1960’larda Amerika Sovyetlerin nükleer faaliyetlerini kontrol etmek için Vela casus uydularını uzaya göndermişlerdi. Nükleer tepkimelerde yüksek seviyede gama ışınları oluştuğundan, uydular bu ışınları gözlemekle görevliydiler. Fakat uydular Dünya kaynaklı herhangi bir ışınıma rastlamazken uzay boşluğundan 73 tane ışınım kaynağı tespit etmişlerdi. Bu gelişme herkesi şaşkına çevirmiş, hatta bulgular ulusal güvenlik sebebiyle uzun bir sure kamuoyuna açıklanmamıştı. Bilgilerin saklanması ulusal güvenlikten ziyade belki de Sovyetleri gizli gizli izlemekle alakalı olabilir; aynı dönemde 1974 yılında Sovyetlerin Konus uydusu da kozmik kökenli bu gama-ışını kaynaklarını görüntülemesi sizce de manidar değil mi?
Konumuza geri dönersek, daha sonraları gama-ışını patlamaları(İngilizce kısaltması GRB olarak kullanacağım)olarak anılmaya başlanan bu kaynakların ışık eğrileri incelendiğinde ışınım gücü ve süresi olarak iki türde olduğu görüldü:
- Uzun süreli GRB’ler : 100s’ye kadar, daha az enerjili
- Kısa süreli GRB’ler : 0-2s aralığında, çok yüksek enerjili
GRB’lerin kaynağı olarak önceleri Samanyolu’ndaki nötron yıldızı çarpışmaları ya da 1-2 ışık yılı uzaklıkta oluşan bilinmeyen olaylar gösterilmiştir. Fakat yapılan gözlemlerde GRB’lerin gökyüzünün tamamına dağılmış olması galaksi dışı kaynakların da göz önüne alınmasına sebep olmuştur. Bir başka tahmin de patlamaların izotropik dağılımları göz önüne alınarak milyarlarca ışık yılı uzakta olabileceği idi. Fakat yaydıkları devasa enerjilere bakıldığında bu kadar uzakta olmamaları gerektiği düşünüldü. Tahminlerden bir diğeri ise patlamaların kaynağının Samanyolu galaksimiz etrafındaki hale şeklinde madde yoğunluğu olduğu, bunun zaman aralıklarıyla GRB’lere yol açıtığı idi. Samanyolu’na çok benzeyen Andromeda galaksisinin gözlemlerinde bu kadar sık GRB’lere rastlanmayışı bu tezi de dayanaksız kılmıştır.
GRB’lerin uzaklıklarının güvenilir verilerle tespit edilememesiyle, 1973-1992 yılları arasında patlamaların kaynakları hakkında teorik astrofizikçiler tarafından 118 hipotez ortaya atılmıştır. Bu hipotezler arasında madde-antimadde çarpışmaları, nötron yıldızlarına çarpan kuyruklu yıldızlar, patlayan yeni bir yıldız sınıfı gibi fikirler bulunuyordu. Bazı teorisyenler patlamaları Stephen Hawking’in meşhur kardelik buharlaşmasıyla ilişkilendirmişlerdi, fakat ışınımların ışıma süresince bir çok tepe yapması bir kardelik oluşumunda beklenen ani ve tek tepe ile uyuşmuyordu.
Bütün bu tartışmaların arasında NASA uzaya 4 büyük teleskop projelerinden biri olan Compton Gama-Işını teleskobunu gönderdi. Bu teleskop 1991 ve 2000 yılları arasında çalışma süresince yüzlerce GIP gözlemledi ve bir çok veri oluşturdu. Compton, üzerinde her sekiz köşesinde bulunan BATSE(Burst and Transient Source Experiment-Patlama ve Geçici Kaynak Deneyi) dedektörleri ile gökyüzünün tamamını aynı anda taranayabiliyor ve bir çok kaynak tespit edilebiliyordu(yaklaşık 2700 GRB). Bunların dağılımları incelendiğinde her yönde oldukları ve istatistiksel olarak her hangi bir bölgede yoğunlaşma olmadığı tespit edildi. Fakat bu yapılan ölçümler GIP’lerin yerlerini belirlemede yaklaşık 5 derece hata payı ile yapılıyordu; bu, diğer dalga boylarında patlama sonrası parlalamaların gözlenmesini ve detaylı bilgi edinilmesini engelliyordu.
1996 yılında fırlatılan X-ışını teleskobu Bepposax GRB’lerin X-ışını tayfında görüntülemesini yaptı ve yüksek doğrulukla yerlerini belirlemeyi başardı. Ardından patlama sonrası parlamaların optik teleskoplarla gözlenmesi başladı.Böylece GRB’lerin uzak galaksilerle ilgili olduğu ortaya çıktı ve uzaklıkları ölçülebildi. Ölçülen enerji seviyeleri göz önüne alındığında bu bulgu ile patlamaların gücünün tahmin edilenden çok daha güçlü olduğu anlaşıldı.
