Big Bang’dan sonra yaşanan en büyük patlama bilim insanları tarafından keşfedildi. Bu eşi olmayan patlama, 390 milyon ışık yılı uzaklıktaki Ophiuchus galaksi kümesinin merkezindeki süper kütleli kara delikte meydana geldi ve kendisinden önceki rekor patlamadan 5 kat daha fazla enerji saldı.
Bu patlama o kadar güçlüydü ki kara deliğin etrafını saran sıcak plazmada bir oyuk açmayı başardı. Washington DC’de Birleşik Devletler Deniz Araştırma Laboratuvarı’nda çalışan ve bu konuda başyazar olan Simona Giacintucci “Bu patlama bir bakımdan 1980’de St. Helens Dağı’nda meydana gelen yanardağ patlamasının dağın tepesini parçalamasına benziyor. Buradaki temel fark patlamanın ‘kraterine’ on beş tane Samanyolu Gökadası’nı sığdırabiliriz’’ dedi.
Astronomlar bu keşfi NASA’nın Candra X-ışını Gözlemevi, ESA’nın XMM-Newton X-ışını Teleskobu, Avustralya’daki Murchison Widefield Array (MWA) ve Hindistan’daki Giant Metrewave Radyo Teleskobu (GMRT) aracılığıyla elde edilen X-ışını ve Radyo dalgaboyu verilerini kullanarak yaptılar.
2016’da Chandra’da yapılan gözlemler sonucu elde edilen veriler bu devasa patlamanın ipuçlarını ortaya çıkarmıştı. Norber Werner ve ekibi Chandra’nın çektiği fotoğraflardaki yıldız kümesinde alışılmadık bir kavisli kenarın bulunduğunu keşfettiler ve bu kısmın süper kütleli kara delikteki jet patlamaları[1] sonucu oluşup oluşmadığını araştırmaya başladılar. Fakat bu olasılığı yok saydılar çünkü kara deliğin böyle bir oyuğu oluşturması için çok büyük miktarda enerji gerekirdi.
Simona Giacintucci ve ekibi yaptığı son çalışma ile bu devasa patlamanın ‘’gerçekten’’ yaşandığını kanıtladı. Giacintucci ve ekibi öncelikle bu kavisli kenarın XMM-Newton’la da saptandığını gösterdi ve böylelikle Chandra gözlemlerini doğruladı. Ekibin en önemli adımı ise bu kavisli kenarın aslında oyuğun ‘’duvarının’’ parçası olduğunu MWA ve GMRT arşivlerindeki yeni radyo verilerini kullanarak göstermeleriydi. Bu duvarlar radyo ışımalarıyla dolu bir alan oluşturuyorlardı. Bu ışıma ise ışık hızına yakın bir hızda hareket eden elektronlar tarafından oluşturuluyordu. Bu karadelik patlamasının şu ana kadar sona erdiği tahmin ediliyor çünkü bilim insanları elde ettikleri radyo verilerinde yeni oluşan jetlerin izlerine rastlamıyor. Chandra verileri bize bu ani kesilişin sebebini açıklayabiliyor. Bu veriler bize X-ışınları sayesinde görülen en yoğun ve soğuk gazın şu anda merkez gökadadan farklı bir konumda bulunduğunu gösteriyor
Karanlık enerji, astronomların düşündüğünden de gizemli olabilir.
Bilim adamları ilk olarak, evrenin genişlemesinin hızlandığına dair şaşırtıcı keşfi açıklamak için bu görünmez gücün, yani karanlık enerjinin, varlığını öne sürdüler (Bu bulgu 2011’de üç araştırmacıya Nobel Fizik Ödülü kazandırdı).
Evrimin ve evrenin yapısını açıklamada en çok kullanılan astrofiziksel model karanlık enerjiyi sabit olarak kabul eder. Doğrusu birçok astronom karanlık enerjinin, Einstein’ın 1917’de genel görelilik teorisinin bir parçası olarak gösterdiği kozmolojik bir sabit olduğuna inanmaktadır.
Ancak kuasar olarak bilinen büyük ve parlak kara delikler üzerinde yapılan yeni bir araştırma, karanlık enerjinin kozmolojik sabit ya da herhangi bir sabit olduğu konusunda bir yanlış anlaşılma olabileceğini gösteriyor. Araştırma ekibi üyelerini söylediğine göre, bu güç 13,8 milyar yıl önce evrenin doğumundan bu yana değişmiş olabilir.
