Gökbilimciler, altın gibi en ağır elementlerin kozmik kökenlerini onlarca yıldır belirlemeye çalışıyor. Şimdi, arşiv uzay görevi verilerinde ortaya çıkarılan bir sinyale dayanan yeni bir araştırma, potansiyel bir ipucuna işaret ediyor olabilir: magnetarlar veya yüksek derecede manyetize edilmiş nötron yıldızları.

CNN'de yer alan habere göre, Bilim insanları, hidrojen ve helyum gibi daha hafif elementlerin ve hatta az miktarda lityumun, 13,8 milyar yıl önce büyük patlamanın evreni yaratmasından sonra var olduğunu düşünüyor. Daha sonra patlayan yıldızlar demir gibi daha ağır elementleri serbest bıraktı ve bu elementler yeni doğan yıldızlara ve gezegenlere dahil oldu. Ancak demirden daha ağır olan altının evrendeki dağılımı astrofizikçiler için bir gizem teşkil etti.

Salı günü The Astrophysical Journal Letters'da yayımlanan çalışmanın baş yazarı ve New York City'deki Columbia Üniversitesi'nde fizik doktora öğrencisi olan Anirudh Patel, yaptığı açıklamada, "Evrendeki karmaşık maddenin kökeni açısından oldukça temel bir soru," dedi. "Aslında çözülememiş eğlenceli bir bulmaca.” Daha önce kozmik altın üretimi sadece nötron yıldızı çarpışmalarıyla ilişkilendirilmişti. Gökbilimciler 2017'de iki nötron yıldızı arasında bir çarpışma gözlemlediler. Bu kataklizmik çarpışma, uzay-zamanda kütle çekim dalgaları olarak bilinen dalgalanmaların yanı sıra gama ışını patlamasından gelen ışığı da serbest bıraktı. Kilonova olarak bilinen çarpışma olayı, altın, platin ve kurşun gibi ağır elementler de yarattı. Kilonovalar uzaydaki altın "fabrikalarına" benzetildi . 

Louisiana Eyalet Üniversitesi'nde yardımcı doçent ve astrofizikçi olan çalışmanın ortak yazarı Eric Burns, nötron yıldızları birleşmelerinin çoğunun yalnızca birkaç milyar yıl önce gerçekleştiğine inanıldığını söyledi. Ancak Burns, NASA ve Avrupa Uzay Ajansı teleskoplarından gelen ve daha önce çözülemeyen 20 yıllık verilerin, evrenin başlangıcından çok daha önce oluşan magnetarlardan gelen parlamaların altının yaratılması için başka bir yol sağlamış olabileceğini öne sürdüğünü söyledi. 

Yıldızlardaki depremler 

Nötron yıldızları patlayan yıldızların çekirdeklerinin kalıntılarıdır ve o kadar yoğundurlar ki yıldızın 1 çay kaşığı malzemesi Dünya'da 1 milyar ton ağırlığında olurdu. Magnetarlar inanılmaz derecede güçlü bir manyetik alana sahip son derece parlak bir nötron yıldızı türüdür. Gökbilimciler hâlâ magnetarların tam olarak nasıl oluştuğunu anlamaya çalışıyorlar, ancak ilk magnetarların muhtemelen evrenin başlangıcından yaklaşık 200 milyon yıl sonra, yani yaklaşık 13,6 milyar yıl önce ilk yıldızlardan hemen sonra ortaya çıktığı teorisini ortaya koyuyorlar, diyor Burns. Bazen magnetarlar "yıldız depremleri" nedeniyle büyük miktarda radyasyon yayarlar. Dünya'da depremler, Dünya'nın erimiş çekirdeğinin gezegenin kabuğunda harekete neden olması ve yeterli stres biriktiğinde bunun dengesiz bir harekete veya ayaklarınızın altındaki zeminin sarsılmasına yol açması nedeniyle meydana gelir. Burns, yıldız depremlerinin de buna benzer olduğunu söyledi. Burns bir e-postada "Nötron yıldızlarının bir kabuğu ve süperakışkan bir çekirdeği vardır," dedi. "Yüzeyin altındaki hareket, yüzeyde stres oluşturur ve bu da sonunda bir yıldız depremine neden olabilir. Magnetarlarda bu yıldız depremleri çok kısa X-ışını patlamaları üretir. Tıpkı Dünya'da olduğu gibi, belirli bir yıldızın özellikle aktif olduğu ve birkaç hafta içinde yüzlerce veya binlerce parlama ürettiği dönemler (olur). Ve benzer şekilde, ara sıra özellikle güçlü bir deprem meydana gelir.” 

