Nötron yıldızı birleşmesinde gama flaşından sonra gizli X-ışını evresi

Çin öncülüğündeki üç uzay gözlemevinin birlikte kaydettiği kısa bir kozmik patlama, kompakt yıldız birleşmelerinin şimdiye dek gözden kaçmış bir evresini ortaya çıkardı. Gama ışınlarında GRB 250704B, X-ışınlarında EP250704a olarak kataloglanan olayda gama flaşı yalnızca yaklaşık 0,4 saniye sürdü; ancak aynı kaynak yumuşak X-ışınlarında yaklaşık 10 dakika boyunca parlamaya devam etti. Bulgular Science Bulletin dergisinde kapak makalesi olarak yayımlandı.

Olay nasıl yakalandı?

Adlandırmadaki rakamlar, olayın 4 Temmuz 2025'te kaydedildiğini gösteriyor. Patlamayı Einstein Probe (EP), Çin-Fransa ortak görevi SVOM ve Çin'in Insight-HXMT X-ışını teleskobu birlikte izledi. Kilit rolü Einstein Probe üstlendi: Uydu, gökyüzünün çok geniş bir bölümünü yumuşak X-ışınlarında kesintisiz taradığı için patlamayı daha başlangıç anından itibaren gözledi ve gama ışını sinyali söndükten sonra da kaynaktan gelen birkaç ayrı yumuşak X-ışını salım evresini kaydetti.

Bu, alışılmış gözlem düzeninden önemli bir fark. Çoğu X-ışını teleskobu dar bir alana bakar ve ancak bir gama ışını dedektörü olayın yerini belirledikten sonra o noktaya çevrilebilir. Bu dönüş birkaç dakika bile sürse, en erken X-ışını salımı gözlem başladığında çoktan bitmiş olabiliyor. Einstein Probe'un geniş alanlı teleskobu ise bu boşluğu kapatıyor.

Merkezdeki motor çalışmaya devam ediyor

Ekibin yüksek enerjili ilk salım analizini Hong Kong Üniversitesi (HKU) Fizik Bölümü ve Hong Kong Astronomi ve Astrofizik Enstitüsü'nden (HKIAA) doktora öğrencisi Yi-Han Iris Yin yönetti. Analize göre kaynak, gama patlamasından sonra uzun süre etkin kaldı. X-ışınlarındaki hızlı parlaklık değişimleri ve zamanla değişen tayf, birleşmeyle oluşan "merkezi motorun" enerji salmayı sürdürdüğüne işaret ediyor.

Araştırmacılar bu motorun ne olabileceğine dair de bir öneri getiriyor: Birleşmeden geriye çok hızlı dönen ve son derece güçlü manyetik alana sahip bir nötron yıldızı, yani bir manyetar kalmış olabilir. Böyle bir cisim, dönme enerjisini yavaş yavaş salarak dakikalarca süren X-ışını salımını besleyebilir. Ekibe göre kısa gama flaşı, yüksek enerjili etkinliğin yalnızca başlangıcı olabilir; yumuşak X-ışınlarında gözlem yapmak ise bu sistemleri çok daha uzun süre izleyip birleşmenin ve sonrasının daha eksiksiz bir resmini çıkarmayı sağlıyor.

Kısa gama ışını patlamaları nedir?

Gama ışını patlamaları evrenin bilinen en güçlü patlamaları arasında yer alır ve süreleri bakımından iki gruba ayrılır. Yaklaşık iki saniyeden kısa sürenler "kısa", daha uzun sürenler "uzun" patlama sayılır. Uzun patlamalar çoğunlukla çok büyük kütleli yıldızların çökmesiyle ilişkilendirilirken, kısa patlamaların kaynağı nötron yıldızı gibi kompakt cisimlerin birleşmesidir.

Bu bağlantı 17 Ağustos 2017'de kesinleşti. O gün LIGO ve Virgo dedektörleri, yaklaşık 140 milyon ışık yılı uzaklıktaki NGC 4993 galaksisinde iki nötron yıldızının birleşmesinden gelen GW170817 kütleçekim dalgası sinyalini kaydetti. Birleşmeden yaklaşık 1,7 saniye sonra GRB 170817A adlı kısa bir gama ışını patlaması geldi; saatler içinde de ağır elementlerce zengin, hızla soğuyan bir "kilonova" ışıması görüldü. Bu olay, kütleçekim dalgaları ve ışığı birlikte kullanan çoklu ulak gökbiliminin doğuşu sayılıyor.

