eso1733tr — Bilim Bülteni

ESO Teleskopları Kütleçekimsel Dalga Kaynağından İlk Işığı Gözledi

Uzaya altın ve platin saçan birleşen nötron yıldızları

16 Ekim 2017, Mersin

ESO’nun Şili’de bulunan teleskopları ilk kez bir kütleçekimsel dalga kaynağının görünür ışıktaki karşılığını tespit etti. Bu tarihi gözlemlere göre gözlenen bu eşsiz nesne iki nötron yıldızının birleşmesinin sonucu. Bu şekildeki şiddetli birleşme olayları — kilonovalar denilen uzun süreli olaylar — Evren’e altın ve platin gibi ağır elementler saçmaktadır. Bu keşif, çok sayıda makale şeklinde Nature ve diğer dergilerde yayımlanmış olup, kısa süreli gama-ışını patlamalarının arkasındaki nedenin nötron yıldızlarının birleşmesi olduğuna dair en güçlü kanıtları sağlamaktadır.

Gökbilimciler küresel işbirliği çabaları ve ESO ile dünya genelindeki diğer tesislerin hızlı tepkileri sayesinde ilk kez aynı olaydan hem kütleçekimsel dalgaları hem de ışığı (elektromanyetik ışınım) gözleyebildi.

17 Ağustos 2017 tarihinde NSF’nin Amerika’daki Lazer Girişimölçer Kütçekimsel-Dalga Gözlemevi (LIGO), İtalya’da bulunan Virgo Girişimölçeri ile birlikte çalışarak Yeryüzü’ne ulaşan kütleçekim dalgalarını tespit etti. Şimdiye kadar yapılan beşinci kayıt olan bu olay, GW170817 olarak isimlendirildi. Yaklaşık iki saniye sonra, uzayda bulunan iki gözlemevi, NASA’nın Fermi Gama-ışın Uzay Teleskopu ve ESA’nın Uluslararası Gama-ışını Astrofizik Laboratuvarı (INTEGRAL), gökyüzünün aynı bölgesinden kısa süreli bir gama-ışını patlaması tespiti gerçekleştirdi.

LIGO-Virgo gözlemevi ağı, kaynağı içerisine yüzlerce dolunay ve milyonlarca yıldız alacak, güney gökküresindeki geniş bir bölgede konumladı [1]. Şili’de gece başladığında birçok teleskop gökyüzünde bu bölgeyi inceleyerek, yeni kaynakları arıyordu. Bunlar arasında ESO’nun Paranal Gözlemevi’ndeki Görünür ve Kırmızı-ötesi Gökbilim Tarama Teleskopu (VISTA) ve VLT Tarama Teleskopu (VST) ile, ESO’nun La Silla Gözlemevi’ndeki İtalyan Hızlı Göz Kundağı (REM) teleskopu, Las Cumbres Gözlemevi’ndeki LCO 0.4-metrelik teleskop ve Cerro Tololo Ortak-Amerikan Gözlemevi’ndeki Amerikan DECCam bulunmaktaydı. Swope 1-metrelik teleskopu yeni ışık-kaynağı noktasını ilk duyuran gözlemi gerçekleştirdi. Su yılanı takımyıldızındaki merceksi gökada NGC 4993’e oldukça yakın bir bölgede görülen kaynağın yerini, ardından VISTA teleskopu neredeyse aynı zamanda kırmızı-ötesi dalgaboyunda belirledi. Gecenin ilerleyen saatlerinde Hawaii adasındaki teleskoplar Pan-STARRS ve Subaru’da hızla gelişen olayı izleyerek kaydettiler.

Yeni bir çağın başlangıcına şahit olma şansı bir bilimci için nadir gerçekleşen olaylardan biridir,” diyor İtalya’daki INAF’tan gökbilimci ve Nature makalelerinden birinin yazarı gökbilimci Elena Pian. “O anlardan birindeyiz!