Patel, araştırmacıların magnetarın dev bir parlama sırasında maddeyi serbest bıraktığına dair kanıtlar bulduğunu, ancak yıldızın kütlesinin dışarı atılmasına ilişkin fiziksel bir açıklamaları olmadığını söyledi. Patel'in danışmanı, Columbia Üniversitesi'nde fizik profesörü ve New York City'deki Flatiron Enstitüsü'nde kıdemli araştırma görevlisi olan Brian Metzger de dahil olmak üzere yeni çalışmanın ortak yazarlarından birkaçının son araştırmasına göre, parlamaların yer kabuğu malzemesini yüksek hızlarda ısıtması ve dışarı fırlatması muhtemel . Patel, "Bu patlayıcı kütle atımının fiziksel koşullarının ağır elementlerin üretimi için umut verici olduğu hipotezini ortaya attılar" dedi. 

Yıldız sinyalinin izlenmesi 

Araştırma ekibi, magnetar parlamalarından gelen radyasyon ile ağır elementlerin oluşumu arasında bir bağlantı olup olmadığını merak ediyordu. Bilim insanları, görünür ve morötesi ışık dalga boylarında kanıt aradılar. Ancak Burns, parlamanın izlenebilir bir gama ışını da yaratıp yaratmayacağını merak ediyordu. Burns, Aralık 2004'te ortaya çıkan ve artık emekliye ayrılmış INTEGRAL veya Uluslararası Gama Işını Astrofizik Laboratuvarı görevi tarafından yakalanan son gözlemlenen dev magnetar parlamasından gelen gama ışını verilerine baktı. Gökbilimciler sinyali bulmuş ve karakterize etmişti ancak o sırada nasıl yorumlayacaklarını bilmiyorlardı dedi. 

Metzger'in önceki araştırmasında önerilen modelden gelen tahmin, 2004 verilerindeki sinyalle yakından uyuşuyordu. Gama ışını, ekibin dev bir magnetar parlamasında ağır elementlerin yaratılışının ve dağılımının nasıl görüneceğini önerdiğine benziyordu. NASA'nın emekli RHESSI veya Reuven Ramaty Yüksek Enerjili Güneş Spektroskopik Görüntüleyicisi ve Rüzgar uydusundan gelen veriler de ekibin bulgularını destekledi. Burns, keşfin uzun vadeli federal olarak finanse edilen araştırma sayesinde mümkün olduğunu söyledi. “Modelimizi ilk oluşturduğumuzda ve Aralık 2024'te tahminlerimizi yaptığımızda, hiçbirimiz sinyalin zaten verilerde olduğunu bilmiyorduk. Ve hiçbirimiz teorik modellerimizin verilere bu kadar iyi uyacağını hayal edemezdik. Hepimiz için oldukça heyecan verici bir tatil sezonuydu,” dedi Patel. “Telefonumdaki veya dizüstü bilgisayarımda bulunan bazı şeylerin, galaksimizin tarihi boyunca bu aşırı patlamada nasıl oluştuğunu düşünmek çok güzel.” 

2017 yılında nötron yıldızı çarpışmasıyla yayılan X-ışınlarının keşfine öncülük eden Roma Üniversitesi'nde doçent olan Dr. Eleonora Troja, magnetar olayından ağır element oluşumuna dair kanıtların "2017'de toplanan kanıtlarla hiçbir şekilde karşılaştırılamaz" olduğunu söyledi. Troja yeni çalışmada yer almadı. Troja, "Bu magnetardan altın üretimi, gama ışını parıltısının olası açıklamalarından biri ve makalenin sonunda dürüstçe tartışıldığı gibi, bunlardan biri de bu," dedi. 

Troja, magnetarların "çok dağınık nesneler" olduğunu da sözlerine ekledi. Altın üretmenin belirli koşullar gerektiren zorlu bir süreç olabileceği göz önüne alındığında, magnetarların karışıma çok fazla yanlış bileşen, örneğin elektron fazlalığı eklemesi ve bunun sonucunda altın veya uranyum yerine zirkonyum veya gümüş gibi hafif metallerin elde edilmesi mümkün olabilir. Troja, "Bu nedenle, yeni bir altın kaynağının keşfedildiğini söyleyecek kadar ileri gitmem," dedi. "Bunun yerine, önerilen şey, üretimi için alternatif bir yoldur.” 

Araştırmacılar, magnetar dev parlamalarının Samanyolu Galaksisi'ndeki demirden daha ağır elementlerin yüzde 10'una kadarından sorumlu olabileceğine inanıyorlar, ancak Patel, gelecekteki bir görevin daha kesin bir tahmin sağlayabileceğini söyledi. NASA'nın 2027'de fırlatılması beklenen Compton Spektrometre ve Görüntüleyici görevi veya COSI, çalışmanın bulgularını takip edebilir. Geniş alanlı gama ışını teleskopu, dev magnetar parlamalarını gözlemlemek ve bunların içinde yaratılan elementleri tanımlamak için tasarlanmıştır. Patel, teleskopun astronomların evrendeki diğer potansiyel ağır element kaynaklarını aramasına yardımcı olabileceğini söyledi.