Floransa Üniversitesi’nden yazar Guido Risaliti, bir demecinde: “Büyük Patlama’dan sadece bir milyar yıl sonraki kuasarları gözlemledik ve evrenin genişleme hızının o zamandan bu zamana kadar sandığımızdan çok daha hızlı olduğunu tespit ettik. Bu, kozmos büyüdükçe karanlık enerjinin daha da güçleneceği anlamına gelebilir.” dedi.
Kuasarlar, galaksilerin kalbinde hızla büyüyen süper kütleli karadeliklerdir. Kuasarların inanılmaz parlaklığı -kuasarlar evrendeki en parlak nesnelerdir- karadeliklerin etrafında dönen malzeme disklerinden kaynaklanır. Bu hızla dönen diskler, yakındaki sıcak gaz bulutlarında elektronlara çarpan yüksek miktarda ultraviyole (UV) ışığı üretir. Bu tür etkileşimler, UV ışınımını X ışını seviyesine yükselterek yüksek enerjili ışığın birden fazla dalga boyunda güçlü bir parlama oluşturur.
Risaliti ve Durham Üniversitesi’nden Elisabetta Lusso’nun belirlediğine göre, bu iki ışık türü arasındaki ilişki bir kuasara olan mesafeyi ortaya çıkarabilir. Yeni çalışmada ikili, bu ilişkiyi yaklaşık 1600 kuasarda incelemiştir. Bunu yaparlarken kuasarların X ışını ışığını gözlemlemek için NASA’nın Chandra X-Işını Gözlemevi’ni ve Avrupa Uzay Ajansı’nın XMM-Newton Uzay Aracı’nı kullandılar; ayrıca nesnelerin UV ışığı çıkışını analiz etmek için yer tabanlı Sloan Dijital Gökyüzü Araştırması’nı da çalışmalarına dahil ettiler.
Risaliti ve Lusso, birçok kuasarın inanılmaz derecede uzak olduğunu tespit etti. Örneğin bize en uzakta bulunan kuasar, Büyük Patlama’dan yalnızca 1,1 milyar yıl sonra kozmosa büyük miktarda ışık yaymaktaydı.
Evren’in genişleme oranı üzerine önceki çalışma -1990’ların sonunda karanlık enerji kavramını tanıtan çalışmalar da dahil olmak üzere- genellikle süpernova patlamalarının “standart mumlar” olarak gözlemlenmesine dayanıyordu. Araştırmacılar, gerçek parlaklığı bilinen bu nesnelere olan uzaklığı belirlediler ve ışıklarının ne kadar “kırmızıya kaydığını” analiz ederek (daha uzun dalga boyuna gererek) Dünya’ya göre ne kadar hızlı hareket ettiğini belirlediler.
Süpernovalar, daha güçlü ve etkileyici olsalar da kuasarlardan çok daha az parlaklığa sahiptirler ve bu sebeple çok uzaktan gözlemlenemezler. Bu nedenle bu yeni çalışma araştırmacılara daha geniş bir zaman diliminde evrenin genişlemesini belirlemek için kullanılabilecek “başka bir” standart mum veriyor.
Ancak yine de Risaliti ve Lusso bazı süpernova ölçümlerine de baktı.
Lusso, “Bu yeni bir teknik olduğundan, bu yöntemin bize güvenilir sonuçlar verdiğini göstermek için fazladan adımlar attık.” Dedi. “Tekniğimizden elde ettiğimiz sonuçlarla 9 milyar yıl önceki süpernovaların ölçümlerinden elde ettiğimiz sonuçların eşleştiğini gösterdik, bu da sonuçlarımızın önceki sonuçlarda bile inanılır olduğuna dair bize güven verdi.”
Chandra X-Işını Gözlemevi’nin görüntülediği, bir karadeliğin dönüş hızını hesaplayarak karanlık enerjiye dair bilgiler elde etmek için PSS 0955+5940 objesine ait kare. Telif: NASA/CXC/Univ. of Florence/G.Risaliti & E.Lusso
Yeni sonuçlar, nispeten yakınlardaki süpernovaların daha önceki gözlemleriyle tutarlı. Önceki çalışma, görünüşe göre erken evreninkine kıyasla (Büyük Patlama’dan kalan eski ışık, mikrodalga arkaplanın ölçümlerinden türetildiği gibi) açıkça hızlandırılmış bir genişleme oranı buldu.
