Fermi Teleskobu’nun 5 Yılı ve Aktif Galaksiler

Bundan beş yıl önce, çok iyi hatırlıyorum, o zamanlar daha mühendislik okuyordum, NASA GLAST adlı gama ışını teleskobunu yörüngeye gönderdi. Teleskobun fırlatılışını canlı izlemiştim, hatta GökGünce’de “GLASTartık gökyüzünde!” adlı bir yazı yayınlamıştım.. O zamanlar bu teleskoba olan ilgim özellikle enerji bakımından evrendeki tüm olaylara açık ara fark atan “Gama Işını Patlamaları” sebebiyleydi ve tamamen “merak” ve “hobi” amaçlı idi.. O zamanlar çıkardığımız Gökbilim Dergisi’ne teleskop ile ilgili “Gama Işını Araştırmalarına Siz de Katılın” adında detaylı bir yazı hazırlamış, teleskop verilerine açık bir şekilde herkesin ulaşabileceğini ve isteyen amatörlerin teknik çalışmalar yapabileceğini duyurmaya çalışmıştım..

 

Ve bunların üzerinden 5 yıl geçti ve ben şu anda fizik bölümündeyim, danışmanım ile birlikte astrofizik konusunda bir araştırma yapıyorum ve tahmin edin hangi teleskobun verilerini kullanıyorum? Eski ismi GLAST, yeni ismi Fermi Gama Işını Teleskobu’nun, evet.. Onca sene evvel böyle birşeyi hissetmişmiydim emin değilim ama eski yazılarımı okuyunca garip hissettim gerçekten.. Geçtiğimiz günlerde Fermi’nin beşinci yılı anısına ve 2018’e kadar uzatılan görev süresine istinaden, geçtiğimiz yıllarda yaptığı keşifler üzerine güzel bir video yayınlandı.

 

 

İlk başta beni bu gama ışını teleskobuna çeken gama ışını patlamalarından farklı bir konu üzerinde çalışıyorum şu anda; merkezlerinde süper-kütleli karadelikler bulunduran aktif galaksiler, diğer bir isimleriyle “aktif galaktik çekirdekleri” üzerine.. Yaklaşık beş aydır bu konu üzerine kafa yoruyorum ve danışmanımın da yönlendirmeleriyle çeşitli kaynaklar belirleyip bunlar üzerinde hem optik dalga boyunda hem de gama ışınında parlaklık değişkenlik analizleri üzerine çalışıyoruz..

 

Bu konuya girişirken ilk aşamada bu gökcisimleri hakkında detaylı bir “ön çalışma” yapmam gerekti ve bunları geçen hafta İTÜ’de düzenlenen 8. Fizik Haftası’nda sunma fırsatım oldu. Hem oradaki sunumu destekleyici ders notları, hem de konuya ilgi duyabileceklere Türkçe bir kaynak olması için önümüzdeki günlerde iki parça halinde bu notları yayınlayacağım. Yüksek enerji astrofiziğinde, özellikle gama ışını astrofiziğinde en ilgi çekici konulardan biri olan “aktif galaksi çekirdekleri” umarım sizlerin de ilgisini çeker!

En Uzak Gama Işını Patlaması

Evrenin gözleyebildiğimiz en uç noktalarını hayal edin! Büyük Patlama'nın üzerinden yalnızca milyonlarca yıl geçmiş, evrenin ilk dev yıldızları, galaksileri oluşuyor ve görünüşe göre şiddetli bir şekilde patlıyorlar! 23 Nisan'da keşfi duyurulan şu ana kadar gözlenmiş en uzak gama ışınımı patlaması, yeryüzündeki teleskoplarla da yapılan gözlemlerle doğrulanmış oldu : bizden 13 milyar ışık yılı ötede, Büyük Patlama'dan yalnızca 630 milyon yıl sonra gerçekleşmiş bir patlama...

Gemini teleskobu ile alınan bu görüntüde şu ana kadar gözlenmiş en uzak gama ışını patlamasının kızıl ötesi dalga boyunda parlaması görülüyor

Bu cisim en uzak gama ışınımı patlamasının yanında şu ana kadar gözleyebildiğimiz en uzak cisim olarak da kayda geçti.