Gözlem araçları

Einstein Probe, 9 Ocak 2024'te Çin'in Xichang üssünden Uzun Yürüyüş 2C roketiyle fırlatıldı. Yaklaşık 600 kilometre yükseklikte dönen uydunun Geniş Alanlı X-ışını Teleskobu, ıstakoz gözünden esinlenen optikleri sayesinde bir kerede yaklaşık 3.600 derekarelik bir alanı görebiliyor. Görevi Çin Bilimler Akademisi yürütüyor; Avrupa Uzay Ajansı (ESA) ve Almanya'daki Max Planck Dünya Dışı Fizik Enstitüsü ortak. Einstein Probe daha önce de EP240315a adlı, 17 dakikadan uzun süren ve çok uzak bir gama ışını patlamasıyla bağlantılı bir X-ışını olayıyla dikkat çekmişti.

SVOM, Çin ile Fransa uzay ajansı CNES'in ortak görevi olarak 22 Haziran 2024'te fırlatıldı ve özellikle gama ışını patlamalarını incelemek üzere tasarlandı. Insight-HXMT ise 2017'den beri yörüngede olan, kara delikler ve nötron yıldızları gibi kaynakları yüksek enerjili X-ışınlarında gözleyen bir Çin teleskobu.

Neden önemli?

Pekin Normal Üniversitesi'nden An Li ve Nanjing Üniversitesi'nden Bin-Bin Zhang'ın yönettiği ekip, benzer yumuşak X-ışını salımının daha önceki kısa gama ışını patlamalarında da var olmuş olabileceğini düşünüyor. Bu salım, geleneksel gama ışını araçlarının algılayamayacağı kadar yumuşak ve sönük olduğu için fark edilmemiş olabilir. Eğer öyleyse, dakikalarca süren yumuşak X-ışını etkinliği kompakt cisim birleşmelerinde sanıldığından çok daha yaygın demektir.

Bunun pratik bir sonucu da var: Kütleçekim dalgası kaynaklarının ışıkla eşleştirilmesi, gökbilimin en zorlu işlerinden biri. Uzun süren bir X-ışını sinyali, birleşmelerin gökyüzündeki yerini bulmak ve ne tür bir kalıntı bıraktıklarını anlamak için yeni bir yol sunabilir. HKIAA'nın kurucu yöneticisi Bing Zhang, çiftli nötron yıldızı birleşmelerinin Einstein Probe gibi görevlerle saptanabilecek hızlı X-ışını geçicileri üretebileceğini uzun süredir öne sürüyordu.

Sırada ne var?

LIGO'nun dördüncü gözlem dönemi Kasım 2025'te sona erdi; dedektörlerin yükseltmelerden sonra yeniden uzun süreli gözleme başlaması bekleniyor. Bu yeni dönemde Einstein Probe ve SVOM gibi geniş alanlı gözlemevlerinin kütleçekim dalgası dedektörleriyle eş zamanlı çalışması, bir birleşmenin ilk saniyelerinden dakikalar sonrasına kadar kesintisiz izlenmesini mümkün kılabilir.

Çalışmaya HKU, Nanjing Üniversitesi, Roma "Tor Vergata" ve "Sapienza" üniversiteleri, Çin Bilimler Akademisi'ne bağlı Ulusal Astronomi Gözlemevleri ile Yüksek Enerji Fiziği Enstitüsü başta olmak üzere birçok kurumdan araştırmacı katıldı.

Kısaca

• GRB 250704B / EP250704a, 4 Temmuz 2025'te kaydedilen kısa bir gama ışını patlaması.
• Gama flaşı yaklaşık 0,4 saniye sürdü, yumuşak X-ışını salımı yaklaşık 10 dakika devam etti.
• Kalıntının hızlı dönen, güçlü manyetik alanlı bir manyetar olabileceği düşünülüyor.
• Benzer evreler önceki patlamalarda da gözden kaçmış olabilir.