eso1917tr — Bilim Bülteni

Nötron Yıldızı Çarpışmasıyla İlk Kez Bir Ağır Element Oluşumu Tespiti

Havai fişeklerde kullanılan bir element olan stronsiyum uzayda ilk kez ESO teleskoplarının takip gözlemleriyle tespit edildi

23 Ekim 2019

Stronsiyum ağır elementi uzayda ilk kez iki nötron yıldızının birleşmesinden sonra yeni oluşmuş bir şekilde tespit edildi. Bulgular ESO’nun Çok Büyük Teleskop’u (VLT) üzerindeki X-shooter tayfölçeri ile gözlendi ve bugün Nature dergisinde yayımlandı. Tespit, Evren’deki ağır elementlerin nötron yıldızlarının birleşmesiyle ortaya çıkabileceğini onaylarken, kimyasal elementlerin oluşumundaki eksik bir halkayı da tamamlamış oluyor.

2017 yılında Yeryüzü’ne ulaşan kütleçekim dalgalarının tespit edilmesinden sonra, ESO, aralarında VLT’nin de yer aldığı Şili’deki teleskoplarını GW170818 adı verilen, nötron yıldızı birleşmesi görülen bir kaynağa yönlendirdi. Gökbilimciler eğer nötron yıldızı çarpışmalarında ağır elementler oluşuyorsa, tespit edilen kilonova – birleşme sonrası gerçekleşen patlama – içinde bu elementlere dair izler olabileceğinden şüphelendi.

GW170817 birleşmesinden sonra, ESO’nun bir dizi teleskopu  ortaya çıkan kilonova patlamasını  geniş bir dalgaboyu aralığında görüntülemeye başladı. X-shooter özellikle mor-ötesinden yakın kırmızı-ötesine kadar bir dizi tayf ölçümü gerçekleştirdi.  Bu tayfaların başlangıç analizleri kilonova içerisinde ağır elementlerin varlığına işaret etse de gökbilimciler şimdiye kadar tekil olarak elementlerin konumlarını tespit edemediler.

Birleşmenin gerçekleştiği 2017 tarihli verileri tekrar analiz ettiğimizde, bu patlama içinde stronsiyum adı verilen bir ağır elementin izinin olduğunu tespit edebiliyoruz, bu da nötron yıldızı çarpışmalarının Evren’de bu ağır elementi oluşturduğuna işaret ediyor,” diyor Danimarka Kopenhag Üniversitesi’nden baş yazar Darach Watson. Dünya’da  stronsiyum toprakta doğal olarak bulunmakta ve belirli mineraller içinde yoğunlaşmaktadır. Tuz halindeki türleri havai fişeklere parlak kırmızı rengi vermek için kullanılmaktadır.

Gökbilimciler 1950’lerden beri elementleri meydana getiren fiziksel süreçleri biliyor. Takip eden on yıllarda bu temel nükleer işleyişlerin her birine dair kozmik adresleri ortaya çıkardılar, biri dışında. “Bu on yıllarca süren elementlerin kökenini tespit etme macerasında son aşama,” diyor Watson. “Artık elementleri oluşturan süreçlerin çoğunlukla sıradan yıldızlarda, süpernova patlamalarında ya da yaşlı yıldızların dış katmanlarında gerçekleştiğini biliyoruz. Ancak şimdiye kadar  hızlı nötron yakalama olarak bilinen, periyodik tablodaki ağır elementlerin oluştuğu, keşfedilmeyen sürecin nihai konumunu bilmiyorduk.

Hızlı nötron yakalama süreci atom çekirdeklerinin çok ağır elementlerin oluşabilmesi için gereken sürede nötronları yakalamasıdır. Çoğu element yıldızların merkezinde üretiliyor olsa da, stronsiyum gibi demirden daha ağır elementlerin oluşması için çok sayıda serbest nötronun bulunduğu aşırı sıcak ortamlar gereklidir. Hızlı nötron yakalama süreci atomların çok sayıda nötronla bombardıman edildiği aşırı uç ortamlarda doğal bir şekilde gerçekleşmektedir.

İlk kez, yeni ortaya çıkan maddenin bir nötron yıldızı birleşmesinde, nötron yakalama yöntemiyle oluştuğunu doğrudan ilişkilendirebiliyoruz ve nötron yıldızlarının nötronlardan oluştuğunu onaylayarak uzun süredir tartışılan hızlı nötron yakalama işlemini bu tür birleşmelere bağlıyoruz,” diyor çalışmada önemli role sahip olan Heidelberg, Max Planck Gökbilim Enstitüsü’nden Camilla Juul Hansen.

Bilim insanları nötron yıldızı birleşmeleri ve kilonovaları yeni yeni daha iyi anlamaya başlıyor. Bu yeni olguların sınırlı anlayışı ve patlamanın VLT’deki X-shooter ile alınan tayfındaki diğer karmaşıklıklar nedeniyle, gökbilimciler elementleri şimdiye kadar tekil olarak tespit edemediler.

Stronsiyumu olaydan hemen sonra görebileceğimiz fikri aklımıza geldi. Ancak, bunun o kadar da kolay olmadığını anladık. Bu zorluğun nedeni, periyodik tablodaki ağır elementlerin tayftaki görünümleri hakkında epeyce eksik olan bilgimizdi,” diyor araştırma makalesindeki anahtar yazarlardan biri olan Kopenhag Üniversitesi’nden Jonatan Selsing.