ESO’nun başlattığı şimdiye kadarki en büyük “fırsat hedefi” gözlem kampanyasına ESO ve ESO-ortağı birçok kurumun teleskopları katılarak, nesnenin tespitini takip eden haftalarda gözlemler gerçekleştirildi [2]. ESO’nun Çok Büyük Teleskopu (VLT), Yeni Teknoloji Teleskopu (NTT), VST, MPG/ESO 2.2-metrelik teleskop ve Atacama Büyük Milimetre/milimetre-altı Dizgesi (ALMA) [3] hep birlikte olayı ve sonrasındaki etkilerini geniş bir dalgaboyu aralığında gözledi. Aralarında NASA/ESA Hubble Uzay Teleskopu’nun da yer aldığı dünya genelinde yaklaşık 70 gözlemevi olayı takip ederek gözlemler yaptı.

Hem kütleçekim dalgası verileri hem de diğer gözlemlere göre GW170817’nin uzaklığı NGC 4993 ile aynı, yani Yeryüzü’nden yaklaşık 130 milyon ışık-yılı uzaklıkta. Bu, kaynağı şimdiye kadar gözlenmiş olan hem en yakın kütleçekim dalgası olayı, hem de en yakın gama-ışın patlaması kaynaklarından biri yapmaktadır [4].

Uzay-zamandaki dalgalanmalar olarak bilinen kütleçekim dalgaları hareket halindeki kütleler tarafından oluşturulmakta ve sadece en yoğun, çok büyük kütleli nesnelerin hızlarındaki ani değişimlerde ortaya çıkanları tespit edilebilmektedir. Buna benzer bir olay nötron yıldızlarının birleşmesi olup, bunlar yüksek-kütleli yıldızların süpernova patlamalarından geride kalan,  kendi içlerine çökmüş, aşırı yoğun çekirdeklerdir [5]. Bu birleşme olayları kısa süreli gama-ışın patlamaları için öne sürülen en güçlü hipotezdir. Bu tür bir olaydan sonra tipik bir novadan 1000 kat daha parlak olan — kilonova olarak bilinen — bir patlama olayının gerçekleşmesi bekleniyor.

GW170817’ye ait hem kütleçekim dalgaları hem de hem de gama ışınlarının neredeyse eş-zamanlı gerçekleştirilen tespitleri ümitleri yeşerterek, aslında nesnenin uzun süredir aranan bir kilonova olduğunu gösterdi ve ESO tesisleri ile yapılan gözlemler de teorik tahminlere oldukça yakın dikkat çekici özelliklerini ortaya çıkardı. Kilonovalar 30 yıldan uzun bir süre önce önerilmiş olsa da, ilk onaylanmış gözlemi bu oldu.

İki nötron yıldızının birleşmesinden sonra hızla genişleyen bir patlamayla radyoaktif ağır kimyasallardan oluşan elementler ışık-hızının beşte biri hızında kilonovayı terk etti. Takip eden birkaç gün içinde kilonavanın rengi, gözlenen diğer tüm yıldız patlaması türlerinden daha hızlı bir şekilde, maviden kırmızıya dönüştü.

Ekranlarımızda tayf görülmeye başladığında, bunun şimdiye kadar gördüğüm en acayip kısa süreli olay olduğunun farkına vardım,” diyor genişletilmiş ESO Tayfsal Kısa Süreli Nesne Taraması (ePESSTO) gözlem programının bir parçası olarak ESO’nun NTT teleskopu ile gözlemleri yürüten Stephen Smartt. “Şimdiye kadar böyle bir şey görmedim. Diğer ekiplerin verileri ile birlikte, aldığımız veriler, bunun bir süpernova ya da ön tarafta bulunan bir değişen yıldız olmadığını, fakat oldukça dikkat çekici başka bir şey olduğunu herkese kanıtlıyordu.

