Hiper yeni (kilonova)

Hiper yeni, sıradan bir süpernovadan yaklaşık on kat ya da daha fazla kinetik enerjiyle madde fırlatan, çok kütleli bir yıldızın patlamasıdır. Kilonova ise bir nötron yıldızı çiftinin ya da bir nötron yıldızı ile kara deliğin birleşmesinde ortaya çıkan, altın gibi ağır elementlerin yapıldığı ve doruk parlaklığı sıradan bir novanın yaklaşık bin katına ulaşan olaydır. İkisi farklı olaylardır; ancak ikisi de uzun ve kısa gama ışını patlamalarıyla ilişkilidir.

Nasıl oluşurlar?

Hiper yeni: Çok kütleli ve hızlı dönen bir yıldızın çekirdeği çökerek kara delik oluşturur. Çevresindeki madde dar bir disk hâlinde kara deliğe akarken kutuplardan neredeyse ışık hızında jetler çıkar. Jetler yıldızı yarıp geçince uzun süreli gama ışını patlaması olarak görünür. Patlamanın kinetik enerjisi sıradan bir süpernovanın on katı ya da daha fazlası olabilir. Terim 1990'ların sonunda Bohdan Paczyński tarafından kullanıldı; en çok bilinen örnek, 1998'de bir gama ışını patlamasıyla (GRB 980425) aynı yönde gözlenen SN 1998bw'dir.

Kilonova: İki nötron yıldızı birbirinin etrafında dönerken kütle çekimi dalgası yayarak yaklaşır ve sonunda birleşir. Birleşmede fırlayan çok nötronca zengin madde, hızlı nötron yakalama (r-süreci) adı verilen bir dizi nükleer tepkimeyle altın, platin, uranyum gibi ağır elementlere dönüşür. Radyoaktif bozunan bu elementler, patlamayı günler ve haftalar boyunca ısıtır; bu ışık önce mavi, sonra kızılötesine kayar. Kilonova terimi 2010'da Metzger ve arkadaşlarınca, doruk parlaklığının sıradan bir novanın yaklaşık bin katına ulaşmasını vurgulamak için önerildi. Olayın kendisini ise 1998'de Li ve Paczyński kuramsal olarak öngörmüştü.

Örnekler

17 Ağustos 2017'de, NGC 4993 galaksisinde, Dünya'dan yaklaşık 130-140 milyon ışık yılı uzakta iki nötron yıldızı birleşti. LIGO ve Virgo dedektörleri kütle çekimi dalgalarını (GW170817) yakaladı; yaklaşık 1,7 saniye sonra Fermi ve INTEGRAL uzay teleskopları bir gama ışını patlaması (GRB 170817A) kaydetti. Yaklaşık 11 saat sonra bir optik teleskop AT2017gfo adlı kilonovayı yakaladı; sonraki günlerde ve haftalarda dünyanın dört bir yanındaki teleskoplar onu izledi. Spektrumu ağır elementlerin oluştuğunu gösterdi. Bu, tek bir olayın kütle çekimi dalgalarıyla ve ışıkla birlikte gözlendiği ilk durumdu.

Neden önemli?

Demirden ağır elementlerin kökeni, uzun süre bilinmeyen sorulardan biriydi. GW170817 ile nötron yıldızı birleşmelerinin bu elementlerin üretildiği yerlerden biri olduğu doğrulandı; olayda toplam yaklaşık 16 bin Dünya kütlesi kadar ağır element oluştuğu, bunun yaklaşık 10 Dünya kütlesinin altın ve platinden ibaret olduğu tahmin edilir. Bunun payının tam olarak ne kadar olduğu tartışılıyor; bazı araştırmacılar nadir fakat çok verimli süpernova türlerinin de katkı verdiğini düşünüyor. Ayrıca bu olay evrenin genişleme hızını (Hubble sabiti) kütle çekimi dalgalarıyla bağımsız biçimde ölçmeye imkân verdi.

Hiper yenilerin gerçekte ayrı bir sınıf mı, yoksa güçlü süpernovaların uç kolu mu olduğu da araştırılmaktadır. Günümüzde bu terim çoğu kez "en parlak ve en enerjik süpernovalar" için gevşek kullanılır.

Kilonova gözlemleri, nadir olmaları nedeniyle zorludur. Kütle çekimi dalgası dedektörleri nötron yıldızı birleşmeleri yakalamıştır, ama GW170817 gibi ışığı da kesin biçimde saptanan tek olay uzun süre eşsiz kaldı. Bu yüzden gökbilimciler, kütle çekimi dalgası uyarısı gelir gelmez gökyüzünün ilgili bölgesini onlarca teleskopla taramak üzere hazır bekler. Kilonova'nın parlaklığı birkaç gün içinde belirgin biçimde azalır; bu yüzden hızlı tepki şarttır. Gelecekte daha duyarlı dedektörler çok daha uzak olayları da görecek ve bu ağır element fabrikasının evrendeki payını daha net belirleyecek.

İlgili terimler

• Süpernova
• Nötron yıldızı
• Gama ışını patlaması
• Kütle çekimi dalgası
• r-süreci