Gama ışınımı patlamaları evrendeki en yüksek enerjili olaylar olarak biliniyorlar. Mevcut modellere göre dev yıldızların yakıtlarını tüketip karadelik oluşturmaları sırasında etrafa saldıkları yüksek enerjili ışınımlardan oluşuyorlar. Yıldızın ölümü sırasında kutuplarından yayıldığı düşünülen bu ışınlar eğer bizim görüş doğrultumuzda ise özel olarak tasarlanmış ve sadece uzaydan gözlem yapabilen gama ışını teleskopları ile tespit edilebiliyorlar. Yanlızca saniyeler süren bu olaylarda yayımlanan enerji, Güneş gibi 1000 tane yıldızın tüm ömrü boyunca( yaklaşık 6 milyar yıl) yaydıkları enerjinin toplamı kadardır. Ne kadar yüksek olduğunu bir hayal etmeye çalışın! Bu olaylardan bir tanesinin bizim yakınlarımızda gerçekleşmemesi bütün hayatı yok edebilir! (Gama ışını patlamaları ile ilgili geçen yıl Gökbilim Dergisi'nde bir makale yazmıştım. Detaylar için inceleyebilirsiniz : Gama Işını Patlamaları - Gökbilim Dergisi )

Swift gama ışını teleskobu tarafından 10 saniye süresince gözlenen patlama keşfedildiği tarihten yola çıkarak GRB 090423 olarak isimlendirildi. Swift'in gama ışını dalga boyunda gözleminden sonra yeryüzündeki teleskoplar da uyarılarak aynı olay çeşitli dalga boylarında gözlendi ve yapılan ölçümlerle kırmızıya kayma değeri 8.2 olarak ölçüldü. Bu değer, patlamanın şimdiye kadar gözlenebilen en büyük kırmızıya kayma değerine sahip cisim olduğunu gösteriyor.

Evrende ne kadar uzağa bakarsak o kadar zamanda geçmişi görebiliriz. Işığın sonlu bir hızı olması sonucu sahip olduğumu bu olanak sayesinde derinlere bakarak evrenin başlangıcına yakın oluşmuş cisimleri dahi gözleyebiliyoruz. Evrende cisimlerden yayılan ışınlar uzayda yol alırken, evrenin genişlemesi nedeniyle dalga boylarında bir uzama meydana gelir. Bunu ışığın tayfında karşılaştığımız karanlık ışıma çizgilerinin kırmızı renge doğru kaymasından anlayabiliyoruz. Dalga boyundaki bu genişlemenin bir ölçüsü olarak verilen kırmızıya kayma değeri(redshift factor) ayrıca cismin bizden ne kadar uzak olduğu bilgisini de verir. Bizim örneğimizde GRB 090423, 8.2 kırmızıya kayma değeri ile bizden yaklaşık 13 milyar ışık yılı uzakta bulunuyor.

Yıldızlardan gelen ışınların tayfı alınırsa belirli dalga boylarında karanlık çizgilere rastlanır. Evrenin genişlemesi nedeniyle, uzayda yol alan ışınlardaki bu çizgiler kırmızı renge doğru kayarlar. Bu kaymanın ne kadar olduğu(kırmızıya kayma) bize gözlediğimiz cismin uzaklığı hakkında bilgi verir.

Bu kadar uzakta böyle bir patlama keşfetmenin anlamı nedir peki? İlk başta bahsettiğim gibi bu patlamalar dev yıldızlarla ilişkilendirildiğinden bu keşifle, evrenin daha ilk evrelerinde bu şekilde büyük yıldızların olduğu ve patlayacak kadar yaşadığı gözlenmiş oldu. İlk yıldızların ve galaksilerin oluşumu astrofizikte şu an tam olarak aydınlatılabilmiş bir konu değil, o yüzden bu keşif araştırmacılara bir çok ipucu sunuyor.

Swift teleskobunun tespit ettiği gama ışını patlamaları, kırmızıya kayma değerleri ve onlara karşılık gelen uzaklıkları. Keşfedilen GRB 090423, 8.2 kırmızıya kayma değeriyle şu anda bilinen en uzak cisim. Patlamadan çıkan ışınlar bize gelene kadar 13 milyar yıl boyunca yol kat ettiler.

Bunun öncesinde bilinen en uzak cisim 2006 yılında keşfedilen 6.96 kırmızıya kayma değeri ile bir galaksiydi ve en uzak gama ışınımı patlaması 2008'de keşfedilen 6.7 kırmızıya kayma değerli bir patlamaydı. GRB 090423 patlaması 13 milyar ışık yılı uzaklığı ile şu anda rekoru elinde tutuyor. Uzmanlara göre uzun bir zaman da kırılabileceği düşünülmüyor...

Eski adıyla GLAST; Yeni adıyla FGST

GLAST (Gamma-Ray Large Area Space Telescope) adıyla 11 Temmuz 2008'de fırlatılan gama ışını teleskobu geçen gün yapılan açıklamaya göre ünlü yüksek enerji fizikçisi Enrico Fermi'nin onuruna "Fermi Gamma-ray Space Telescope"(FGST) olarak isimlendirildi. Prof. Enrico Fermi (1901-1954) kozmik parçacıkların yüksek enerjilere hızlandırlabileceklerini ilk öneren ve bu konuda bir çok aydınlatıcı çalışmada bulunmuş nobelli bir fizikçi.

