Bir ışık dalgasını bir tel üzerindeki dalga gibi düşünürseniz, dalgayı üç özellikle karakterize edebilirsiniz. Bunlardan ilki dalganın dalga boyu, yani bir tepenin diğerine olan uzaklığıdır. İkincisi genlik, her dalga tepesinin yüksekliğidir. Üçüncüsü ise dalganın polarizasyonu, yani dalganın salınımının düzlemidir. X-ışın enerjilerinde, kozmik kaynaklar tarafından üretilen X-ışın radyasyonunun genliğini ve dalga boyunu belirlemek için akıllıca yöntemler geliştirildi. X-ışın radyasyonunun polarizasyonunu belirlemek ise bundan bile daha akıllıca teknikler gerektiren daha zor bir görev. Bunun sebeplerinden bir tanesi, radyasyonun genelde farklı yönelimlerdeki dalgaların bir karışımı olması ve bunun sonucu olarak dalgaların toplam net polarizasyonunun küçük olması. Başka bir sebep de daha düşük enerji ışığında işe yarayan basit tekniklerin kısacası yüksek enerji X-ışınlarında çalışmıyor olması. Yine de büyüyen kara delikler ve nötron yıldızları gibi kaynaklardan yayılan polarize X-ışınlarının seviyelerinin belirlenmesi, bu gizemli cisimlere yakın çevrelerin doğası hakkında aksi halde ulaşılamayacak bilgiler sağlıyor. NASA yakın zamanda yeni bir X-ışın uzay gözlemevinin, çok çeşitli X-ışını yayınlayan kozmik cisimlerin X-ışını polarizasyonlarının seviyesini belirleyecek ilk uzay teleskobu olan Görüntüleyici X-ışın Polarimetre Kaşifi, yani IXPE’nin seçildiğini duyurdu. IXPE detektörleri tarafından gözlenen bir X-ışını, fotoelektrik etkiyle bir elektron üretiyor; IXPE detektörleri yayınlanan fotoelektronların gelen X-ışın fotonunun polarizasyonuyla ilişkili olan doğrultusunu takip edebiliyor. IXPE’nin 2020’de fırlatılması bekleniyor.

Görsel: NASA

Hızla dönen manyetize nötron yıldızları radyo, optik, X-ışını ya da gama ışını radyasyonu atımları oluşturabilir. Radyo ve X-ışın atımları, nötron yıldızı döndükçe uzayda salınan manyetik kutupların yakınlarındaki dar parçacık hüzmeleri tarafından üretilir. Ancak devasa süpernova patlamalarıyla üretilen nötron yıldızları aynı zamanda süpersonik hızlarda kendi ev sahibi galaksilerinin içerisinde de uçmaktalar. Uzay boşluğunda ilerledikçe nötron yıldızı tarafından üretilen yüksek enerji parçacıkları rüzgarı, ev sahibi galaksinin gazlarıyla çarpışır ve Yer’deki süpersonik bir jetin uçuşu sırasında üretilen sonik patlamaya benzer bir yay şok dalgası (plazmanın süpersonikten subsonik hızlara inmesi) meydana getirir. Chandra X-ışın Gözlemevi’yle yapılan çok derin gözlemleri kullanan bilim insanları yakın zamanda, bir tanesi Geminga (Milan’ın Lombard diyalektinde “orada değil” anlamına gelen bir kelime), diğeri ise daha sıkıcı bir şekilde B0355+54 olarak adlandırılan yakınlardaki iki pulsarda bu şok dalgalarını çözümlemeyi başardılar. Bu iki pulsarın etrafındaki (görselin üst sırasında da görülebilen) yay şok dalgalarının Chandra X-ışın gözlemleri birbirlerinden oldukça farklı gibi görünüyor. Ancak astronomlar her iki pulsardaki rüzgarın da çözümlenen yapılarının oldukça benzer olduğunu ama görselin ikinci sırasındaki illüstrasyonlarda da gösterildiği gibi pulsarların bizim bakış açımıza göre yönelimleri nedeniyle farklı göründüklerini düşünüyor. Geminga göz önüne alındığında dönüş ve manyetik kutuplar bizim bakış açımıza göre neredeyse dikine duruyor, bu da pulsar jetleri yıldızlararası ortam tarafından geriye doğru süpürüldükçe dev kavisler meydana getiriyor. B0355+54’te ise pulsar jetleri boyunca aşağı doğru bakıyoruz, bu nedenle Geminga’da gördüğümüz uzamış kavisler burada bizim açımızdan görünmez hale geliyor ve pulsar rüzgarları daha kompakt, pulsarın arkasından uzanan bir kuyruk gibi görünüyor. Geminga’da da pulsarın arkasında, ekvatorun yakınlarındaki ezilmiş bir torusun kanıtı olabilecek, ya da belki de Dünya’nın manyetik kuyruğunda (magnetotail) görülen yüksek enerji emisyonu tipini temsil eden bir kuyruk görülüyor.

