam eder bundan dolayı elektron ve protonlar birleşerek nötron ve nötrinoları oluştururlar.

Nötrinolar ayrılır ve nötronlar çok çok yoğun bir şekilde sıkışmış yıldızda kalırlar. Nötronların birbiriyle birleşmemesinin nedeni bir kuantum prensipi olan ve bu partiküllerin birbirinin üstüne koyulamayacağını anlatan Pauli Dışlama Prensipi’dir. Açıkçası bu prensip nötron yıldızını ayakta tutan tek şeydir.

Eğer bu nötron yıldızlarından iki tanesine sahipseniz ve bunlar birbiri etrafında yörüngede dolanıyorsa bunlar enerjilerinin bir kısmını kütle çekimi dalgası olarak yayarlar. Dalga yaydıkça enerji kaybederler ve bu birbirlerine daha yakın hareket etmeleri anlamına gelir. Ve birkaç yüz kilometre kadar yakın mesafeye geldiklerinde kütle çekimi dalgaları öylesine güçlenir ki bizim yüzlerce milyon ışık yılı uzaktan onları algılamamıza olanak verir.

Nötron yıldızlarının çarpışması enkazı hızlı ve sert bir şekilde uzaya bırakan bir kilonova oluşturur. Bu gördüğünüz enkazın parlaması bize nelerin oluşturulduğunu gözlememize izin verir ve aslında ışık teleskoplarıyla yapılan yeni gözlemler altın ve platinum gibi ağır elementlerin bu olay sırasında ortaya çıktığını gösterdi. Ve bu bizim evrendeki bir çok ağır elementin nereden geldiğini anlamamıza yardımcı oldu.

Bana göre bu olay bizim yeni bir astronomi çağında olduğumuzu gösterir. Bu yeni çağda kütle çekimi dalgalarını sadece kara deliklerden değil nötron yıldızlarından da algılayabiliriz. Bu bilgiyi bu tür bir olayın gökyüzünde nerede gerçekleştiğini bulmak için kullanabiliriz ve böylece diğer teleskoplarımızı da kullanıp elektromanyetik spektrumun her bölümünde inceleme yapabiliriz.

Artık evrenimizi anlamak için daha fazla aracımız var ve daha sonra ele alacağımız sorular için ve kütle çekimi dalgaları gözlemi daha da iyileştikçe bizim keşfedebileceğimiz şeyler için sabırsızlanıyorum.

Şu an evreni incelemek için olağanüstü bir zamandayız.

 

-oOo-