GRB970228’nin BeppoSAX ile gözlemi. Solda patlama sırasında 28 Şubatta alınan görüntü, sağda ise patlama sonrası 3 Mart’ta alınan görüntü. Sağdaki görüntüde patlamanın sönümlendiği gözleniyor.
Hubble tarafından gözlenen GRB970228’nin optik karşılığı. Işımanın solundaki bölgenin uzak bir galaksi olduğu tespit edildi.
1999’da Rotse robotik teleskobu ile 9. Kadirde bir GRB gözlendi ve 10 milyar ışık yılı uzaklıkta bu patlama iyi bir dürbün ile görülebilecek parlaklıktaydı.
HETE(High Energy Transient Explorer-Yüksek Enerji Geçici Parlama Arştırması) deneyi ile gönderilen uydu uzay boşluğunda GRB’leri tespit ederek konumlarını, optik karşılıklarının gözlemi için Dünya’daki gözlem evlerine gönderiyordu. Deney için Dünya’da bir alıcı ağı kurulmuştu ve HETE yörüngede sürekli bir alıcı istasyon üzerinde hareket ediyordu. Böylece zaman kaybetmeden patlamaların hemen ardından optik ve diğer dalga boylarında gözlemler de yapılabiliyordu.
GRB’lerden gelen ışımalar analiz edildiğinde bu ışımaların jetler şeklinde yayıldığı anlaşıldı. “Ateştopu modeline” göre(Fireball Model) bu relavistik jetler iki eksen boyunca hareket ediyor ve önüne çıkan maddelerle etkileşime girerek yüksek enerjili ışımalara neden oluyorlardı.
Gözlenen uzun süreli patlamalar çok büyük kütleli yıldızlara sahip galaksilerde gerçekleşiyor. Buradan hareket ederek bunların büyük kütleli yıldızlarla ilişkili olabileceği düşünüldü. Stan Woosley ve grubu tarafından ortaya atılan “Collopsar modeline” gore kütleleri altında çöken yıldızlar, dönüş eksenleri doğrultusunda yüzeylerinden ışıma yapıyorlar ve bu ışımaların yönelimi bize doğruysa ancak biz görebiliyoruz.
Dönen bir yıldızda kenarlardaki madde yoğunluğu, parçacık jetlerinin eksen doğrultusunda yayılmasına sebep oluyor. Bunun, çekirdeğinde daha az madde bulunan(C,O,Ne,Mg,Fe) büyük yıldızların son zamanlarında olması daha olası. Bu modele gore uzun süreli GRB’ler supernovalar sonucu oluşmuş ve bize doğru yönelmiş ışımalardır. Bu modelde yıldızın dönmesi, parçacık jetleri için bir yol oluşturması, ayrıca dönme etkisiyle ekvator düzleminde biriken maddenin parçacık jetlerini engellemesi, böylece dönüş ekseninde ışıma yapmasını sağlaması nedeniyle önemlidir.
GRB’lerin aynı şekilde çekirdek çökmesi ile oluşmalarına rağmen bilinen supernovalardan farklı olması hem çok hızlı dönme, hem de çekirdeğin bir nötron yıldızına değil de bir karadeliğe dönüşmesinden dolayı olduğu tahmin ediliyor. Böylece karadelik oluşurken daha fazla kütle çekim potansiye enerjisi sebest kalır ve gözlenen bu güçlü ışımalar oluşur.
Büyük kütleli yıldızların ölümünde bazen GRB’lerin ardından optik olarak tespit edilen supernova patlamaları gözlenebilir. Bu patlamalar, yıldızın ekvatoryel düzelemi boyunca etrafındaki maddenin uzaya saçılmasıdır. 1998 yılında gözlenen SN1998bw ile aynı zaman aralığında ve aynı yerde gözlenen GRB buna bir kanıt olarak gösteriliyor. Bu GRB’de optik parlama gözlenmemiştir ve supernova bir hafta sonra tespit edilmiştir. Buna rağmen çoğu kişi bu olayı birbirine bağlı olmayan, aynı bölgede şans eseri oluşmuş iki patlama olarak düşünmüştü.
Bu supernova bilinen supernova tiplerinden farklıydı.Type 1c-pec olarak adlandırılan, dış katmanda çok az C,O bulunan artık sadece O,Ne ve Si,S,Fe katmanları kalmış bir yapı söz konusu. Bu da parçacık jetlerini oluşturan yapıyla tutarlı görünüyor.
2003 yılında gözlenen GRB 030329 ile birlikte optik supernova da gözlenmiştir. Alınan parlaklık verilerine gore GRB ile ilişkili supernovanın spektrumu 1998bw ile çok benzeşmektedir. Bu gözlem ile supernova-GRB ilişkisi yavaş yavaş oturmaya başlamıştır.