ePESSTO ve VTL üzerindeki X-shooter aygıtı, sezyum ve tellür varlığının nötron yıldızı birleşmesinden atıldığını göstermektedir. Bu ve diğer ağır elementler, nötron yıldızı birleşmesinde üretilerek, olayı takiben oluşan kilonova ile uzaya fırlatılmaktadır. Bu gözlemler, demirden ağır elementlerin oluşumunu, şimdiye kadar sadece teorik olarak önerilen ve r-süreci çekirdek birleşmesi olarak bilinen, yüksek-yoğunluğa sahip yıldızsal nesnelerde gerçekleşen çekirdek birleşmeleriyle meydana geldiğini belirtmektedir.

Elde edilen veriler teoriyle inanılmaz şekilde uyum sağlıyor. Bu teorisyenler için bir zafer, LIGO-VIRGO olaylarının kesinlikle gerçek bir doğrulaması ve böyle hayret verici bir kilonova veri setine sahip olmak ESO için büyük bir ilerlemedir,” diye ekliyor Nature Gökbilim makalelerinden birinin başyazarı Stefano Covino.

ESO’nun gücü büyük ve karmaşık gökbilim projeleri ile başa çıkabilecek ve acil durumlu olaylarda, hemen harekete geçebilecek geniş bir aralıkta teleskop ve aygıtlara sahip olmasında yatıyor. Artık çoklu-dalgaboyu gökbiliminde yeni bir çağa başlıyoruz!” diye ekliyor makalelerden birinin başyazarı Andrew Levan.

Notlar

[1] LIGO–Virgo tespiti ile kaynağın alanı gökyüzünde yaklaşık 35 derece kareye kadar saptanmış oldu.

[2] Gökada sadece Ağustos akşamlarında gözlenebilirdi, sonrasında Güneş’e çok yakın olduğundan Eylül ayında gözlenemedi.

[3] Gözlemler VLT tesisindeki Birim Teleskop 2 (UT2) üzerindeki X-shooter tayfçekeri; Birim Teleskop 1 (UT1) üzerindeki Odak Daraltıcı ve Düşük Dağılımlı Tayfçeker 2 (FORS2) ve Nasmyth Uyarlamalı Optik Sistemi (NAOS) – Yakın Kırmızı-Ötesi Görüntüleyici ve Tayfçeker (CONICA) (NACO); Birim Teleskop 3 (UT3) üzerindeki Görünür Çoklu-Nesne Tayfçekeri (VIMOS) ve VLT orta-Kırmızı-Ötesi Görüntüleyici ve Tayfçeker (VISIR) ve Birim Teleskop 4 (UT4) üzerindeki Çoklu Birim Tayf Kâşifi (MUSE) ve Yüksek Duyarlıklı Geniş-alan K-Bant Görüntüleyici (HAWK-I) ile yapılmıştır. VST’de OmegaCAM ve VISTA’da VISTA Kırmızı-ötesi Kamera (VIRCAM) kullanılmıştır. ePESSTO programı kapsamında NTT’nin görünür ışık tayfları ESO Sönük Nesne Tayfçekeri ve Kamerası 2 (EFOSC2) ve kırmızı-ötesi tayfları ISAAC’in Oğlu (SOFI) tayfçekeri ile alınmıştır. MPG/ESO 2.2-metrelik teleskop gözlemleri ise Gama-Işın Patlaması Optik/Kırmızı-ötesi Dedektörü (GROND) ile yapılmıştır.

[4] Yeryüzü ile nötron yıldızı arasındaki 130 milyon ışık-yılı değerindeki görece küçük olan mesafe gözlemleri mümkün hale getirmiştir. Çünkü ilk dört kütleçekimsel dalga tespitindeki olaylar olan birleşen karadeliklere göre, birleşen nötron yıldızları daha zayıf kütleçekim dalgaları oluşturmaktadırlar.

