Kütleçekimsel Dalgaların Bize Armağanı: Çarpışan Nötron Yıldızları

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:

LIGO-Virgo sonuçları “Physical Review Letters” gazetesinde yayınlandı.

Kaynak: Science Alert 

 

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

*