Samanyolu Galaksisi’nde Güçlü Bir Kozmik Hızlandırıcı Bulunduğu Doğrulandı
Bilim insanları, galaksimizde en yüksek enerjili protonları üreten bir hızlandırıcı tespit etti; bu bulgu, yıldızlar arasındaki boşluğu dolduran hızlı hareket eden parçacıkların doğasını aydınlatabilir.
Samanyolu galaksisi boyunca , yüklü parçacıklar, Dünya’da inşa edilen en güçlü hızlandırıcıların bile ulaşamayacağı enerjilerle uzayda hızla hareket eder. Kozmik ışınlar olarak bilinen bu parçacıklar, çoğunlukla protonlardan ve daha az sayıda elektrondan oluşur.
Bazıları, İsviçre ve Fransa sınırına yakın Büyük Hadron Çarpıştırıcısı’nın (LHC) hızlandırdığı parçacıklardan daha fazla enerji taşır; oysa bu makine protonları ışık hızına yakın bir hıza ulaştırır.
Hiroşima Üniversitesi liderliğindeki uluslararası bir grup, kozmik ışın protonlarını en yüksek enerjilere hızlandırabilen bir galaktik kaynağı kesin olarak belirledi.
Araştırmacılar, Dünya’daki ve uzaydaki üç büyük tesisten elde edilen gözlemleri birleştirerek, LHAASO J1912+1014u adı verilen nesnenin doğasını ortaya koydu. Bu sonuç, yıldızlar arasındaki uzayda hareket eden ve Samanyolu’ndaki süreçleri etkileyen enerjik parçacıkların kökenini ve davranışını açıklamaya yardımcı olabilir.
Bir kaynak PeVatron eşiğini aşıyor.
Hiroşima Üniversitesi Hiroşima Astrofizik Bilim Merkezi’nde doçent olan ve çalışmanın ilk ve sorumlu yazarı Tsunefumi Mizuno, “Bu muazzam enerji, kozmik ışınları astronomi ve astrofizikte önemli kılıyor” dedi.
Bu enerjilerin elektron volt cinsinden ölçüldüğünü açıkladı; bu, bir elektronun durgun halden hareket ettiğinde ve elektriksel potansiyelini bir volt artırdığında kazandığı enerjidir.
“Galaktik kozmik ışınların en yüksek enerjisi bir katrilyon (10¹⁵) elektron volta veya bir peta elektron volta (PeV) ulaşabilir ve hatta aşabilir. Bu PeV seviyesinin üzerinde bir kozmik ışın proton hızlandırıcısı, yani bir proton PeVatron bulmak, modern astrofiziğin en heyecan verici konularından biridir ve biz daha önce LHAASO J1912+10¹⁴u olarak bilinen böyle bir nesneyi tespit ettik.”
1990 yılından bu yana, Japonya ve Çin öncülüğünde yürütülen Tibet AS gama deneyi ve ardından Çin’in Büyük Yüksek İrtifa Hava Duşu Gözlemevi (LHAASO), 0,1 PeV’nin üzerinde düzinelerce gama ışını kaynağı tespit etti. Bunlar arasında LHAASO J1912+1014u da bulunuyordu.
Gama ışınları, elektromanyetik radyasyonun en enerjik biçimidir ve kozmik ışınların hızlandırıldığı yerlerde üretilebilirler. Enerjileri tipik olarak onları oluşturan kozmik ışın parçacıklarının enerjilerinin yaklaşık onda biridir; bu da PeV altı gama ışınlarının kaynaklarını olası PeVatron adayları haline getirir.
Daha önceki çalışmalar, LHAASO J1912+1014u’nun bir pulsar rüzgarı bulutsusu veya büyük bir yıldız patlamasının başka bir kalıntısı olabileceğini öne sürmüştü.
Mizuno, “Ancak, Tibet AS gama ve LHAASO deneylerinden elde edilen veriler tek başına proton PeVatron’ları net bir şekilde tanımlayamaz çünkü PeV kozmik ışın elektronları daha düşük enerjili gama ışınları da üretebilir,” diyerek deneylerin görüntü çözünürlüğünün sınırlı olduğunu ve bu nedenle araştırmacıların bir proton PeVatron’u doğrulamak için yeterince derinlemesine inceleme yapamadıklarını açıkladı.
Üç gözlemevi eksik kanıtları sağlıyor.