[5] Bir çift sistemde bir nötron yıldızı diğeri etrafında dolandığı esnada kütleçekim dalgası yayarak enerji kaybederler. Yıldızlar yakınlaşmaya devam ederek sonunda bir araya gelirler ve yıldızsal kalıntılarının bir kısmı Einstein’ın ünlü E=mc2 eşitliğinde açıklandığı gibi kütleçekim dalgaları şeklinde şiddetli bir patlamayla enerjiye dönüşür.

Daha fazla bilgi

Bu araştırma bir dizi makale şeklinde NatureNature Astronomy ve Astrophysical Journal Letters dergilerinde yayımlanmak üzere sunulmuştur.

Araştırma ekibinde yer alan üyeler bu PDF dosyasında listelenmiştir.

Avrupa Güney Gözlemevi ESO, Avrupa'daki en önemli hükümetler-arası gökbilim kuruluşudur ve dünyanın en üretken gökbilim gözlemevidir. 16 ülke tarafından desteklenmektedir: Avusturya, Belçika, Brezilya, Çek Cumhuriyeti, Danimarka, Finlandiya, Fransa, Finlandiya, Almanya, İtalya, Hollanda, Polonya, Portekiz, İspanya, İsveç, İsviçre ve İngiltere. Tasarıma, inşaya ve önemli bilimsel keşiflere olanak sağlayan güçlü yer tabanlı gözlem faaliyetlerine odaklanan iddialı bir program yürütmektedir. ESO ayrıca gökbilim araştırmalarında teşvik edici ve düzenleyici bir dayanışma konusunda öncü bir rol oynamaktadır. ESO Şili'nin Atacama Çölü bölgesinde benzeri olmayan üç adet birinci sınıf gözlem yerleşkesi işletmektedir: La Silla, Paranal ve Chajnantor. ESO Paranal'da dünyanın en gelişmiş optik gökbilim gözlemevi olan Çok Büyük Teleskop'u (Very Large Telescope), ve iki tarama teleskopu işletmektedir. Kırmızı ötesi gözlem teleskopu VISTA dünyanın en büyük tarama teleskopudur ve VLT tarama teleskopu (VST) ise sadece görünür ışıkta gökyüzünü taramak için tasarlanan dünyanın en büyük teleskopudur. ESO var olan en büyük gökbilim projesi ve devrimsel gökbilim teleskopu ALMA'nın ana ortağıdır. ESO şu anda Paranal civarındaki Cerro Armazones’te 39-metre çaplı "gökyüzünü izleyen dünyanın en büyük gözü" olacak Avrupa Aşırı Büyük Teleskopu, E-ELT'yi inşa etmektedir.

ESO Basın Bültenlerinin çevirileri ESO Bilim Toplum Ağı’nda (ESON) bulunan ESO üyesi ve diğer ülkelerdeki bilim toplum uzmanları ve bilim iletişimcileri tarafından gerçekleştirilmektedir. ESON Türkiye çeviri ekibinde Orta Doğu Teknik Üniversitesi (Ankara) ve Çağ Üniversitesi – Uzay Gözlem ve Araştırma Merkezi’nden (Mersin) uzman kişiler yer almaktadır.

NSF tarafından desteklenen LIGO’nun işletimini Caltech ve MIT yapmakta ve Başlangıç ve Gelişmiş LIGO projelerini yürütmektedirler. İleri LIGO projelerinin finansmanı NSF ile birlikte projelere ciddi katkılar ve destek sunun Almanya (Max Planck Topluluğu), İngiltere (Bilim ve Teknoloji Tesisleri Konseyi) ve Avustralya (Avustralya Araştırma Konseyi) tarafından sağlanmaktadır. LIGO Bilimsel İşbirliğine dünya genelinde 1200’den fazla bilim insanı katılım sağlamaktadır ve bunlar arasında GEO İşbirliği’de yer almaktadır. Diğer ortaklar bu bağlantıda listelenmiştir: http://ligo.org/partners.php.

