Kozmik Işınların Gizemli Kökenleri İçin İpuçları

ESO’nun Çok Büyük Teleskopu (VLT) ile gerçekleştirilen bin yıllık süpernova kalıntısına ait oldukça ayrıntılı yeni gözlemler kozmik ışınların kökenlerine dair ipuçlarını gözler önüne serdi. Gözlemler ilk kez süpernova kalıntısındaki hızları yüksek parçacıkların kozmik ışınları oluşturan öncül parçacıklar olabileceğini gözler önüne serdi. Sonuçlar Science dergisinin 14 Şubat 2013 tarihli sayısında yayınlandı.


1006 yılında güney gökküresinde yeni bir yıldız görüldü ve tüm dünya da kayıt altına alındı. Venüs gezegeninden birkaç kat daha parlaktı ve hatta ay ışığı ile kıyaslanabilir ölçekteydi. Maksimum ışık yaydığı anda oldukça parlaktı, gündüz süresince de görülüyor, hatta gölge yapıyordu. Son zamanlarda gökbilimciler bu süpernovanın bölgesini tespit ederek SN 1006 adını verdiler. Ayrıca güney gökküresi takımyıldızlarından Kurt doğrultusunda bu geniş patlamaların kalıntılarını oluşturan genişleyen ve parıldayan bir disk maddesi buldular.

Uzun süredir bu tür süpernova kalıntılarında kozmik ışınların — ışık hızına yakın hızlarda ilerleyen Güneş Sistemi dışında üretilen çok yüksek enerjili parçacıklar — oluştukları düşünülüyordu. Ancak şimdiye kadar bunun nasıl gerçekleştiği uzun süredir çözülemeyen bir gizem gibiydi.

Sladjana Nikolić (Max Planck Gökbilim Enstitüsü, Heidelberg, Almanya [1]) liderliğindeki bir gökbilimciler ekibi bin yıllık süpernova kalıntısı SN 1006’ya daha önce olmadığı kadar ayrıntılı bir şekilde bakmak için VLT üzerindeki VIMOS aygıtını kullandılar.

Süpernova tarafından çok yüksek hızlarda durağan yıldızlararası ortama — şok cephesi — aktarılan maddeye ne olduğunu araştırmak istiyorlardı. Genişleyen yüksek hızlı şok cephesi ses üstü hızda ilerleyen süpersonik uçağın meydana getirdiği ses patlamasına benzerdir, ve bir kozmik parçacık hızlandırıcısına doğal bir adaydır. İlk kez araştırma ekibi bir noktada sadece şok maddesi hakkında bilgi etmekle kalmadı, aynı zamanda gazın özelliklerini ve bunların şok cephesi ile karşılaştıklarında nasıl değişime uğradıklarını gösteren bir harita da üretmiş oldu. Bu uzun süredir devam eden gizem hakkında hayati bilgiler sağladı.

Sonuçlar şaşırtıcı idi — bulgulara göre şok bölgesindeki gaz içerisinde hareket eden çok hızlı oldukça fazla proton bulunuyordu [2]. Kaldı ki bunlar yüksek-enerjili kozmik ışınların kendisinde beklenmiyordu, “köken parçacıklar” olarak bulunabilirlerdi, daha sonra olağanüstü yüksek enerjilere ulaşmak için şok cephesindeki madde ile etkileşmeleri ve kozmik ışınlar olarak uzaya savrulmaları gerekiyordu.

Nikolić şöyle açıklıyor: “İlk kez bir süpernova şok cephesinin içerisinde ve çevresinde neler olup bittiğini detaylı olarak inceleme şansı bulduk. Şok cephesinin hemen arkasında enerji taşıyan protonlar ile ısıtılan bir bölgeye dair kanıtlara rastladık.” Araştırmada süpernova kalıntılarının şok cephelerinin özelliklerini bu şekilde detaylı olarak çalışmak için ilk kez toplam alan tayfölçeri [3] kullanıldı. Ekip şimdi bu yöntemi diğer kalıntılar için de kullanmak istiyor.

Max Planck Gökbilim Enstitüsü’nden yardımcı yazar Glenn van de Ven ise şunları söylüyor: “Bu tür yeni gözlemsel yaklaşımlar kozmik ışınların süpernova kalıntılarında nasıl oluştukları bilmecesini çözmek için anahtar bir yöntem olabilir.”

Notlar

[1] Yeni kanıt Sladjana Nikolić (Max Planck Gökbilim Enstitüsü) tarafından Heidelberg Üniversitesi’nde devam ettirdiği doktora tezinin bir parçası olarak yapılan veri analizi sırasında ortaya çıktı.

[2] Bu protonlara içerisinde bulunduklar maddenin sıcaklığından beklenen hızın çok üstünde hareket ettikleri için supra-termal adı veriliyor.

[3] Bu VIMOS’un toplam alan birimi adlı özelliği ile gerçekleştirildi, burada kayıt edilen her pikseldeki ışık ayrı ayrı bileşenlerine ayrılarak her bir tayf kendi arasında kayıt edilmektedir. Daha sonra bu tayf tekil olarak analiz edilerek oluşturulan nesnenin her bir kısmına ait kimyasal özellikler ve hızların bir haritası oluşturulmaktadır.