Şimdiye kadar görülen en parlak süpernovaya işaret eden bir teleskopum var – Ars Technica

Süpernovalar, evrendeki en enerjik olaylardan bazılarıdır. Bunların bir alt kümesi, yayılan enerjinin çoğunun son derece yüksek enerjili fotonlardan geldiği gama ışını patlamalarını içerir. Bunun genel olarak neden olduğunu bildiğimizi düşünüyoruz – patlamadan arta kalan karadelik, neredeyse ışık hızında madde püskürtür. Ancak bu jetlerin fotonları nasıl ve nerede ürettiklerinin ayrıntıları hiçbir yerde tam olarak çözülmedi.

Ne yazık ki, bu olaylar çok hızlı ve çok uzakta gerçekleşiyor, bu yüzden onlar hakkında ayrıntılı notlar almak kolay değil. Ancak, BOAT (Şimdiye Kadar Kaydedilen En Parlak) adlı yeni bir gama ışını patlaması, süpernova patlamasından sonraki birkaç gün içindeki olaylar hakkında bize yeni bilgiler sağlayabilir. Yeni bir makale, doğru yönü işaret eden ve olaydan gelen aşırı yüksek enerjili radyasyona duyarlı bir teleskoptan gelen verileri açıklamaktadır.

duş almalıyım

Yukarıda bahsedilen “teleskop” Yüksek irtifada büyük hava duşu gözlemevi (LHAASO). Deniz seviyesinden üç mil (4.400 metre) yükseklikte bulunan gözlemevi, geleneksel anlamda bir teleskop olmayan bir alet takımıdır. Bunun yerine, dış uzaydan gelen yüksek enerjili parçacıklar atmosferle çarpıştığında üretilen karmaşık bir enkaz ve foton zinciri olan hava duşlarını yakalaması gerekiyor.

Konvansiyonel teleskoplara kıyasla sınırlı olmakla birlikte, hava duşu dedektörlerinin TEKNE gibi olaylara ilişkin bazı avantajları vardır. Çok geniş bir görüş alanına sahipler çünkü bir olaya odaklanmaktan çok onu Dünya yüzeyine ulaşan fotonlara ve parçacıklara dayalı olarak yeniden yapılandırmaya ihtiyaçları var. Yalnızca yüksek enerjili olaylara duyarlıdırlar, bu da gün ışığının müdahale edemeyecek kadar düşük enerjili olduğu anlamına gelir, bu nedenle günün her saati çalışabilirler.

LHAASO, TEKNE süpernovası patladığında veri topladığı için, dedektörleri yalnızca olayın başlangıcını tespit etmekle kalmadı, aynı zamanda birkaç gün sonra evrimini de takip edebildi. Zayıf uzamsal çözünürlük olsa da, tümü dalga boyuna göre ayrılmış çok büyük miktarda veri vardı. İlk 100 dakika, 200 GeV’yi aşan enerjilerde 64.000’den fazla fotonun algılandığını gördü. Bağlam için, bir protonun tüm kütlesini enerjiye dönüştürmek, bir GeV’nin hemen altında verir.

Açık olan ilk şeylerden biri, daha düşük (ama yine de çok yüksek!) enerjilerdeki fotonlar ile elektromanyetik spektrumun daha aşırı uçlarındakiler arasında büyük bir fark olduğuydu. TeV’nin üzerindeki fotonlardan gelen veriler zamanla sorunsuz bir şekilde değişirken, megaelektronvolt aralığındakiler yukarı ve aşağı dalgalandı.

Verileri anlama

Araştırmacılar, bu verilerin, düşük enerjili olayların süpernovanın türbülanslı enkazıyla etkileşime giren jetlerden kaynaklandığı önerisiyle tutarlı olduğunu öne sürüyorlar. Bu enkaz karmaşık olacağından ve jetlerin kaynağına yakın olacağından, jetlerdeki hızlanması gereken uzay parçacıklarının miktarını sınırlayacak ve böylece enerjilerine bir sınır koyacaktır.

Buna karşılık, yüksek enerjili fotonlar, jetlerin süpernova kalıntılarını kazıdığı ve yıldızın çevresini oluşturan maddeyle (muhtemelen güneş rüzgarının yıldız eşdeğeri tarafından bombardımana tutulan parçacıklar) etkileşime girmeye başladığı bölgelerde üretilir. Daha seyrek ve tekdüze bir ortamdır ve parçacıkları TeV’den daha yüksek enerjilere sahip fotonlar üretmek için gereken aşırı enerjilere hızlandırmak için jetlere daha az türbülanslı bir yol sağlar.

Süpernova enkazını geçmek zor gibi görünse de, süreç çok hızlı gerçekleşir çünkü jetler parçacıkları neredeyse ışık hızına hızlandırır. Bu nedenle, verilerdeki TeV fotonlarının hızlı yükselişini görmek yalnızca beş saniye sürüyor.

Oradan, yaklaşık 13 saniye süren daha yumuşak bir yokuş aşağı. Çalışmanın arkasındaki araştırma ekibi, bunun jetlerin yıldız kalıntısının ötesindeki ortamdaki parçacıklarla etkileşime girdiğini ve onları hızlandırdığını öne sürüyor. Bu, yüksek enerjili fotonların sayısını artırır, ancak aynı zamanda, çevrede ilerlerken daha büyük bir malzeme yığınına doğru itildikleri için enerjinin bir kısmını jetlerden uzaklaştırır.

Sonunda, bu malzeme birikimi, yüksek enerjili fotonların sayısının kademeli olarak azalmaya başlamasına yetecek kadar enerji çeker. Bu düşüş, yaklaşık 11 dakika kadar sürecek kadar yavaştır.

TEKNE süpernova durumunda, bunu yüksek enerjili fotonlarda keskin bir düşüş izledi. Bunun, kaynaklarından uzaklaştıkça genişleyen jetlerden kaynaklandığı düşünülüyor, bu da teknenin gözlemlediğimiz kadar parlak olduğu anlamına geliyor çünkü jetinin merkezi çekirdeği doğrudan yere dönüktü. Bu alçalmanın zamanlaması da uçağın şu anda ne kadar geniş olduğu hakkında bazı bilgiler veriyor.

Bu olaylar hakkında hala öğrenilecek çok şey var – örneğin, kara deliklerin nasıl madde jetleri serbest bıraktığından hala emin değiliz. Ancak bu tür ayrıntılı gözlemler, jet oluşumunun zamanlaması ve dinamikleri hakkında bize daha iyi bir fikir verebilir ve bu da nihayetinde kara delik oluşumu ve jet oluşumu sırasında neler olduğuna dair modellerin sağlanmasına yardımcı olacaktır.

Bilim, 2023. DOI: 10.1126/bilim.adg9328 (DOI’ler hakkında).