Ağır elementlerin kozmik madenlerini keşfetmek

Summarize this content to 100 words Çarpışan nötron yıldızlarının ürettiği yerçekimi dalgaları ve ışığın son gözlemleri, bilim insanlarına nadir görülen bir kozmik olaya dönüştürücü bir bakış açısı sağlamakla kalmadı, aynı zamanda bizi çevreleyen bazı elementlerin kökenleri hakkında önemli bir ipucu sağladı.
İki yıldan daha kısa bir süre önce, Ulusal Bilim Vakfı’nın (NSF) desteklediği Lazer İnterferometre Yerçekimi Dalgası Gözlemevi’nden (LIGO) bilim adamları, modern bilimin en önemli anlarından birini işaretlediler: yerçekimi dalgalarının, kumaştaki dalgalanmaların tespiti Evrenin en şiddetli fenomenlerinden kaynaklanan uzay-zaman. Sadece birkaç gün önce, LIGO ve Avrupa merkezli Virgo dedektörü ilan edildi çarpışan iki nötron yıldızının tespiti. Var olduğu bilinen en küçük, en yoğun yıldızlar olan nötron yıldızları, Los Angeles gibi şehirlerden daha küçüktür ve büyük kütleli yıldızların çökmesinden kaynaklanır. İki nötron yıldızı spiral şeklinde birbirine doğru döndüğünde ve sonunda çarpıştığında, müteakip patlama sadece yerçekimi dalgaları yaymakla kalmaz, aynı zamanda teleskoplar tarafından yakalanabilen ışık da yayar.
saatler içinde, BÜYÜME (Global Relay of Observatories Watching Transients Happen) gökbilimciler ekibi, GW170817 olarak adlandırılan bu olayla ilişkili bir elektromanyetik (EM) karşılığı aramak için çok sayıda yer ve uzay tabanlı gözlemevini seferber etti. Aynı zamanda LIGO’nun bir işletmecisi olan Caltech liderliğindeki NSF tarafından finanse edilen Uluslararası Araştırma ve Eğitim için Ortaklık (PIRE) projesi olan GROWTH, teleskoplar ve bilim insanlarından oluşan uluslararası bir işbirliği ağını desteklemektedir.
Dergide yayınlanan üç makalede Bilim Bu haftanın başlarında, GROWTH ekibi gözlemleri açıklayabilecek yeni, uyumlu bir fiziksel modelle birlikte altı kıtadaki 18 teleskoptan elde ettikleri benzersiz çok dalga boylu veri setini sundu. GROWTH gökbilimcileri tarafından Şili’de bulunan NSF tarafından finanse edilen Gemini ve Cerro Tololo Inter-Amerikan gözlemevleri ile yakalanan kızılötesi ışık, nötron yıldızı birleşmelerinin ağır elementlerin kozmik madenleri olduğunu doğruladı.
GROWTH’un baş araştırmacısı ve Caltech’te astronomi profesörü yardımcısı Mansi Kasliwal, “BÜYÜME tam anlamıyla altını ve platini vurdu” diyor.
On yıllar önce bilim adamları, demire kadar kimyasal elementlerin Büyük Patlama’da veya süpernovaya dönüşen yıldızların çekirdeklerinde üretildiğini saptadılar. Teorisyenler, nötron yıldızları birleştiğinde altın, platin ve uranyum gibi demirden daha ağır kimyasal elementlerin oluştuğunu uzun süredir öne sürüyorlar. Bununla birlikte, şimdiye kadar, bu teorileri desteklemek için çok az gözlemsel kanıtları vardı ve bu da periyodik tablodaki elementlerin yarısının kökenini açıklanamadı.
GROWTH ekibinin yeni sonuçları, bu tür elementlerin gerçekten de nötron yıldızı çarpışmalarının ardından oluştuğunu doğruluyor.
Kasliwal, “Bu, görkemli bir bilimsel dönüm noktasıydı” diyor. “Ama aynı zamanda sürprizlerle de geldi. Mevcut hiçbir model, farklı dalga boylarında gördüklerimizi tutarlı bir şekilde açıklayamadı. Bu yüzden, daha yaratıcı olmanın zamanı gelmişti.”
1960’lardan bu yana gökbilimciler, gama ışını patlamaları adı verilen, evrendeki her şeyden daha parlak, son derece enerjik ışık parlamaları gözlemlediler. 2 saniyeden daha kısa olan bu patlamaların nötron yıldızı birleşmelerinin sonucu olduğunu öne sürdüler. Bununla birlikte, GW170817’den gelen flaşın parlaklığı, klasik bir kısa gama ışını patlaması olamayacak kadar dört kat zayıftı.
GROWTH ekibi, elektromanyetik spektrumdaki verileri açıklamak için bir koza modeli önerdi. Bir çarpışmadan kaynaklanan bir enerji ve malzeme jeti fırlatıldığında, onu yutan malzemeyi biraz göreceli hızlara hızlandırır ve basınçlı geniş açılı bir koza oluşturur. Koza çevreleyen malzemeden ayrıldığında, zayıf, kısa bir gama ışını patlaması gözlemlenir. Kozanın ileri şoku yıldızlararası ortamla etkileşime girdiğinde, gecikmeli bir radyo ve X-ışını emisyonu başlangıcı tespit edilebilir. Koza içinde hızlanan malzeme başlangıçta hızlı, mavi bir ultraviyole emisyonu yayar, bunu ağır elementlerin radyoaktif bozunmasının neden olduğu yavaş, kızılötesi bir emisyon izler. Böylece, koza modeli pankromatik veri setini açıklıyor ve birleşen nötron yıldızlarının Samanyolu’nda ağır elementlerin dövüldüğü uzun zamandır aranan üretim yerleri olduğunu başarılı bir şekilde gösteriyor.
Ek olarak, koza modeli, LIGO ve Virgo gibi dedektörlerden yerçekimi dalgalarını ve yer ve uzay tabanlı teleskoplardan elektromanyetik radyasyonu gözlemlemede yüksek bir başarı oranı öngörüyor.
Kasliwal, “Çoklu haberci astronomisinin geleceği kelimenin tam anlamıyla parlak, yerçekimi dalgalarını aydınlatan fotonlarla dolu” diyor.