Evren

Nötron Yıldızı Kaşifinin İlk Gözlemleri – Tolga Güver

Nötron yıldızları, son derece yoğun cisimler. Normalde yaklaşık 1.5 milyon kilometre çapında bir alana sığan, Güneş’in 1.5 katı büyüklüğünde bir kütlenin 20 kilometre çapında bir alana sığdırıldığını düşünün. Bir çay kaşığı kadar nötron yıldızı maddesi 10 milyon ton ağırlığında olabilir.  Öyle ki nötron yıldızlarının bize maddenin evrende bir kara deliğe çökmeden önceki son halini gösterdikleri düşünülebilir.

Bu kadar yüksek yoğunluklardaki maddeyi Dünya’daki laboratuvarlarda üretebilmek mümkün olmadığı için bu maddenin temel özellikleri örneğin hangi temel taneciklerden oluştukları bilinmiyor. Örneğin laboratuvar ortamında yapılan testlerde kendi başlarına kararlı bir şekilde bulunamayan kuarklar bu cisimlerin içinde kararlı olarak bulunuyor olabilir.

İşte bu sebepler ile bu cisimlerin doğalarının anlaşılması uzun süreler boyunca astronomların önemli çalışma konularından biri oldu. Bu amaçla pek çok uzay aracı gönderildi, pek çok gözlem ve teorik çalışma yapıldı. Neutron star Interior Composition ExploreR (Nötron yıldızı iç yapısı kaşifi, NICER) görevi bu amaca hizmet edecek en son ve en güncel projelerden biri.

NICER görevi, adından da anlaşılacağı üzere, nötron yıldızlarının iç yapısını araştırmak ve onlardan gelen X-ışın sinyallerinin ileride uzayda otomatik navigasyon aracı olarak kullanılabilmesini araştıracak bir proje.

NICER, NASA’nın SpaceX Dragon uzay aracı ile 3 Haziran 2017 tarihinde Uluslararası Uzay İstasyonuna gönderilmişti. O tarihten beri önce Uzay İstasyonunda bulunan robot kol ile NICER’ın görevini yapacağı yere montajı gerçekleştirildi ardından dedektörün çalıştırılması, test ve kalibrasyonların yapılması süreci tamamlandı ve 17 Temmuz itibariyle ilk gözlemler yapılmaya başlandı.

NICER’ın amacı, 18 ay sürecek temel gözlemleri süresince özellikle yakındaki (birkaç bin ışık yılı mesafe) nötron yıldızlarını uzun süreler boyunca (onlarca gün) gözlemek ve topladığı X-ışını fotonlarının (görsel bölgedeki fotonlardan 1000 ile 5000 kat daha yüksek enerjili fotonlar) gösterdiği zamansal değişimler ve enerji dağılımlarından bu cisimlerin büyüklüklerini ve kütlelerini hassas bir şekilde tespit edebilmek. Böylece bu toplam kütle ve yarıçap bilgisi kullanılarak nötron yıldızlarının içinde barındırdıkları tanecikler ve bunların etkileşim özellikleri hakkında eşsiz bilgilere ulaşılması hedefleniyor.

NICER’ın aldığı ilk gözlemlerin sonuçlarına dair iki örneğe bakalım:

GX301-2 çift yıldız sisteminin bileşenlerinden biri Güneş’e göre büyük kütleli normal bir yıldız diğeri ise bir nötron yıldızı.  Üstte GX301-2’den elde edilen X-ışını fotonlarının enerji dağılımı gösteriliyor.
Bileşenlerinden biri Güneş’e göre küçük kütleli bir yıldız diğerinin ise yine bir nötron yıldızı olan 4U 1608-52 isimli bir X-ışını çiftinin verisi. Bileşen yıldızdan nötron yıldızı üzerine akan madde nötron yıldızı yüzeyine yeteri kadar biriktiğinde termonükleer reaksiyonlar oluşuyor ve X-ışını fotonları açığa çıkıyor. Bu X-ışını  fotonlarının zamansal ve enerji dağılımları alt panelde gösteriliyor.

NICER’ın bir diğer amacı ise bu nötron yıldızlarından X-ışınlarında gözlenen atımları ve bu atımların zamansal kesinliğini pratik amaçlar için kullanmaya dayalı. Eğer gözlemler beklenen hassasiyetlere ulaşabilirse nötron yıldızları geleceğin uzay araçları için bir nevi doğal GPS sistemi görevi görüp onların derin uzayda yön bulabilmelerine de yardımcı olacaklar.

NICER’ın aldığı tüm veriler 2018 yılı başından itibaren arşivlerden ilgilenen herkes ile paylaşılacak ve 18 aylık temel görevi tamamlandıktan sonra da astronomların isteklerine göre gözlemlerine devam edecek.

Tolga Güver
BAGEP ödülü sahibi (NICER Bilim Ekibi Üyesi -İstanbul Üniversitesi )

———————-

Ana Görsel: Bir yıldız çiftinin bileşeni nötron yıldızı üzerine diğer bileşen yıldızdan madde akıyor ve nötron yıldızı çevresinde bir disk oluşturuyor.   [ İlüstrasyon:  NASA/Goddard Space Flight Center/Dana Berry]

NICER ile ilgili detaylı materyallere aşağıdaki linklerden ulaşabilirsiniz :

NICER websayfası: https://www.nasa.gov/nicer

İlk gözlem duyurusu: https://www.nasa.gov/press-release/goddard/2017/nasa-neutron-star-mission-begins-science-operations

NICER ile ilgili animasyon ve görseller :  https://svs.gsfc.nasa.gov/Gallery/NICER.html

Daha teknik bilgiler :  https://heasarc.gsfc.nasa.gov/docs/nicer/

Creative Commons Lisansı
Bu eser Creative Commons Atıf-GayriTicari-Türetilemez 4.0 Uluslararası Lisansı ile lisanslanmıştır.