Yaklaşık 7.5 milyar ışıkyılı uzaklıkta olan evrende ölen bir yıldız, gökbilimcilerin şimdiye kadar gördüğü en yüksek enerjili ışıkların bazılarını serbest bıraktı. Ve bu hafif parçacıklar veya fotonlar, gökbilimcilerin bu parçacıkların bu tür aşırı enerjilere nasıl yükseltildiğini anlamalarına yardımcı oluyorlar.
Gökbilimciler, ultra yüksek enerjili fotonları bir gama ışını patlaması veya GRB olarak adlandırılan bir etkinliğe bakarken buldular. Nötron yıldızlarının çarpışmasından veya büyük bir yıldızın çökmesinden kaynaklandığı düşünülürse, gama ışını patlamaları aniden, bazen sadece bir saniyenin bir kısmı için ortaya çıkar. Bu geçici patlamalardan biri, güneşin tüm ömrü boyunca üreteceğinden daha fazla enerji salabilir. Bu olayları yakalamak zordur, ancak bir gün batımı sonrası kızıllık patlamayı izler. Gün batımı sonrası kızıllıktan gelen ışık sönüktür, ancak daha uzun ömürlüdür ve gökbilimcilerin bunu ayrıntılı olarak ölçmelerine olanak tanır.
14 Ocak 2019'da, GRB 190114C adlı böyle bir gama ışını patlaması, otomatik bir sistem aracılığıyla iki uzay teleskopu tarafından keşfedildi. 22 saniye içinde, Dünya'daki gökbilimciler olayı takip eden günbatımını ölçmek için yer tabanlı teleskoplarını yönlendirdiler.
Binbaşı Atmosferik Gama Görüntüleme Cherenkov Teleskoplarının sözcüsü Razmik Mirzoyan, "20 yıldan uzun süredir arıyoruz." (MAGIC) işbirliği ve yeni çalışma üzerine ortak yazar, Canlı bilim anlattı. Bunu bulabildiklerini söyleyen Mirzoyan, "sadece şans değildi, sadece sebattır."
Astronomik açıdan, olay nispeten yakındı, bu da gökbilimcilerin çok çeşitli dalga boylarında gün batımı sonrası kızıllığı ölçmelerini sağladı. Önümüzdeki 10 gün boyunca, bilim adamları radyodan ultraviyole ışığa kadar dalga boylarında radyasyon tespit eden altı uydu ve 15 yer tabanlı teleskoptan veri topladılar.
Patlamadan sonraki ilk on saniyedeki ölçümleri analiz eden astronomlar, trilyonlarca elektronvolt enerjisine sahip fotonlar buldular - bu, güneşten gelen tipik fotonların enerjisinin trilyonlarca katı.
Enerjileri 1 trilyon elektron volt'u aşan fotonlar, süpernova kalıntıları gibi diğer astrofizik kaynaklardan daha önce tespit edilirken, hiçbirinin bir GRB'den kaynaklandığı bilinmemektedir.
Çoklu dalga boyu verileri, gökbilimcilerin parçacıklara nasıl enerji verildiğini belirlemelerine yardımcı oldu. Düşük enerjili fotonlar, senkrotron radyasyonu olarak bilinen bir işlemde manyetik alanların etrafında dönen parçacıklar tarafından serbest bırakıldı. Buna karşılık, rekor kıran, ultra yüksek enerjili fotonlar, yüksek enerjili elektronlarla çarpışmalarla hızlandırıldı - bilim adamlarının ters Compton saçılımı olarak adlandırdığı bir mekanizmada bir varyasyon. Bulgular GRB'ler hakkındaki teorileri teyit ediyor ve astronomların bu tuhaf patlamaların fiziğini anlamalarına yardımcı oluyor.
Mirzoyan yaptığı açıklamada, "GRB'lerin ilk keşfedilmesinden bu yana 50 yıldan uzun bir süre sonra, temel özelliklerinin çoğu hala gizemli kalıyor." Dedi. "GRB 190114C'den gama ışını emisyonunun bulunması ... GRB patlamalarının daha önce düşünülenden daha güçlü olduğunu gösteriyor."
Gökbilimciler uzun zamandır böyle ultra yüksek enerjili fotonları ararken, GRB 190114C nadir bir olay değildi - yakalaması zor bir olay. Bilim adamları, ultra yüksek enerjili gama ışınlarını tespit etmek için tasarlanan MAGIC ve Yüksek Enerji Stereoskopik Sistemi (H.E.S.S.) gibi teleskoplar ve ilk GRB'leri tespit etmek için otomatik sistemler sayesinde, bilim adamları gelecekte bu tür ultra yüksek enerjili fotonları yakalamayı bekliyorlar.
Las Vegas, Nevada Üniversitesi'nde bir astrofizikçi olan Bing Zhang, yeni çalışmaya katılmayan Bing Zhang, "Ultra yüksek enerjili fotonları keşfetmenin yeni bir çağına giriyoruz." Diyerek şöyle devam etti: "Yüksek enerjili rejimde zengin fizik beklendiği için, bu gözlemler kesinlikle önümüzdeki yıllarda heyecan getirecektir."
Yeni sonuçlar 20 Kasım'da Nature dergisinde yayınlandı.