Virgo işbirliğinde 20 farklı Avrupalı araştırma grubundan gelen 280’den fazla fizikçi ve mühendis bulunmaktadır: Fransa Ulusal Bilimsel Araştırma Merkezi’nden (CNRS) altı; İtalya Ulusal Çekirdek Fiziği Enstitüsü’nden sekiz, Hollanda Nikhef’ten, Macaristan’daki MTA Wigner RCP’den; Polonya’daki POLGRAW grubundan; İspanya’daki Valencia Üniversitesi’nden ve CNRS, INFN ve Nikhef tarafından finanse edilen İtalya, Pisa yakınlarında Virgo dedektörüne ev sahipliği yapan Avrupa Kütleçekim Gözlemevi EGO laboratuvarından iki ekip.

Bağlantılar

  • Ekip üyeleri
  • SSS (PDF dosyası, 184 KB)
  • Bilgi notu (PDF dosyası, 105 KB)
  • Bilimsel makale 1: “Spectroscopic identification of r-process nucleosynthesis in a double neutron star merger”, by E. Pian et al. in Nature. (PDF dosyası, 196 KB)
  • Bilimsel makale 2: “The emergence of a lanthanide-rich kilonova following the merger of two neutron stars”, by N. R. Tanvir et al. in Astrophysical Journal Letters (PDF dosyası, 843 KB)
  • Bilimsel makale 3: “The electromagnetic counterpart to a gravitational wave source unveils a kilonova”, by S. J. Smartt et al. in Nature (PDF dosyası, 9 MB)
  • Bilimsel makale 4: “The unpolarized macronova associated with the gravitational wave event GW170817”, by S. Covino et al. in Nature Astronomy (PDF dosyası, 230 KB)
  • Bilimsel makale 5: “The Distance to NGC 4993 — The host galaxy of the gravitational wave event GW17017”, by J. Hjorth et al. in Astrophysical Journal LettersPaper 6: “The environment of the binary neutron star merger GW170817”, by A. J. Levan et al. in Astrophysical Journal Letters (PDF dosyası, 2.4 MB)
  • Bilimsel makale 6: “The environment of the binary neutron star merger GW170817”, by A. J. Levan et al. in Astrophysical Journal Letters (PDF dosyası, 2.6 MB)
  • LIGO basın bülteni

İletişim

Arif Solmaz
Çağ Üniversitesi, Uzay Gözlem ve Araştırma Merkezi
Mersin, Türkiye
Tel: +903246514800 (1250)
Cep: 05386142938
E-posta: arif.solmaz@gmail.com

Stephen Smartt
Queen’s University Belfast
Belfast, United Kingdom
Tel: +44 7876 014103
E-posta: s.smartt@qub.ac.uk

Elena Pian
Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF)
Bologna, Italy
Tel: +39 051 6398701
E-posta: elena.pian@inaf.it

Andrew Levan
University of Warwick
Coventry, United Kingdom
Tel: +44 7714 250373
E-posta: A.J.Levan@warwick.ac.uk

Nial Tanvir
University of Leicester
Leicester, United Kingdom
Tel: +44 7980 136499
E-posta: nrt3@leicester.ac.uk

Stefano Covino
Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF)
Merate, Italy
Tel: +39 02 72320475
Cep: +39 331 6748534
E-posta: stefano.covino@brera.inaf.it

Marina Rejkuba
ESO Head of User Support Department
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6453
E-posta: mrejkuba@eso.org

Richard Hook
ESO Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6655
Cep: +49 151 1537 3591
E-posta: rhook@eso.org

Connect with ESO on social media

Bu bir ESO Basın Bülteni çevirisidir eso1733.