Detaylı GRB araştırmaları için 2004 yılında NASA Swift uydusunu gönderdi. Bu teleskopta gama ışını teleskobunun yanı sıra, X-ışını(XRT) ve optik dedektörler(UVOT) de bulunuyor, anında farklı dalga boylarında veriler toplanabiliyor.
Kısa süreli GRB’ler sayı olarak uzun sürelilerin yaklaşık 1/6’sı kadar ve uzun sürelilerden çok daha fazla enerji yayıyorlar. Swift uydusu kısa süreli GRB’lerle ilişkili optik karşılıkları da gözlemeyi başardı. Gözlemlerde kısa sürelilerin sadece yaşlı yıldızlara sahip galaksilerde olduğu görüldü. Fakat bu GRB’lerin yanında supernova ışınımları gözlenmedi. Böylece bunların çekirdekleri çöken yıldızlar yerine birbiri etrafında dönen ve çarpışan iki nötron yıldızının karadelik oluşturmasıya ilişkili olabileceği ortaya atıldı. Başka bir teoriye gore de bu GRB’ler karadeliklerin nötron yıldızlarıyla birleşmesi sonucu oluşuyordu.
Kısa süreli GRB’lerin küçük bir kısmı da nötron yıldızlarında yüzeyde gerçekleşen depremler sonucu değişen manyetik alanlar nedeniyle orta çıktığı düşünülüyor(magnetarlar) 2005 Aralık ayında galaksimizdeki bir magnetardan gelen GRB, Dünya atmosferini etkileyerek atmosferin bir kısmını iyonize etmiştir.
Peki bu kadar şiddetli ve yüksek enerjili ışımalar bizim için bir tehtid oluşturuyor mu? Bu konuda kesin bir şey söyleyemiyoruz. GRB’ler(özellikle uzun süreliler) genelde düşük oranda ağır elemenetler içeren galaksilerde daha sık gözleniyor.%1-%2 gibi oranlarda ağır elementlere sahip bizim galaksimizde bu kadar sık gözlenme olasılığı düşük, ama imkansız değil.
GRB’lerin bahsettiğimiz egzotik süreçlerde nasıl oluştuğunu karadelik oluşumları ya da nötron yıldızı çarpışmaları sonucu ortaya çıkan kütle çekim dalgalarını gözleyerek anlayabiliriz. Fakat bu dalgaları gözlemek çok zayıf olduklarından çok zordur. Kütle çekim dalgaları, hareket ederken etkileştikleri cismi önce yatayda uzatıp dikeyde sıkıştırırken, ardından dikeyde uzatıp yatayda sıkıştırır. Bu etki o kadar azdır ki 1 metrelik çubuk protonun milyonda biri kadar uzunluğunu değiştirir. Joseph Weber bu dalgaları tespit etmek için çeşitli deneyler tasarlamıştır ve rezonans halindeki çubuklar kullanarak etkiyi gözlemeye çalışmıştır ; başarılı olamamıştır. Başarısızlığına rağmen geliştirdiği teknik kütle çekim dalgaları araştırmalarının önünü açmıştır. Bu dalgaları tespit etmek için Amerika’da kurulmuş LIGO(Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory) deneyi 2002 yılından beri araştırmalarını sürdürüyor fakat halen bir sonuç alabilmiş değil. Bu başarısızlıklar mevcut deneylerin hassasiyetlerinin ve büyüklüklerinin yeterli olmamasıyla ilişkilendiriliyor.
Gama ışınımı patlamalarının çok kısa süreli olmaları ve etkilerinin yine kısa sürelerde yok olması sebebiyle teleskopların hemen doğru yere doğrultulması ve verilerin alınması çok önemli. Büyük teleskopların akademik çalışmalar için sürekli yoğun olması, bu konuda her zaman hazır bekleyen amatörler için bir çalışma alanı oluşturuyor. Sabahlara kadar gece göğünün altında evrenin her yönünü gözleyen meraklı amatörler GRB patlama duyurularının hemen ardından patlama sonrası kalıntıları ve optik karşılıkları gözleyebiliyorlar. Bunun için Sonoma Eyalet Üniversite’si ve NASA önderliğinde Global Teleskop Ağı(GTN) kuruldu ve konuyla ilgili öğrencilerin, amatörlerin ve meraklıların katkılarını bekliyor. Çalışmalara, oluşturulan verileri astrometri, fotometri gibi yöntemlerle analiz eden “katkı sağlayan” kategorisinde ya da kendi teleskobunuz ve CCD’nizle elde edeceğiniz görüntülerle “ortak” kategorisinde dahil olabilirsiniz. Proje ortakları ayrıca proje için kurulmuş GORT robotik teleskobunu uzaktan kullanarak çalışma yapabiliyorlar. Konuyla ilgili detaylı bilgiyi ve gerekli özel derslere projenin sitesinden elde erişebilirsiniz.