Diğer gözlemevleri, proton ve elektron ivmelenmesi arasında ayrım yapmak için gerekli bilgileri toplamıştı. Bunlar arasında, enstrüman geliştirme ve işletiminde Hiroşima Üniversitesi’nin de yer aldığı NASA’nın Fermi Geniş Alan Teleskobu (Fermi-LAT), Japonya’nın Nobeyama 45 metrelik teleskobuyla (FUGIN) gerçekleştirilen FOREST Tarafsız Galaktik Düzlem Görüntüleme araştırması ve NASA’nın Chandra X-ışın Gözlemevi yer alıyordu.
LHAASO J1912+1014u, 2024 yılında Kartal takımyıldızında, Yaz Üçgeni’ni oluşturan üç yıldızdan biri olan Altair’in yakınında keşfedildi. Gökbilimciler başlangıçta bu cismi bir süpernova kalıntısı olarak değerlendirdiler, ancak 100 TeV’yi aşan emisyonlar tespit edildikten sonra bu yorum değişti.
Mizuno, “Çok sayıda deneyden elde edilen verilerle LHAASO J1912+1014u’yu ayrıntılı olarak inceledik,” dedi. Deneylerin radyo dalgalarından gama ışınlarına kadar geniş bir dalga boyu aralığında veri sağladığını ve bu sayede kapsamlı çok dalga boylu modelleme ile bu geniş kapsamlı araştırmanın yapılabildiğini belirtti.
Fermi-LAT, yaklaşık bir gigaelektronvolt (GeV), yani bir milyar elektron volta eşdeğer enerjiye sahip gama ışınlarını ölçtü. Chandra daha düşük enerjili X-ışını gözlemleri sağlarken, FUGIN ise daha da düşük enerjili radyo emisyonlarını izledi.
Bu ölçümler, LHAASO ve diğer cihazlardan elde edilen teraelektronvolt (TeV) gözlemleriyle birleştirildiğinde, araştırmacılar kaynağı geniş bir enerji aralığında yeniden oluşturabildiler ve rakip açıklamaları test edebildiler.
Üç ipucu proton ivmelenmesini tanımlıyor.
Üç kanıt, bir proton PeVatron’a işaret ediyordu. Birincisi, gama ışını emisyonu, 100 trilyon elektron volttan 400 milyon elektron volta kadar sürekli olarak uzanıyordu. Mizuno’ya göre, bu emisyonun şekli ve aralığı, enerji açısından bir elektron hızlandırıcı olasılığını düşük kılıyordu.
İkinci olarak, GeV gama ışını haritası, FUGIN radyo gözlemlerinde ölçülen yıldızlararası gazın dağılımını yakından takip etti. Yüksek enerjili protonlar çevredeki gazla çarpıştığında ve gama ışınları ürettiğinde bu bağlantı beklenir.
Üçüncüsü, Chandra yalnızca çok zayıf, yaygın X-ışını emisyonu tespit etti. Yüksek enerjili elektronlardan oluşan güçlü bir popülasyonun daha güçlü X-ışınları üretmesi beklenirdi, bu nedenle bunların yokluğu proton ivmelenmesini daha da destekledi.
“Bu araştırma bir ekip çalışmasının ürünüdür. Eski bir Japon atasözü der ki: ‘Tek bir ok kolay kırılır, ama üç ok bir araya getirildiğinde kırılmaz’” dedi Mizuno. “Bu çalışmada, üç ok – Fermi-LAT GeV gama ışını verileri, FUGIN radyo verileri ve Chandra X-ışını verileri – ayrıntılı çok dalga boylu modelleme yoluyla bir araya getirilerek, hedefimiz LHAASO J1912+1014u’nun bir kozmik ışın proton PeVatronu olduğu ortaya çıkarıldı.”
Mizuno, nesneyi bir proton PeVatron olarak tanımlamanın ötesinde, analizin hızlandırılan parçacıkların özelliklerini de ortaya çıkardığını ve bu bilgilerin kaynağın kendisini anlamak için gerekli olduğunu vurguladı. Samanyolu’nda düzinelerce başka olası proton PeVatron bulunuyor ve araştırmacılar şimdi bu adayları sistematik olarak incelemeyi planlıyor.
Derleyen: Feyza ÇETİNKOL
Kaynak: Samanyolu Galaksisi’nde Güçlü Bir Kozmik Hızlandırıcı Bulunduğu Doğrulandı
Bilim İnsanları Samanyolu’nun Dengesini Bozan Antik Galaktik Çarpışmayı Keşfetti
/Samanyolu Galaksisi’nde Güçlü Bir Kozmik Hızlandırıcı Bulunduğu Doğrulandı/