Risaliti, “Bazı bilim insanları, karanlık enerjini gücünün artması olasılığını da içeren bu tutarsızlığı açıklamak için yeni bir fizik gerekebileceğini öne sürdüler. Yeni sonuçlarımız bu öneriyle aynı fikirde.” dedi.
Yeni çalışma 28 Ocak Pazartesi günü Nature Astronomy dergisinde çevrimiçi olarak yayınlandı. Çevrimiçi yayın sitesi arXiv.org’ta ücretsiz olarak okuyabilirsiniz.
Dünya genelindeki bilim insanları ilk kez 130 milyon ışık yılı uzaklığındaki iki nötron yıldızının çarpışmasını fotoğraflamayı başardı. Bu olay “GW170817” olarak adlandırıldı.
Ve bunun tamamı, olayı saptayan ve gözlemevlerini nereyi incelemeleri gerektiği ile ilgili uyaran kütle çekimsel dalga astronomisi sayesinde oldu. Böylelikle bunu, ilk eş zamanlı optiksel ve kütleçekimsel dalga gözlemi olarak ilkler listesine ekleyebiliriz.
Parti verebilir miyiz? Hadi verelim!
Şakayı bir yana bırakırsak, bu gerçekten muhteşem bir şey. Daha önce hiçbir zaman kütleçekimsel dalgaların nereden geldiğini ya da bu dalgaların sebep olduğu olayları saptayamamıştık. Ve bu, tüm zamanların yalnızca beşinci kütleçekimsel buluşu.
Önceki dört buluş, bir büyük kara delik oluşturmak için bir araya gelen ikili kara delik sistemlerindeki çarpışmadan (ya da birleşmeden) elde edilmişti. Onları göremememizin iki ana sebebi vardı.
Bunlardan ilki, bu yılın başlarına kadar sadece iki saptayıcımızın olmasıydı –LIGO’nun (Lazer İnterferometre Kütle Çekim Dalga Gözlemevi) Louisiana, Livingston’daki ve Washington, Hanford’daki interferometreleri (çatışma ölçeği). Bu da ilk üç olayın gökyüzünün sadece çok geniş bir kısmında saptanabileceği anlamına geliyordu.
Üçüncü bir saptayıcının eklenmesi, ki bu da İtalya’daki Virgo’nun interferometresi, daha birkaç hafta önceki dördüncü kütleçekimsel dalga olayında lokasyon kesinliğini 10 civarında bir faktör olarak geliştirdi.
Diğer sebep ise kara deliklerin doğaları gereği görünmez olmalarıydı. Kara delikler bütün ışığı emdiklerinden onların varlığını yalnızca etraflarındaki uzaydaki değişimlere bakarak anlayabiliriz. Öte yandan, nötron yıldızları oldukça görülebilirdir haliyle aralarındaki çarpışma heyecanla beklenen bir şeydi.
Bu bir dizi yeni gözlemi yapmak için 70 civarında yeryüzü ve uzaya bağlı gözlemevi, merceksel galaksi NGC 4993’ün hemen bitişiğindeki Su yılanı takımyıldızını araştıran Virgo ve LIGO’ya katıldı.
İlk saptayıcı 17 Ağustos’ta EDT saat dilimine göre 08.41’de ötmeye başladı.
Sonrasında, yaklaşık 1.7 saniye sonra iki uzaya dayalı gözlemevi, NASA’nın Fermi Gama Işını Uzay Teleskobu ve ESA’nın Uluslararası Gama Işını Astrofizik Laboratuvarı, gökyüzünün aynı alanından yoğun bir gama ışını patlaması –evrendeki en parlak ve en enerjik olayları- algıladı.
“Cırıltı” da farklıydı tabi. Bunlar ses verisine dönüştürülen şeylerdir ve kara delik çarpışmaları için sadece saniyenin kesirleri kadar sürerler. GW170817’de cırıltı 100 saniye civarında sürdü.
Bu bir tesadüf değildi ve dünya genelindeki astronomlar teleskoplarını Suyılanı’ya yöneltmek için çılgınca atıldılar.
LIGO’nun sözcüsü David Shoemaker ,“Bize hemen öyle göründü ki, kaynağın görmeyi umduğumuz bir diğer kaynak olan nötron yıldızları olması olasıydı ve Dünya’ya göreceğimizin sinyallerini veriyordu.” dedi.
Nötron yıldızları, bir süper kütleli yıldızın yaşam döngüsünün sonunda meydana gelebilecek şeylerden biridir.
Çekirdek, protonları ve elektronları nötron ve nötrinolara sıkıştırarak çöker. Nötrinolar kaçar fakat nötronlar sadece 10-20 kilometre arasında (6-12 mil) bir çapta çekirdeğin içine inanılmaz derecede yoğun olarak doluşurlar.
Eğer çekirdeğin ağırlığı üç yıldız kütlesinden daha azsa, bu yoğunluğun baskısı nötron yıldızını destekler. Eğer çekirdek daha büyükse, çekirdek bir karadeliğin içine çöker.
GW170817’deki iki nötron yıldızı yaklaşık 1.1 ve 1.6 yıldız kütlesi arasındaydı ve hızlandıkça etraflarındaki uzay zamanını çarpıtarak ve evrene dalgacıklar göndererek yaklaşık 300 kilometrelik mesafeden daralan sarmal bir şekilde birbirlerini yörüngelerine alıyorlardı.
Onları gözlemlediğimiz uzaklıktan bakıldığında son çarpışma aşırı derecede parlaktı, gama ışınlarından yoğun bir “ateş topu” yayıyordu. Bunu aşağıdaki videoda görebilirsiniz. Büyük parlak nokta, NGC 4993 galaksisinin merkezinde. Hemen yukarısına ve soluna bakın, GW170817’yi görebilirsiniz.
Kesinlikle inanılmaz değil mi? Bu iki nötron yıldızının arasındaki çarpışma Güneş’ten çok da büyük değil ve 130 milyon ışık yılı uzaklıktaki bu olayı bizzat kendi gözlerinizle görüyorsunuz.
Fakat durum gittikçe iyi bir hal alıyor. Gama ışını patlamasından bahsettiğimizi hatırlıyor musunuz?
NASA’nın Goddard Uzay Uçuş Merkezi’nin Fermi Projesi’nin bilim kadını Julie McEnery, “On yıllardır kısa gama ışını patlamalarının gücünü nötron yıldızı birleşmelerinden aldığından şüpheleniyorduk.” dedi.
“Şimdi bu olay için LIGO ve Virgo’dan gelen inanılmaz veri ile cevaba sahibiz. Kütleçekimsel dalgalar bize birleşen objelerin nötron yıldızlarıyla tutarlı kütleleri olduğunu ve gama ışınlarının ışıltısı da bize objelerin büyük olasılıkla karadelikler olmadığını çünkü bir karadelik çarpışmasının ışık yaymasının beklenmediğini söylüyor.”
Ve bütün bunlar bir kez daha Einstein’ın haklı olduğunu kanıtlıyor.
”Bu… kütleçekimsel dalgaların ışık hızıyla neredeyse aynı hızda -10.000 trilyonda birlik bir farklılıkta- olduğunu gösterip, Einstein’ın 1915’teki öngörüsünü destekliyor.” diyor Melbourne Üniversitesi’nden Andrew Melatos.
Önümüzdeki haftalar ve aylarda da gözlemevleri kilonova hakkında daha fazla şey keşfetmek için çarpışmanın gözlemlerini yapmaya devam edecek. Ki bu da çarpışmadan geriye kalan maddeler hala parlıyorken ve uzaya püskürmeye devam ediyorken gerçekleşecek.
Dünya genelindeki gözlemevleri ve enstitüler aynı zamanda bu olay hakkında raporlar yayınlıyor olacaklar. Bu olayın daha keşfedilmeyi bekleyen birçok yönü var.
Shoemaker, “Nötron yıldızları ve ürettikleri salınımlar hakkındaki derin çalışmaların detaylandırılmış modellerinden alınan bilgiye göre, genel izafiyet gibi daha temel fizik konuları için bu olay son derece zengin bir kaynak.” dedi.
“Bu bizlere bir şeyler bahşetmeye devam edecek olan bir hediye.”
Daha fazlasını aşağıdaki Veritasium videosunda bulabilirsiniz:
