Evrendeki Doğal Parçacık Hızlandırıcılar

DESY, Science Communication Lab

Sonuçları Nature Astronomy dergisinde yayımlanan araştırmada bilim insanları yaklaşık 15.000 ışık yılı uzağımızdaki gaz bulutundan gama ışınları yayıldığını tespit etti. Gaz bulutundan gelen sinyallerin “ritminin”, 100 ışık yılı ötedeki bir kara delik ile uyumlu olduğu belirlendi.

Uluslararası bir araştırma grubu, Arecibo Gözlemevi ve NASA'nın Fermi Gama Işını Uzay Teleskobu’ndan elde edilen verileri kullanarak SS 433 olarak bilinen mikrokuasar sistemini inceledi. Kartal Takımyıldızı’nda yer alan SS 433 sistemi 15.000 ışık yılı uzağımızda.

Kuasarlar evrendeki en parlak cisimlerdir. Kuasarların küçük ölçekteki benzerleri olan mikrokuasarlar kara delik gibi yoğun bir kaynak ve onun çevresindeki bir yıldızdan oluşan ikili sistemlerdir. Mikrokuasarlar evrenin doğal parçacık hızlandırıcıları olarak da bilinir. 

Keşfedilen ilk mikrokuasar olan SS 433 sistemi, kütlesi Güneş’in kütlesinin 10-20 katı büyüklüğünde bir kara delik ve kütlesi Güneş’in kütlesinin yaklaşık 30 katı olan bir yıldızdan oluşuyor. Her iki cisim birbirinin etrafında dolanırken kara delik süper dev yıldızdan madde çekiyor. Yıldızdan çekilen madde kara deliğin etrafında bir disk oluşturuyor.

Kuasarlar güçlü bir şekilde madde püskürtebilir. Belirli bir doğrultuda hareket eden ve son derece yüksek hızlara ulaşabilen parçacıklardan oluşan bu parçacık demeti “jet” olarak isimlendirilir. Jeti oluşturan yüksek hızlı parçacıklar ve güçlü manyetik alan X-ışınlarının ve gama ışınlarının yayılmasına neden olur. Ancak jet sabit bir doğrultuda hareket etmez. Yalpalayarak dönen bir topaç gibi devinim (presesyon) hareketi yapar. SS 433 sisteminden yayılan jetin periyodu ise 162 gün. Yani bir turunu 162 günde tamamlıyor.

Sol üstte SS 433'ün 10 Aralık 2001 tarihinde Chandra Uzay Teleskobu ile alınmış görüntüsü yer alıyor. Sağ altta ise ikili sisteme ait bir çizim görülüyor.

Araştırmacılar aynı zamanda SS 433 sisteminden 100 ışık yılı uzaklıktaki kozmik gaz bulutundan gelen gama ışını sinyallerinin periyodik olduğunu tespit etti. Gama ışını yayılımının periyodu ise SS 433 jetinin devinim periyodu ile aynı. Bu “ritim” uyumunun nedeni, gaz bulutundan yayılan gama ışını yayılımının enerjisini SS 433 mikrokuasarından alması olabilir. Ancak mikrokuasarın gaz bulutuna nasıl enerji sağladığı bilinmiyor. Kara deliğin yakınlarında oluşan protonlar gaz bulutuyla etkileştiğinde gama ışınlarının yayılmasına neden olabilir.

Kuasarlardan yayılan jet yapılarının içeriği tam olarak bilinmiyor. Çünkü doğrudan tespit edilmeleri hayli güç. Bu yapılar ancak tayf analizi ile incelenebiliyor. Görünen o ki evredeki parçacık hızlandırıcıların kendi doğaları hakkında bize söyleyeceği çok şey var.

Kaynak:

• Li, J. ve ark., “Gamma-ray heartbeat powered by the microquasar SS 433”, Nature, 2020.

Yazar Hakkında: