Hızlı Radyo Patlamalarının Kaynağı Blitzar Olabilir
Astronomlar evrene yayılan tek seferlik hızlı radyo patlamalarının (FRB) kendiliğinden çöküp kara deliğe dönüşen nötron yıldızları, yani blitzarlar olduğunu söyledi. Diğer blitzar adayları arasında milyar güneş gücünde lazer ışınlarıyla yıldızlararası ışık yelkenli gemileri iten uzaylılar, nötron yıldızı şok dalgaları, şiddetli deprem geçiren ve termonükleer patlamalara yol açan manyetarlar var. Peki bir nötron yıldızı nasıl kendiliğinden kara deliğe dönüşebilir?
Blitzar ve nötron yıldızları
Şimdi size bir soru soracağım: Dev nötron topları, kara delikler, dünya dışı uygarlıkların araştırılması ve patlayan yıldızları astronomide birbirine bağlayan şey nedir? Bildiniz! Evrenin en tuhaf gökcisimlerinden olan ve önceki garip yıldızlar yazıma konu olan nötron yıldızları, özellikle de bunların blitzar alt türü:
Blitzarlar, kendi çevresinde çok hızlı dönerken yavaşlayan ve merkezkaç kuvvetinin şişme etkisi azalınca müthiş bir ışık patlamasıyla kara deliğe dönüşen süper ağır nötron yıldızlarıdır. Bilim insanları da bunların milyarlarca ışık yılı uzaktaki galaksilerden gelen tek seferlik hızlı radyo patlamalarından (FRB) sorumlu olduğunu düşünüyor.
Peki FRB nedir ve blitzarların yukarıdaki saydıklarımızla ne alakası var? Radyo astronomide FRB’ler milisaniyenin küçük bir kesri ila birkaç milisaniye süren hızlı radyo patlamalarıdır. Öyle ki bunlar gökyüzünde şimşek çakması gibi bir anda görünüp kaybolurlar.
İlk kez 2007 yılında, Lorimar Patlaması ile gözlemlenen FRB’ler Ay’daki bir akıllı telefondan 1000 kat zayıf sinyaller yayıyor; ama bunlar milyarlarca ışık yılı uzaktan bize ulaşıyor ve bu yüzden uzayda gerçekleşen çok şiddetli patlamalardan kaynaklandıklarını düşünüyoruz. Kesin sebebini ise bilmiyoruz.
İlgili yazı: Kodlama İçin En Gerekli 16 Programlama Dili
Neden bilmiyoruz?
Doğrusu 2007’den beri tek seferlik birçok FRB gözlemlendi; ama bunların tek seferlik olması kaynağını bulmamızı da engelledi. Tabii son 1 yılda tekrarlanan FRB’ler de gördük fakat bunların tek bir kaynaktan mı, yoksa birbirine yakın olan farklı kaynaklardan mı geldiğini bilmiyoruz.
Normalde bu tür radyo patlamalarına çarpışan nötron yıldızları, süpernovalar ve aktif kara delikler yol açar. Ancak, FRB’lerin adı üstünde çok kısa süreli olması astrofizikteki klasik açıklamaları geçersiz kılıyor. Bu yüzden Harvard Üniversitesi’nden iki bilim insanı, bunların milyarlarca güneş gücündeki lazer ışınları olduğunu söyledi. Uzaylılar hiper lazerlerle ışık yelkenli yıldız gemilerini itiyor olabilirdi!
Bilimsel açıdan daha makul açıklamaları da birazdan göreceğiz; ama nötron yıldızlarını şaka yollu uzaylılara bağlayan sebep budur. Gerçi bilim insanları bu konuda sabıkalılar; çünkü nötron yıldızlarını daha önce de uzaylılara bağlamışlardı.
1960’larda ilk nötron yıldızını keşfeden astrofizikçiler, bunun düzenli aralıklarla gönderdiği radyo sinyallerine bakarak önce uzaylı eseri olduğunu ve uzaylıların çanak antenlerle bize sinyal gönderdiğini düşündüler. Hatta bu kaynağa küçük yeşil adamlar (LGM-1) dediler. Peki kısaca nötron yıldızı nedir ve nasıl oluşur? Hızlı radyo patlamalarını anlamak için önce bunu görelim.
İlgili yazı: Gerçek Adem: ilk insan ne zaman yaşadı?
Nötron yıldızlarının kökeni
Güneş’ten 8-29 kat kütleli yıldızlar nükleer yakıtı hidrojen-helyumu tüketince çökerek 10-20 km çap ve 1,4-2,7 Güneş kütlesindeki nötron yıldızlarına dönüşür. Peki dev yıldızlar neden süpernova halinde patlayarak çöküyor?
Yıldız çekirdeğinde nükleer füzyonla karbon oluştuktan sonra birkaç yüzyılda neona, neon 1 yılda oksijene, oksijen birkaç ayda silisyuma ve silisyum da 1 günde demire dönüşüyor. Ardından yıldız sönüyor; çünkü demir füzyonu enerji üretmek yerine ortamdan enerji çeken bir reaksiyondur.
Böylece dev bir demir topuna dönüşmüş olan yıldız çekirdeği çökerek elektronları atom çekirdeklerindeki protonlara doğru sıkıştırıyor ve artı-eksi yüklü bu parçacıkları birleştirip nötr parçacıklar olan nötronlara dönüştürür. Böylece nötron yıldızları oluşuyor; ama bizim işimiz FRB’ler:
İlgili yazı: Düz Dünya Teorisini Çürüten 12 Kanıt
FRB ve manyetarlar
Manyetarlar zaten çok güçlü bir manyetik alan üreten nötron yıldızları içinde en şiddetli manyetik alanlara yol açan alt tür olarak biliniyor. Bunlar 10 milyar Tesla gücünde manyetik alan üretiyor. Manyetarların yeni oluşan nötron yıldızları olduğu düşünülüyor. Bunlar soğudukça büzülüyor ve müthiş bir yerçekimine sahip oldukları için şiddetli depremlere yol açarak çatlıyor.
Bilim insanları bu çatlamalar sırasında kopan ve yeniden birleşen manyetik alan çizgilerinin yol açtığı X-ışını ve gama ışını parlamalarının (nötron yıldızının güçlü yerçekimine rağmen uzaya fışkıran nötron yıldızı maddesinin saçtığı parlak ışığın) FRB kaynağı olduğunu düşünüyor.
Sonuçta nötron yıldızları Dünya’dan ~100 trilyon kat güçlü yerçekimine sahip olan, kaçış hızı ışık hızının yarısına erişen ve 1 çay kaşığı maddenin Everest dağı ağırlığında olduğu süper yoğun cisimlerdir. Bu sebeple çok güçlü manyetik alanlar üretir ve süper sert kabukları çatladığında, uzaya saniyede 60 bin km’den daha yüksek hızlarda madde püskürterek ışık saçarlar.
Öte yandan, manyetarların yol açtığı radyasyon patlamalarının süresinin FRB’ler uzun olduğu anlaşılmış bulunuyor. Bu nedenle bizim Blitzar gibi farklı kaynak adaylarına yönelmemiz gerekiyor. Bunlardan biri de termonükleer patlamalara yol açan nötron yıldızları:
Çarpışan nötron yıldızları
İlgili yazı: İnternetinizi Uçuracak En İyi 10 Modem
Yıldızlar nasıl gaz çalar?
Nötron yıldızları ana sıralama yıldızı olarak kabul edilmese de yıldız unvanını taşıyor. Bu ölü yıldızların zaman zaman komşu beyaz cüceler veya yıldızlardan gaz çaldığına tanık oluyoruz. Sonuçta evrendeki yıldız sistemlerinin yüzde 85’inin ikili yıldız sistemleri olduğu hesaplanıyor. Bu nedenle birbirinin çevresinde dönen yıldızlardan biri nötron yıldızına dönüşünce yoldaşından gaz çekebiliyor.
Nitekim NASA’nın Uluslararası Uzay İstasyonu’na yerleştirdiği Nötron Yıldızı İçyapı Kaşifi teleskopu (NICER), 20 Ağustosta Dünya’dan yaklaşık 8150 ışık yılı uzakta yer alan bir milisaniye atarcasından gelen 20 saniye süreli güçlü X-ışınları tespit etti (kod adı: SAX J1808.4-3658).
Atarcalar kendi çevresinde çok hızlı dönen ve genellikle gençlik aşamasında olan nötron yıldızlarıdır ki güçlü manyetik alanları sayesinde kutuplarından uzaya gaz jetleri püskürtürler. Bunların ışığı da aramızda ışınları emen gaz ve toz bulutları bulunup bulunmadığına bağlı olarak Dünya’ya X-ışınları veya radyo dalgaları halinde ulaşabilir. Bu atarca da 401 Hz frekansında atımlı X-ışınları saçıyor.
Öyle ki 20 saniyelik bu patlama Güneş’in 10 günde yaydığı enerjiye karşılık geliyor. Dahası NASA’da çalışan astrofizikçi Peter Bult, X-ışını patlamasının parlaklık değerinde iki adımlık bir değişim olduğunu özellikle belirtiyor. Bu da sadece 0,05 Güneş kütlesinde olan kahverengi cüce yoldaşından gaz çalan atarcanın, yutamadığı maddeyi uzaya ayrı ayrı iki kez gaz püskürttüğünü gösteriyor:
İlgili yazı: Elon Musk Starlink Uyduları ile Mars’a Nasıl Gidecek?
İki kez patlayan nötron yıldızı
Sonuçta ikinci gaz püskürmesi, önceki püskürmenin yol açtığı gaz katmanına ulaşıyor ve buna arkadan çarparak güçlü bir şok dalgası oluşturuyor. Bu süreçte ikinci püskürmenin içerdiği serbest elektronlar, şok dalgasının yarattığı burgu makarna şekilli manyetik alan çizgilerinde hızlanarak ek radyasyon üretiyor. Böylece gaz püskürmesi ve elektron kaynaklı iki ayrı patlama görülüyor.
X-ışını patlamalarına ne yol açtı derseniz astronomlara göre bunun sebebi, atarcanın yoldaşından çektiği gazda bulunan helyum atomlarının nötron yıldızı kabuğundan dibe çökmesidir. Helyum çekirdekleri, nötron yıldızının içindeki yüksek ısı ile basınçla sıkışarak karbon gibi daha ağır atom çekirdekleri halinde birleşiyor ve bu da tüm atarcayı saran termonükleer patlamalar neden oluyor.
Termonükleer patlamalar uzaya püsküren gazların ve şok dalgasının yol açtığı Tip-I X-ışını patlamalarının asıl nedeni olarak gösteriliyor. Keza bunların birer FRB kaynağı olabileceği de düşünülüyor (eğer milisaniye süreli X-ışını patlamalarına yol açabiliyorlarsa). Biz de böylece blitzar haricinde bütün olası FRB sebeplerini gördük. Şimdi blitzarlara geçelim; çünkü bunlar hem en garip nötron yıldızı türlerinden biri, hem de astrofizikçilere göre FRB’lerin asıl kaynağıdır.
İlgili yazı: Çin Uzayda Güneş Enerjisi İstasyonu Kuracak
Blitzar nasıl oluşuyor?
Süpernova patlamasından geriye kalan ve dev bir demir topundan oluşan ölü yıldız çekirdeğinin kütlesi 2,7 Güneş kütlesinden büyükse bu top çökerek kara deliğe dönüşecektir. Öte yandan 2,7 Güneş kütlesinden biraz daha ağır bir nötron yıldızı da olabilir! Eğer kendi çevresinde çok hızlı, saniyede yüzlerce kez dönüyorsa…
Sonuçta yeni oluşan nötron yıldızları çok büyük olan ve yavaş dönen orijinal yıldızın momentumunu devralıyor. Ancak, milyonlarca km çapındaki bir yıldızdan, yalnızca 10 km çapındaki küçücük bir nötron yıldızına indirgendiği için kendi çevresinde çok ama çok hızlı dönmeye başlıyor.
Bu sebeple hemen bütün nötron yıldızlarının hayatına milisaniye atarcası olarak başladığını söyleyebiliriz. Bilinen atarcalar içinde en hızlı döneni de saniyede 712 devir yapan PSR J1748−2446ad pulsarıdır.
Oysa kendi çevresinde dönen cisimler merkezkaç kuvveti etkisiyle ekvatordan şişer ve dolayısıyla birim hacimde yoğunlukları azalır. İşte bu daha fazla çöküp kara delik olmasına ramak kalmış sınırdaki nötron yıldızları için kritik olabilir. Hele en hızlı dönen nötron yıldızları içinde normalde kara delik olacak kadar ağır olanlar bulunabilir.
Yeni bir blitzar doğuyor
Bunlar yavaşladığı anda büzülecek ve müthiş bir patlamayla çökerek kara delik olacaktır. Bir nötron yıldızının çökmesi çok ani olduğu için bu patlama sırasında çok kısa süreli gama ve X-ışınları saçacaktır. Sonuçta bunlar milisaniye süreli hızlı radyo patlamalarına (FRB) yol açacaktır. Biz de kendi çevresinde dönerken yavaşlayıp kara delik halinde çöken nötron yıldızlarına blitzar diyoruz.
İlgili yazı: Evrenin En Büyük Yıldızı UY Scuti mi?
En iyi FRB adayı Blitzar
Başta uzaylılar olmak üzere manyetarlar ve termonükleer patlama tetikleyen nötron yıldızları, FRB adayı olarak farklı ölçülerde zorlama kalıyor. Oysa milisaniye süreli radyo patlamaları üretmek bakımından blitzarlar en iyi FRB adayı oluyor. Nitekim bir nötron yıldızı ancak bir kez çöküp kara deliğe dönüşebilir. Bu da FRB’lerin neden tek seferlik olduğunu açıklayabilir.
Şimdi diyeceksiniz ki “Ama hocam, 2018’den itibaren tekrarlanan FRB’ler gördüğümüzü de söylediniz. Bunu nasıl bağdaştıracaksınız?” Öncelikle bu FRB’lerin aynı gökcisimlerinden kaynaklandığından emin değiliz. Yüksek bir olasılık ama kesin değil. Örneğin birbirine yakın dönen veya milyarlarca ışık yılı uzaktan bakınca yakın görünen iki nötron yıldızı sırayla blitzar olup kara deliğe dönüşebilir.
Bu durumda FRB’ler sadece görünüşte tekrarlanacak ama aslında farklı kaynaklardan gelecektir. Ayrıca manyetarlar ve termonükleer patlamalar özellikle tekrarlanan FRB’leri açıklayabilir. Öyleyse son olarak nötron yıldızlarının neden zamanla yavaşladığını sormamız gerekiyor. Bunun nedeni uzaya güçlü manyetik alanlar yayarken enerji kaybederek daha yavaş dönmeye başlamalarıdır.
Kara delik adayı nötron yıldızları da birkaç bin ila birkaç milyon yıl içinde yavaşlayarak kara delik halinde çökecektir. Bu sırada nötron yıldızının orijinal manyetik alan çizgileri koparak uzaya hızlı radyo patlamaları (FRB) halinde enerji yayacaktır. Tabii bu varsayımı doğrulamak için en azından bir blitzar görmemiz gerekiyor. Peki nasıl göreceğiz?
İlgili yazı: Gezegenler Güneş Çevresinde Nasıl Dönüyor?
Blitzar avcıları ve kütleçekim dalgaları
FRB’ler kendi galaksimizde göremeyeceğimiz kadar nadir olaylar. Uzak galaksilerde kara delik halinde çöken nötron yıldızlarını teleskoplarla görmemiz de imkansız. Öte yandan, nötron yıldızları çökerken kütlesinin bir kısmını kütleçekim dalgaları olarak uzaya yayıyor. Biz de LIGO kütleçekim dalgaları gözlemevi ile bu dalgalanmalara bakarak içlerinden bir kısmının Blitzar kanıtı olduğunu gösterebiliriz.
Öyleyse yapacağımız şey dile kolay: Kara delik ve görelilik denklemlerimizi sonuna kadar zorlayarak kütleçekim dalgalarından blitzar ayırt etmeyi öğreneceğiz. Ancak, LIGO son donanım yükseltmesine rağmen bunları görecek kadar duyarlı değilse o zaman LIGO’nun bir benzerini uzaya göndermemiz gerekecek (LISA). Kısacası blitzar gizemini çözmek için 20 yıl beklememiz gerekebilir.
Yine de umudunuzu kesmeyin: Nasıl ki görüntü algoritmaları yer teleskoplarının atmosferde bulanıklaşan yıldız ışığını net görmesini sağlıyor, yeni LIGO algoritmaları da normalde göremeyeceğimiz kadar zayıf olan blitzar dalgalarını tespit etmemizi sağlayabilir.
Her durumda büyük kütleli nötron yıldızları ışık hızına yakın hızlarda çökerek kara deliğe dönüşürler ve bu sürede, Einstein’ın yerçekimini tanımlayan görelilik teorisini de çok hassas olarak test etmemizi sağlarlar. Peki kütle demişken negatif kütle ile devridaim veya zaman makinesi yapılır mı? Dahası ışık hızının yüzde 99’una ulaşan sarmal motor takılı bir roket yapabilir miyiz? Sahi neden ışıktan hızlı gidemeyiz? Evreni açıklamak üzere çok sayıda soruyu yanıtlayabileceğimiz verimli yıllar dilerim.
Manyetar depremleri
1Fast radio bursts: the last sign of supramassive neutron stars
2A Gamma-Ray Burst Model with Small Baryon Contamination
3A Radio Pulsar Spinning at 716 Hz
4One or several populations of fast radio burst sources?
5FRB 121102: A Repeatedly Combed Neutron Star by a Nearby Low-luminosity Accreting Supermassive Black Hole
6FRB 121102 Bursts Show Complex Time-Frequency Structure
7A direct localization of a fast radio burst and its host