Kütleçekim dalgalarının tespit edildiği beşinci olay olan GW170817 birleşmesi NSF’nin ABD’deki Lazer Girişimölçer Kütleçekimsel-Dalga Gözlemevi (LIGO) ile İtalya’daki Virgo Girişimölçeri sayesinde mümkün olmuştur. NGC 4993 gökadasında yer alan birleşme, Dünya üzerindeki teleskoplarla görünür karşılığı tespit edilen ilk ve şimdiye kadar ki tek kütleçekimsel dalga kaynağıdır.

LIGO, Virgo ve VLT’nin birleştirilen çabaları sayesinde nötron yıldızlarının ve patlayıcı birleşmelerinin içsel işleyişi hakkında şimdiye kadar ki en net anlayışa sahibiz.

Daha fazla bilgi

Bu araştırma Nature dergisinin 24 Ekim 2019 tarihli sayısında yayımlanmak üzere sunulmuştur.

Araştırma ekibinde D. Watson (Niels Bohr Institute & Cosmic Dawn Center, University of Copenhagen, Denmark), C. J. Hansen (Max Planck Institute for Astronomy, Heidelberg, Germany), J. Selsing (Niels Bohr Institute & Cosmic Dawn Center, University of Copenhagen, Denmark), A. Koch (Center for Astronomy of Heidelberg University, Germany), D. B. Malesani (DTU Space, National Space Institute, Technical University of Denmark, & Niels Bohr Institute & Cosmic Dawn Center, University of Copenhagen, Denmark), A. C. Andersen (Niels Bohr Institute, University of Copenhagen, Denmark), J. P. U. Fynbo (Niels Bohr Institute & Cosmic Dawn Center, University of Copenhagen, Denmark), A. Arcones (Institute of Nuclear Physics, Technical University of Darmstadt, Germany & GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung, Darmstadt, Germany), A. Bauswein (GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung, Darmstadt, Germany & Heidelberg Institute for Theoretical Studies, Germany), S. Covino (Astronomical Observatory of Brera, INAF, Milan, Italy), A. Grado (Capodimonte Astronomical Observatory, INAF, Naples, Italy), K. E. Heintz (Centre for Astrophysics and Cosmology, Science Institute, University of Iceland, Reykjavík, Iceland & Niels Bohr Institute & Cosmic Dawn Center, University of Copenhagen, Denmark), L. Hunt (Arcetri Astrophysical Observatory, INAF, Florence, Italy), C. Kouveliotou (George Washington University, Physics Department, Washington DC, USA & Astronomy, Physics and Statistics Institute of Sciences), G. Leloudas (DTU Space, National Space Institute, Technical University of Denmark, & Niels Bohr Institute, University of Copenhagen, Denmark), A. Levan (Department of Physics, University of Warwick, UK), P. Mazzali (Astrophysics Research Institute, Liverpool John Moores University, UK & Max Planck Institute for Astrophysics, Garching, Germany), E. Pian (Astrophysics and Space Science Observatory of Bologna, INAF, Bologna, Italy) yer almaktadır.

Avrupa Güney Gözlemevi ESO, Avrupa'daki en önemli hükümetler-arası gökbilim kuruluşudur ve dünyanın en üretken gökbilim gözlemevidir. 16 Üye Ülke: Avusturya, Belçika, Çekya, Danimarka, Finlandiya, Fransa, Finlandiya, Almanya, İtalya, Hollanda, Polonya, Portekiz, İrlanda, İspanya, İsveç, İsviçre ve İngiltere ile ev sahibi Şili ve stratejik ortak Avustralya tarafından desteklenmektedir. 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.

 

Bağlantılar

İletişim

Arif Solmaz
Çağ Üniversitesi - Uzay Gözlem ve Araştırma Merkezi
Mersin, Türkiye
Tel: +90 324 651 48 00 (1315)
E-posta: arifscag@gmail.com

Darach Watson
Cosmic Dawn Center (DAWN), Niels Bohr Institute, University of Copenhagen
Copenhagen, Denmark
Cep: +45 24 80 38 25
E-posta: darach@nbi.ku.dk

Camilla J. Hansen
Max Planck Institute for Astronomy
Heidelberg, Germany
Tel: +49 6221 528-358
E-posta: hansen@mpia.de

Jonatan Selsing
Cosmic Dawn Center (DAWN), Niels Bohr Institute, University of Copenhagen
Copenhagen, Denmark
Cep: +45 61 71 43 46
E-posta: jselsing@nbi.ku.dk

Bárbara Ferreira
ESO Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6670
E-posta: pio@eso.org

Connect with ESO on social media

Bu bir ESO Basın Bülteni çevirisidir eso1917.

Bülten Hakkında

Bülten No.:eso1917tr
Adı:GW170817
Tür:Early Universe : Star : Evolutionary Stage : Neutron Star
Facility:Very Large Telescope
Instruments:X-shooter
Science data:2019Natur.574..497W

Görüntüler

Artist’s impression of strontium emerging from a neutron star merger
Artist’s impression of strontium emerging from a neutron star merger
sadece İngilizce
X-shooter spectra montage of kilonova in NGC 4993
X-shooter spectra montage of kilonova in NGC 4993
sadece İngilizce
The galaxy NGC 4993 in the constellation of Hydra
The galaxy NGC 4993 in the constellation of Hydra
sadece İngilizce
The sky around the galaxy NGC 4993
The sky around the galaxy NGC 4993
sadece İngilizce

Videolar

ESOcast 210 Light: First identification of a heavy element born from neutron star collision
ESOcast 210 Light: First identification of a heavy element born from neutron star collision
sadece İngilizce
Neutron star merger animation and elements formed in these events
Neutron star merger animation and elements formed in these events
sadece İngilizce
Animation of spectra of kilonova in NGC 4993
Animation of spectra of kilonova in NGC 4993
sadece İngilizce

Ayrıca görüntüleyin...