Görüntüler

Artist’s impression of merging neutron stars
Artist’s impression of merging neutron stars
sadece İngilizce
VIMOS image of galaxy NGC 4993 showing the visible-light counterpart to a merging neutron star pair
VIMOS image of galaxy NGC 4993 showing the visible-light counterpart to a merging neutron star pair
sadece İngilizce
Composite of images of NGC 4993 and kilonova from many ESO instruments
Composite of images of NGC 4993 and kilonova from many ESO instruments
sadece İngilizce
VLT/MUSE image of the galaxy NGC 4993 and associated kilonova
VLT/MUSE image of the galaxy NGC 4993 and associated kilonova
sadece İngilizce
Mosaic of VISTA images of NGC 4993 showing changing kilonova
Mosaic of VISTA images of NGC 4993 showing changing kilonova
sadece İngilizce
Light curve of kilonova in NGC 4993
Light curve of kilonova in NGC 4993
sadece İngilizce
The changing brightness and colour of the kilonova seen in NGC 4993
The changing brightness and colour of the kilonova seen in NGC 4993
sadece İngilizce
GROND image of kilonova in NGC 4993
GROND image of kilonova in NGC 4993
sadece İngilizce
The sky around the galaxy NGC 4993
The sky around the galaxy NGC 4993
sadece İngilizce
X-shooter spectra montage of kilonova in NGC 4993
X-shooter spectra montage of kilonova in NGC 4993
sadece İngilizce
VIMOS image of galaxy NGC 4993 showing the visible-light counterpart to a merging neutron star pair (annotated)
VIMOS image of galaxy NGC 4993 showing the visible-light counterpart to a merging neutron star pair (annotated)
sadece İngilizce
The galaxy NGC 4993 in the constellation of Hydra
The galaxy NGC 4993 in the constellation of Hydra
sadece İngilizce
VST image  of kilonova in NGC 4993
VST image of kilonova in NGC 4993
sadece İngilizce
Hubble observes first kilonova
Hubble observes first kilonova
sadece İngilizce
Spectral coverage of instruments at ESO used to observe NGC 4993
Spectral coverage of instruments at ESO used to observe NGC 4993
sadece İngilizce
Artist's impression of a kilonova explosion
Artist's impression of a kilonova explosion
sadece İngilizce
Artist’s impression of merging neutron stars
Artist’s impression of merging neutron stars
sadece İngilizce
Composite of images of NGC 4993 and kilonova
Composite of images of NGC 4993 and kilonova
sadece İngilizce
Artist’s impression of merging neutron stars
Artist’s impression of merging neutron stars
sadece İngilizce
Virgo helps localise gravitational-wave signals
Virgo helps localise gravitational-wave signals
sadece İngilizce
GW170817: a global astronomy event
GW170817: a global astronomy event
sadece İngilizce
Cataclysmic collision
Cataclysmic collision
sadece İngilizce

Videolar

ESOcast 133: ESO Telescopes Observe First Light from Gravitational Wave Source
ESOcast 133: ESO Telescopes Observe First Light from Gravitational Wave Source
sadece İngilizce
Neutron star merger animation ending with kilonova explosion
Neutron star merger animation ending with kilonova explosion
sadece İngilizce
Changing colour time-lapse from VISTA
Changing colour time-lapse from VISTA
sadece İngilizce
Animation of spectra of kilonova in NGC 4993
Animation of spectra of kilonova in NGC 4993
sadece İngilizce
Time-lapse sequence of kilonova images and spectra
Time-lapse sequence of kilonova images and spectra
sadece İngilizce
Zooming in on the kilonova in NGC 4993
Zooming in on the kilonova in NGC 4993
sadece İngilizce
Localization of source
Localization of source
sadece İngilizce
Neutron star merger seen in gravity and matter
Neutron star merger seen in gravity and matter
sadece İngilizce
Last dance of neutron star pair
Last dance of neutron star pair
sadece İngilizce
Waveforms and chirp
Waveforms and chirp
sadece İngilizce
ESO Press Conference on 16 October 2017
ESO Press Conference on 16 October 2017
sadece İngilizce
Summary of ESO Press Conference on 16 October 2017
Summary of ESO Press Conference on 16 October 2017
sadece İngilizce

Ayrıca görüntüleyin...