Görsel: X-ışın: NASA/CXC/PSU/B.Posselt et al; Kızılötesi: NASA/JPL-Caltech; İllüstrasyon: Nahks Trehnl

Tozun çok derinlerinde gömülü olanlar canavarlar: süperdev kara delikler. Eğer şanslıysak tehlikelerin nerede olduğunu görebiliriz ve acımasız davranışlarını inceleyebiliriz. Genellikle galaksilerin merkezlerinde bulunabilirler ve pek çoğu utangaç değil; varlıklarını radyo, optik ve X-ışın radyasyonu püskürmeleriyle belli ederler. Ancak bazılarını görmek zordur. Hepsi değilse bile çoğu süperdev kara delik bir sebepten ötürü muazzam, kalın çörek şekilli toz ve gaz yapılarıyla çevrilidirler. Bu toz perdesi, içerisinden görebiliyor olsak süperdev kara deliği etkili şekilde gizleyebilir. Örneğin Samanyolu’na yakın parlak galaksilerden birisindeki, NGC 1448’deki süperdev kara delik uzun yıllar boyunca görülemedi. Bu süperdev kara deliğin varlığına dair ilk işaret yalnızca 8 yıl önce, kara deliğin yakınlarında üretilen ve kara deliğin gerçekte galaksinin kızılötesi radyasyonunun dörtte birinden fazlasını ürettiğini gösteren Spitzer Uzay Teleskobu’yla tespit edilen kızılötesi radyasyonun tekrar işlenmesiyle keşfedildi. NASA’nın en yeni kara delik bulucusu, NuSTAR, yakın zamanda kara deliğin kendisinden gelen X-ışınlarını doğrudan tespit etmeyi başardı. NuSTAR bunu yapabiliyor çünkü en kalın toz duvarlarından takılmadan geçebilen çok yüksek enerjilerdeki X-ışınlarında gözlem yapıyor. Görsel, NuSTAR fotoğrafının (mor renkli) NGC 1448’in bir optik fotoğrafının üzerine yerleştirildiği bir kompoziti gösteriyor. Galaksinin merkezindeki mor-mavi renkli emisyon, NGC 1448’in süperdev kara deliğinden yükselen yüksek enerji X-ışınlarını gösteriyor.

Görsel: Carnegie-Irvine Galaxy Survey/NASA/JPL-Caltech

Galaksi kümelerinin Evren’i bir arada tutan kozmik madde ağını oluşturan devasa görünmez filamentlerin bağlantı noktalarının yakınlarında oluştuğu düşünülüyor. Madde (görünür ve karanlık) bu filamentler boyunca akar ve kümelerin büyümesine yardımcı olur. Kümeler, tek tek kümeler çarpışıp birleştikçe de büyürler. Böyle bir birleşme görselde gösteriliyor. Bu görsel Abell 3411 ve Abell 3412 olarak bilinen iki galaksi kümesinin çarpışmasından yayılan X-ışın (mavi), optik (kırmızı, yeşil, mavi) ve radyo (pembe) emisyonlarının bir kompozitini gösteriyor. Her bir kümeyi oluşturan tek tek galaksiler optik olarak görülebilirken X-ışın emisyonu, bu iki kümenin çarpışması tarafından enerjik hale getirilen sıcak gazların miktarının çokluğunu gösteriyor. X-ışın emisyonunun parlak “kafası” (görselin sağ üst tarafına doğru hareket eden) bir kümeden diğer kümeye doğru sürülen sıcak gazı gösteriyor. Görselin sol alt tarafına doğru görülen radyo emisyonu ışık hızına yakın hareket eden çok miktarda elektron tarafından üretiliyor. Benzer miktarlarda elektronlar başka galaksi kümelerinin yakınlarında da görülüyor ancak bu elektronların bu kadar uzun bir süre boyunca bu kadar yüksek hızlarda kalmasını sağlayan süreç uzun süredir ortada duran bir gizem. Ama Abell 3411 ve Abell 3412’nin çarpışması önemli ipuçları sağlıyor. Radyo, optik ve X-ışın verileri bu vakada (ve muhtemelen aynı şekilde bu gibi diğer kümelerde de) başlangıçta bir süperdev kara delikten çıkan bir jet tarafından hızlandırılan eski elektronlar topluluğunun, kümeyle kümenin çarpışmasında ortaya çıkan muazzam enerjinin şok dalgaları tarafından hareket halinde tutulduğu fikrini oluşturuyor.

Görsel: X-ışın: NASA/CXC/SAO/R. van Weeren et al; Optik: NAOJ/Subaru; Radyo: NCRA/TIFR/GMRT

Çift yıldızlar, kütle çekimiyle bir arada duran ve ortak kütle merkezleri etrafında dönen iki yıldız, oldukça yaygındır. Kepler zamanından beri bilindiği gibi çiftlerin yörünge periyodları yıldızların ayrıklıklarına bağlıdır. Değen çiftler olarak adlandırılan bazı çift yıldızlar birbirlerine o kadar yakınlardır ki (isimden de anlaşılacağı üzere) yukarıdaki illüstrasyonda gösterildiği gibi birbirlerine temas ederler. Değen çiftler oldukça özgün ve kompleks cisimlerdir, her iki yıldız ortak bir gaz kılıfıyla sarılmış ve içerisine batmış olabilirler ve yıldızlar bu kılıf içerisinde birbirleriyle kütle alışverişi yapabilirler. Bileşen yıldızların kütlelerindeki değişimler ve yıldız manyetik alanlarındaki etkileşimler yıldızları gittikçe daha yakına ve yakına getirebilir ve gittikçe daha hızlı ve hızlı şekilde dönmeye zorlar, ta ki şiddetle tek bir cisme birleşip müthiş bir enerji fışkırması yaratıncaya dek. Astronomlar bunun gibi yıldız birleşmeleri tarafından oluşturulduğuna inanılan ve kırmızı novalar olarak adlandırdıkları bir dizi kozmik patlamaya şahit oldular. Bu olaylar, isminden de anlaşılabileceği gibi kırmızımsı renkleri tarafından karakterize edilirler ve patlamaları, fışkırmaların bir beyaz cücenin üzerine yoldaş yıldızından biriken madde tarafından tetiklendiği novalara göre daha parlaktır ancak fışkırmanın bir yıldızın tamamen yok olmasıyla üretildiği süpernovalara göre daha sönüktür. Yakın zamanda astronomlar, aksi halde kendi halinde olan KIC 9832227 adlı bir yıldızı yörünge periyodu zamanla azalan (yukarıdaki ilavede görüldüğü gibi) bir değen çift sistemi olarak tanımladılar. Büzülme periyodu yıldızların birbirlerine yaklaşmakta olduğuna işaret ediyor ve yörünge periyodundaki değişimin (grafikteki aralıksız çizgiyle gösterilen) analizi, yörüngenin çok fazla küçüleceğini ve yalnızca 5 yıl içerisinde iki yıldızın birleşeceğini gösteriyor. Eğlenceyi kaçırmak istemiyorsanız gözünüz bu çiftin üzerinde olsun.

Referans: Science; L. Molnar et al.

2016 yılı sarsıcı bir yıldı. Hiç şüphesiz geçtiğimiz yılın en önemli keşfi kütleçekimsel radyasyonun LIGO Scientific Collaboration tarafından doğrudan tespitinin duyurulmasıydı. Keşif, Einstein’in 100 yıllık bir öngörüsünü doğruladı ve Joseph Weber’in uzayzamandaki bu inanılmaz derecede küçük sinyalleri tespit etmeye çalışmasıyla başlayan 50 yıllık bir uğraşı tamamladı. LIGO’nun keşfi birleşen dev kara deliklerin ve diğer kozmik fenomenlerin varlığını ispatlıyor ve Evren’e yeni ve geniş bir pencere açıyor. Bu yıl aynı zamanda Hitomi’nin, Japon-Amerikan ortak yapısı X-ışın uydu gözlemevinin enstrüman kontrol aşaması sırasında gerçekleşen trajik kaybını gördü. Ancak gözlemevi bundan önce Perseus galaksiler kümesinden gelen X-ışın emisyonunun ezber bozan ve şaşırtıcı bir ölçümünü yapmayı başardı. Kayda değer diğer başarılar arasında, gizemli bir “Hızlı Radyo Patlaması” kaynağının Gama-ışın emisyonunun muhtemel keşfi, Samanyolu’nun dışarısında bir Gama-ışın pulsarının keşfi, Andromeda Galaksisi’nin sert X-ışınlarıyla ilk fotoğrafı, bir X-ışın patlamasından gelen ışık yankılarının gözlenmesi, rekor kıran kozmik nötrinoların tespiti, LISA Pathfinder’ın başarıyla test edilmesi ve Plüton’dan gelen gizemli X-ışın emisyonu bulunuyor. 2017’nin de bilimsel keşiflerle geçen bir yıl olması umuduyla.

Credit: NASA; NSF; ESA; JAXA; et al.

Dev yıldızlar yakıtlarını bitirdiklerinde ve çöktüklerinde geride sıradışı cisimler bırakırlar: kara delikler. Kara delikler uzayzaman kumaşındaki, Evren’in geri kalanından tamamen kopuk bölgeler yaratan yırtıklardır. Galaksimizdeki ve diğer yerlerdeki kara delikler kendilerini çoğunlukla, kara delik şanssız bir komşu yıldızdan madde yuttuğunda üretilen X-ışın emisyonuyla belli ederler. Kara delikler hem bildiğimiz en basit cisimler, hem de en gizemli ve tezatlıklarla dolu olanları. Bu büyüleyici cisimlerden özellikle ilgi çekici bir tanesi de, 26 yıllık bir sessizlikten sonra büyük bir X-ışın emisyonu fışkırmasıyla 2015 yılında gökleri aydınlatan çift yıldız sistemi V404 Cygni’deki kara deliktir. Swift uydusu nerede anında sisteme doğru döndü ve yukarıdaki muhteşem görüntüyü gördü. Görselde V404 Cygni’yi çevreleyen daireler, V404 Cygni’nin bizimle yıldız arasında kozmik toz tabakalarından yankılanan fışkırmasının X-ışınları tarafından üretildi. Yaklaşık 2 hafta boyunca devam eden büyük 2015 X-ışın fışkırmasının, V404 Cygni’deki kara deliğin yoldaşından kopan alışılmadık derecede büyük miktarda maddeyi yutmasıyla meydana geldiği düşünülüyor. Şu an için hiç kimse X-ışın kıyametinin 2015’de meydana geldiğini ya da bir daha ne zaman gerçekleşeceğini bilmiyor.

Görsel: Andrew Beardmore (Univ. of Leicester) and NASA/Swift

Kara delikler uzayın, ötesine hiçbir şeyin kaçamayacağı bir “olay ufkuyla” sınırlandırılmış bölgeleridir. Einstein’ın kütleçekim teorisine göre olay ufkunu geçen herhangi bir cisim ya da herhangi bir tür sinyalin çevreleyen Evren’le her tür iletişimi sonsuza kadar ortadan kalkar. Einstein’ın teorisi aynı zamanda kütleçekimsel radyasyonun, kütlenin hızlanmasıyla uzayzamanda oluşan dalgaların varlığını da öngörür. Birleşen kara deliklerden yayılan kütleçekimsel radyasyonun Lazer İnterferometre Kütleçekimsel Dalga Gözlemevi (LIGO) tarafından doğrudan tespiti, Einstein’ın öngörülerinin muazzam bir doğrulamasıydı. Bu keşif aynı zamanda Evren’e tamamen yeni bir pencere açtı ve olay ufkunun yapısına dair anlayışımızla ilgili, Genel Göreliğin nispeten basit idealize edilmiş uzayzamanı mı yoksa kaynayan bir “ateş duvarları” ve “fuzzball” (superstring teorilerinde bir kara deliğin kuantum tanımlarından biri) bölgesi mi olduğuna dair yeni önemli testler yapmamıza imkan veriyor. Şu ana kadar tespit edilen LIGO birleşim olaylarının yeni bir analizi, olay ufkunun yakınlarında garip şeyler olmakta olduğuna işaret ediyor gibi görünüyor. LIGO sinyallerinin dikkatlice incelenmesi, kütleçekimsel dalga sinyalinin göründüğü kadarıyla bir şekilde ufuktan yansımış olan (ki bu Genel Göreliğin izin vermeyeceği bir şeydir) “yankılarının” kanıtlarını bulmuş gibi görünüyor. Eğer doğruysa bu, kara deliklerin genel teoriye doğrudan aykırı şekilde bir yüksek enerji parçacıkları duvarıyla çevrili olduğu anlamına gelebilir. Einstein aynı anda hem haklı hem de haksız olabilir mi?

Görsel: Werner Benger

Einstein’in tarif ettiği gibi kütle uzayzamanı büker. Bu bükülmenin gözlenebilir etkisi, ışık ışınlarının büyük kütlelerin çevresinde eğrilen yoludur. Işığın kütleyle bu eğrilmesi, arkaplandaki yıldızın ışığının ön plandaki cismin varlığıyla büyütüldüğü ve parlaklaştığı doğal bir mercek üretir. Eğer iki cisim ortak bir ağırlık merkezi çevresinde dönüyorsa, arkaplanda kalan cismin parlaklığı ön plandaki yıldız bu cisimle gözlemci arasına girdiğinde oluşan mercek etkisi nedeniyle geçici olarak artar. Işığın bükülmesi kütleye bağlı olduğu için yıldızlar ve gezegenler gibi “düşük kütleli” cisimler tarafından meydana getirilen ışık bükülmesi küçüktür ve astronomlar yıldız sistemlerindeki bu etkiye “mikromercekleme” (microlensing) adı verirler. Yıldızların parlaklığında mikromerceklemeden kaynaklı ani değişimler, astronomlara bir yıldızın başka türlü görülmeyen düşük kütleli bir yoldaşının (belki de bir gezegen) bulunduğunun sinyalini verebilir. Yukarıdaki görsel, nispeten sıradan bir yıldızın OGLE, Optik Kütleçekimsel Mercekleme Deneyi (yer teleskoplarını kullanarak mikromercekleme olgusunu incelemek üzere yürütülen uzun süreçli bir proje) ve Swift uzay teleskobu üzerindeki optik teleskop ve Spitzer Uzay Teleskobu ile uzayı kullanarak elde edilen bir gözlemler sürecini özetliyor. Soldaki çizim yıldızın parlaklığındaki mikromerceklemeden kaynaklı artışının OGLE (gri çemberler), Swift (mavi karolar) ve Spitzer (kırmızı çemberler) tarafından görülüşünü gösteriyor. Spitzer’in Dünya’yı takip eden yörüngesinin (sağdaki şematikte gösterildiği gibi) uzaklığı, ona mikromerceklemenin OGLE ve (olayı Dünya yakınından takip eden) Swift gözlemevlerine kıyasla daha farklı bir görüntüsünü sunuyor ve Spitzer parlaklık değişimlerinde Swift ve OGLE gözlemlerine kıyasla görülen farklılığı meydana getiriyor. OGLE, Swift ve Spitzer tarafından görülen parlaklık değişimlerini ve aralarındaki farkları analiz eden astronomlar kütleçekimsel merceklemeyi meydana getiren ön plandaki cismin kütlesini belirleyebildiler. Bu gözlemler gösterdi ki mercekleyen cisim (merkezdeki illüstrasyonda gösterildiği gibi) nadir görülen bir “kahverengi cüce”; merkezi termonükleer yangınlarını başlatacak kadar kütleye sahip olmayan hatalı bir yıldız.

Görsel: NASA/JPL-Caltech

Dev yıldızlar patlayarak ölürler ve genellikle artlarında bir kara delik ya da nötron yıldızı gibi bir kompakt cisim bırakırlar. Cygnus X-3 adlı yıldız sistemi, yıldız evriminin bitiş noktasının özellikle ilginç bir örneğidir. Cyg X-3, bir adet dev yoldaş yıldız ve bu yıldızdan madde biriktiren bir adet kompakt cisimden (bu kompakt cismin bir nötron yıldızı mı yoksa kara delik mi olduğunu henüz net olarak bilmiyoruz) meydana geliyor. Bu maddelerin kompakt cisim tarafından biriktirilmesi kuvvetli X-ışını emisyonu ortaya çıkarır. Bu parlak X-ışını emisyonu, astronomların ölü yıldızın yakınlarında bulunan ve ilk kez Chandra X-ışın Gözlemevi tarafından görülen yeni bir yıldız doğum bölgesini görmesini sağladı. Cygnus X-3’ün Chandra X-ışın görseli yukarıda yer alıyor. Görselin ortasına yakın görülen parlak X-ışını kaynağı Cygnus X-3. Onun hemen solunda ise Chandra tarafından zayıf, uzamış bir X-ışın kaynağı tespit edildi. Yakındaki bu X-ışını kaynağı, Cygnus X-3’ün sergilediği 4-8 saatlik değişkenlikle aynı değişkenliği gösteriyor. Chandra X-ışın verileri bu zayıf kaynağın aslında Cygnus X-3’ten yayılan X-ışınlarını yansıtan soğuk, karanlık bir bulut olduğunu ortaya koyuyor. Hawaii Mauna Kea’da bulunan Milimetre Altı Dizi kullanılarak yapılan takip eden radyo gözlemleri, bu karanlık buluttan ortaya çıkan radyo jetlerini gösteriyor. Jetler yukarıda kırmızı ve mavi renkle gösteriliyor; kırmızı jet uzaklaşırken mavi jet bize yaklaşıyor. Astronomlar bu jetlerin, karanlık bulutun merkezinde oluşmakta olan ve aksi halde görülemeyen yeni bir yıldız tarafından üretildiğine inanıyor. Bu yıldız mezarlığında yeni bir çiçek büyüyor.

Görsel: X-ışını: NASA/CXC/SAO/M.McCollough et al, Radyo: ASIAA/SAO/SMA

Derin uzaydan gelen gizemli, güçlü ve hızlı sinyaller şu aralar dünya genelindeki astronomların kafasını karıştırıyor. Saniyenin yalnızca küçük bir bölümü kadar süren ultra kuvvetli radyo emisyonu taşmaları olan bu “Hızlı Radyo Patlamaları” (FRBler), 2007 yılında Parkes radyo teleskobunun verilerini tarayan araştırmacılar tarafından keşfedildi. Görülen, Parkes verilerinde gizlenmiş, bilinmeyen bir kaynağın, saniyenin küçük bir bölümü kadar süre için, 500 milyon Güneş’ten daha fazla güçle yayın yapışıydı. Yakın tarihli radyo gözlemleri bu ekstrem patlamaların oldukça yaygın olduğu kanısını uyandırıyor. Bu geçişler o kadar kısa sürüyor ki, bu olayların doğalarını kesin olarak belirlemek aşırı derecede zor. Öne sürülen fikirler arasında, magnetarlar olarak adlandırılan son derece manyetize nötron yıldızlarının kuvvetli emisyonu, nötron yıldızlarının çarpışması, ya da tamamen yeni bir fiziksel fenomen olabileceği de yer alıyor. Astronomlar bu radyo patlamalarının gerçekte ne olduğunu belirlemek için, özenle diğer enerjilerdeki muadillerini arıyor. Ve şimdi, bir Hızlı Radyo Patlaması’na zaman ve mekan anlamında yakın bir kısa süreli gama-ışını kaynağı bulabilmek için ellerindeki gama-ışını verilerini tarayan astronomlar tarafından bir hızlı radyo patlamasının muadili olmaya ilk aday bulundu. Yukarıdaki görsel, Swift uzay aracı gözlemevi üzerindeki Patlama Uyarı Teleskobu (BAT) tarafından görülen gama-ışın gökyüzünün bir bölümünün görseli. Dikkatli analizlerden sonra astronomlar BAT verileri arasında, 4 Kasım 2013’te gerçekleşen bir Hızlı Radyo Patlaması, FRB131104’e yakın gerçekleşmiş ve yukarıda siyah daire içerisinde gösterilen zayıf bir kaynak tespit ettiler. Eğer bu gama-ışın kaynağı gerçekten FRB131104’le ilişkiliyse, gerçekten bu patlamayla açığa çıkan toplam enerji miktarı, önceden düşünülenden milyar kez daha kuvvetli demektir. Bunun bu FRB’lerin doğasını belirlemekte büyük etkileri olacaktır ancak şu an bunun bilmeceyi çözmeye yardımcı mı olacağı yoksa gizemi daha da mı derinleştireceği belirsiz.

Kara delikler, yakında bulunan maddelerin bir ölüm sarmalına girdiği ve en nihayetinde bir daha bizim evrenimize dönmemek üzere kara deliğin olay ufkundan geçtiği birikim işlemiyle kütle kazanırlar. Bu maddeler olay ufkuna girmeden önce kara deliğin etrafında gittikçe daha hızlı dönerler ve aşırı yüksek sıcaklıklara ulaşırlar. Kara deliğin yakınındaki sıcak maddeler X-ışınında parlarlar, bu nedenle X-ışını emisyonu kara deliğin diyetinin iyi bir göstergesidir. Astronomlarca Markarian 1018 olarak bilinen bir aktif galaksinin merkezindeki kara delik oldukça titiz bir yiyici gibi görünüyor. Yapılan gözlemler Markarian 1018’in optik emisyonunda, kara deliğin önündeki yoğun madde miktarında olağandışı bir artışa işaret eder gibi görünen tuhaf değişimler gösterdi. Astronomlar bu değişimin sebebini belirlemek için, Chandra X-ışın Gözlemevi, NuSTAR ve Swift’in de içinde olduğu bir X-ışını gözlemevleri filosu kullandılar. X-ışını gözlemevleri hem birikim diskinin içkin emisyonunu, hem de kara deliğin önünde bulunan soğurucu madde miktarını ölçtüler. Yukarıdaki görsel, solda Markarian 1018’in Çok Büyük Teleskop’la (VLT) elde edilmiş optik görselini, sağda ise merkezi kara deliğin Chandra X-ışını Gözlemevi tarafından görüldüğü şekliyle bir X-ışın emisyonu görselini gösteriyor. Bu X-ışını gözlemleri, kara deliğin önündeki soğurulmada büyük bir değişim göstermedi. Bunun yerine, gözlemler kara deliğin emisyonundaki değişimin, kara deliği besleyen biriken madde miktarındaki azalmadan kaynaklandığına işaret ediyor. Bu kara deliğin şu aralar neden diyet yapmaya karar vermiş gibi göründüğü ise hala bir merak konusu.

Görsel: X-ışın: NASA/CXC/Univ of Sydney/R.McElroy et al, Optik: ESO/CARS Survey

Evren karanlık maddenin (ve az miktarda normal, ya da baryonik maddenin) kütle çekimiyle bir arada tutuluyor. Karanlık maddenin etkilerine dair ilk fikirler 1930’lu yıllara dayanıyor olsa da hiç kimse karanlık maddenin gerçekten ne olduğunu bilmiyor. Kainatın Gama-ışını salınımı üzerine çalışmalar en sonunda karanlık maddenin gizemini çözmenin, ya da en azından mevcuttaki bazı teorileri elemenin anahtarını taşıyor olabilir. Yukarıdaki görsel böyle bir testin verileri. Bir teoriye göre karanlık madde, “zayıf etkileşimli büyük kütleli parçacıklar” ya da kısaca WIMPS olarak adlandırılan, özel bir tür atom altı maddeden meydana geliyor. Bazı teoriler WIMPS’in çarpışma sonrası bozulması ya da yok olması gerektiğini, ve eğer meydana gelirlerse bu süreçlerin başka durumda tespit edilmeyen bir Gama-ışımaları parlaması meydana getirmesi gerektiğini söylüyor. Gama-ışını gözlemleri gerçekten de dağınık görünen bir radyasyon parlamasını, Galaksi Dışı Gama-Işını Arka Plan Işıması’nı, ya da kısaca EBG’yi ortaya çıkardı. EBG’nin doğası uzun yıllardır, gözlenen salınımın WIMPS de dahil tuhaf süreçlerin bir sonucu olabileceğine dair umutlar da barındıran bir gizem olarak duruyor. Fermi Gama-ışın Uzay Teleskobu üzerindeki Büyük Alan Teleskobu’nun (Large Area Telescope) 7 yıllık (yukarıda bir parçası gösterilen) gözlem verilerini kullanan astronomlar, şu ana kadar ki en hassas EBG çalışmasını yaptılar. Fermi gözlemleri gösteriyor ki, EBG’nin tamamın değilse bile tamamına yakın bir kısmı aslında, bir aşırı aktif galaksiler türü olan blazarlar tarafından üretiliyor ve WIMPS’in içerisinde olduğu süreçlerin katkısı oldukça düşük seviyede. Bunun gibi hayal kırıklıklarına rağmen, anlamlandırma arayışı devam ediyor.

Görsel: NASA/DOE/Fermi LAT Collaboration

Galaksi kümeleri, Evren’in gözlemlenebilir yapısının belirlenmesine yardımcı oluyorlar. Bunların yavaşça ve küçük galaksilerin çarpışmaları ve birleşmeleriyle zaman içerisinde aşamalı şekilde oluştukları düşünülüyor. Bu çarpışmalar, karanlık maddeyi görünür maddeden ayırmaya yetecek enerji üretecek kadar muazzam olabilirler. Bu çarpışmalardan bazıları, kümenin simetri eksenine dikey uzanan, tuhaf ve uzun radyo yapıları üretirler. Bu yapıların, kümenin oluşmasına yardımcı olan çarpışmalarca üretilen şok cepheleri olduğuna inanılıyor. Yukarıdaki görsel, 6 milyon ışık yılı boyunca uzanan radyo kalıntısının morfolojisi nedeniyle “Diş Fırçası (Toothbrush) Kümesi” olarak da bilinen küme RX J0603.3+4214’ün radyo (yeşil), optik (beyaz) ve X-ışını (mor) verilerinin bir kompoziti. Aynı zamanda, küme içerisindeki karanlık maddenin dağılım haritası da mavi renkle gösteriliyor. Madde dağılımıyla küme radyo kalıntıları tarafından belirlenen şok cephelerinin ilişkisi üzerine yapılan çalışmalar, astronomların evrenimizi oluşturan şiddetli birleşme süreçlerini anlamasına yardımcı oluyor.

Görsel: NASA/CXC/SAO/R. van Weeren et al; Radyo: LOFAR/ASTRON; Optik: NAOJ/Subaru

[vc_row][vc_column][vc_column_text]

X-ışını gökyüzü çok büyük değişkenlik tarafından karakterize edilir. Bazı kaynaklar yanıp sönerken diğerleri hiddetli ve aceleci bir şekilde, çokça dikkat çeken ekstrem fışkırmalarla patlar. Ama üç üniversite öğrencisi tarafından tespit edilen X-ışını fışkırmaları astronomları oldukça şaşırttı. Alışılmadık derecede değişken X-ışını emisyonları gösteren kaynaklar arayan bu öğrenciler, Chandra X-ışını Gözlemevi tarafından son 16 yılda elde edilmiş X-ışını gözlemleri arşivini araştırdılar. Dış eliptik galaksiler NGC 4636 ve Centaurus A olarak da bilinen radyo galaksi NGC 5128’le ilişkili gibi görünen özellikle değişken iki kaynak buldular. Yukarıdaki görsel Cen A’nın bir X-ışını görseli ve değişken kaynak kutucuğun içerisinde görünüyor. Altta sıralanmış olan görseller kaynağın değişkenliğini gösteriyor. Bu iki kaynak X-ışını üretimlerini yaklaşık bir dakika içinde 100 kattan daha fazla arttırdılar ve nadir görülen “aşırı parlak X-ışını kaynağı” (ULX) sınıfına dahil oldular. Ama X-ışını üretimini  bu kadar kısa sürede kendini yok etmeden bu kadar arttırabildiği bilinen cisim sayısı çok az olduğu için bu kaynaklar ULX’ler için bile aşırıya kaçıyor. Genç, aşırı derecede manyetize olmuş nötron yıldızları, bilinen adıyla magnetarlar bu kadar hızlı, parlak X-ışını parlamaları gösterebilir ama bu iki gizemli kaynak çok daha yaşlı yıldız türleriyle ilgili gibi görünüyor. Başka bir alternatif de özellikle büyük miktarda maddenin bir kara delik tarafından yutuluyor olması olabilir. Astronomlar cevapları arıyorlar ve bu kaynakların tekrar fışkırmasını ya da benzer ortamlarda başka kaynakların bulunabilmesini umuyorlar.

Referans: NASA/CXC/UA/J.Irwin et al.

[/vc_column_text][/vc_column][/vc_row]

Bir elektromanyetik radyasyon dalgası, dalga boyu (veya frekans ya da enerjisi) ve yönelimi yani polarizasyonu tarafından karakterize edilir. Doğrusal olarak polarize olmuş bir radyasyon dalgası tek bir düzlemde salınır (yukarı ve aşağı ya da bir yandan diğerine). Elektromanyatik radyasyonun polarizasyonunun belirlenmesi, kozmik mesafelerde yer alan astronomik kaynaklara dair başka türlü elde edilmesi zor olan bir bilginin, radyasyon kaynağının geometrisinin anlaşılmasına yardımcı olur. Polarizasyon araştırmaları genellikle optik optik olarak ve düşük enerjilerde yapılır ama X-ışınları gibi yüksek enerji radyasyonunun polarizasyonunun belirlenmesi teknolojik anlamda zordur. Bu zorluğu aşmak için ortaya çıkan X-Calibur, nötron yıldızları, karadelikler ve diğer kaynaklar tarafından üretilen X-ışınlarının yönelimlerini belirlemek için bir yüksek enerji X-ışın aynaları ve katı hal detektörleri kombinasyonu kullanan ve balonla taşınan bir teleskoptur. X-ışını polarizasyonu ölçümleri dönen karadeliklerin uzay zamanı nasıl etkilediğini ya da pulsarlar ve magnetarların yakınlarındaki aşırı kuvvetli manyetik alanlarda ne olduğunu gösterebilir. X-Calibyr 17 Eylül 2016’da New Mexico, Fort Sumner’dan fırlatıldı ve 19 Eylül’de New Mexico/Arizona sınırına indi. Bu uçuşta X-Calibur’un hedefleri arasında Yengeç Nebulası ve bunun pulsarı, mikrokuasar Sco X-1 ve karadelik çift sistemi Cyg X-1 de bulunuyordu. Yüksek enerji polarizasyonu çalışmalarında altın çağa giriyor olabiliriz. NASA’nın çizim tahtasında iki X-ışını polarimetre görevi, PRAXyS ve IXPE bulunuyor. Şu an başka görevler de düşünülmekte.

Görsel: X-Calibur Team