Fermi Teleskobunun yeni logosu

GLAST ismine uzun süredir alışmıştık aslında; FGST okunuş olarak da yerleşmesi biraz zaman alacak gibi duruyor. FGST yerine Fermi teleskobu olarak dilimize yerleşecektir diye düşünüyorum.

Bu haberin yanında çok daha etkileyici bir duyuru daha vardı. Uzun süredir teleskobun ilk ışığı alıp oluşturmaya çalıştığı tüm gökyüzünün gama ışını haritası yayınlandı. Bundan önceki teleskopların yıllar boyunca başardığını Fermi teleskobu LAT(Large Area Telescope) enstrumanı ile sadece 95 saatte elde etti. Bu sonuç gelecekte alınacak sonuçlar konusunda herkesi heyecanlandırıyor.

Resmin büyük hali için tıklayınız.(Kaynak NASA)

Bütün gökyüzünü gösteren haritada Samanyolu eksenindeki gaz ve toz bulutlarının, kozmik ışınlar adı verilen hızlandırılmış çekirdeklerle çarpışmaları sonucu oluşan gama ışını tayfında parlamaları görülüyor. Ünlü Yengeç(Crab) bulutsusu ve Vela pulsarı bu dalgaboylarında oldukça parlaklar. Bu yüksek hızlarda dönen nötron yıldızları(pulsar) ilk olarak yayınladıkları radyo ışınımları sayesinde keşfedilmişlerdi. Görüntüdeki üçüncü pulsar İkizler takım yıldızındaki Geminga pulsarı. Bu pulsar Vela'nın aksine radyo kaynağı değil; bunun öncesinde bir gama ışını teleskobu tarafından keşfedilmişti. Fermi Teleskobu bunun gibi bir çok radyo kaynağı olmayan pulsarlar keşfetmeye hazırlanıyor.

LAT'ın aldığı görüntüdeki dördüncü parlak bölge ise bizlerden çok uzaklarda, 7.1 milyar ışık yılı uzakta bulunuyor. Bahsedilen gökcismi 3C 454.3 olarak adlandırılan aktif galaksi türlerinden biri olan bir blazar. Bu gökcismini bu kadar parlak yapan parlama fazına geçiyor olması.

LAT gökyüzünün tamamını üç saatte bir tarıyor. Teleskobun ilk bir yıllık görev süresinde bu sürekli devam edecek. Bu çalışma modu araştırmacıların gökyüzünde sürekli değişen kaynakları detaylı inceleyebilmelerini sağlayacak. LAT enstrumanı 20MeV(milyon elektron volt) ile 300 GeV(milyar elektron volt) enerji aralığındaki fotonları yakalayabiliyor.

Fermi Teleskobunun diğer enstrumanı GBM, çalışmaya başladığından beri 31 gama ışını patlaması(GRB) yakaladı. Bu yüksek enerjili olaylar yıldız patlamaları ve iki nötron yıldızının birleşmesi sonucu gerçekleşiyor. GBM LAT'ın duyarlı olduğu enerji aralığındna daha düşük bir aralıkta çalışıyor(8000 eV'dan 30 MeV'a kadar). Her iki enstruman ile gözlenecek patlamalar bu gizemli olayların ardındaki sır perdesini yavaş yavaş aralayacak..

Enrico Fermi'nin biyogrorifisini okumak için tıklayınız.
Fermi Teleskobunun ilk ışığı ile ilgili telekonferansa erişmek için tıklayınız (mp3, 7Mb)

Kaynak : NASA Basın Duyurusu

GLAST son hızla geliyor!

Görevinin yaklaşık 40. Gününde olan GLAST(Gamma Ray Large Area Space Telescope) daha şimdiden 12 tane gama ışını patlaması gözlemeyi başardı. GLAST üzerindeki GBM(Glast Burst Monitor) ile gözlenen patlamalar görevin geleceği hakkında herkesi şimdiden heveslendirmiş durumda.

GLAST projesinden sorumlu görevililer alınan görüntülerle teleskobun ince ayarlarını yapıyorlar. Yeryüzündeki ve GLAST üzerindeki yazılım ayarlarını son haline getirmeye çalışan ekip toplanan ilk verilerin heyecan verici olduğunu belirtiyolar.

GLAST şu ana kadar tekil bir gözlem aracından alınacak en büyük aralıkta, bir kaç bin eV(electron volt)'den başlayarak yüz milyarlarca eV'a kadar güçlü gama ışını patlamalarını gözleyecek. Patlamalar gözlenerek bu olağanüstü ve gizemli olayların ardındaki sır perdesi aralanmaya çalışılacak.

GBM'in 23 Temmuz'da keşfettiği patlama araç üzerindeki 14 dedektörün her biri tarafından gözlenebildi (Büyük hali için tıklayınız)

GBM ekibinin öncelikli hedeflerinden biri, bulunan patlamaların yerinin diğer bağımsız uydulardan biri olan Swift’den gelen verilerle karşılaştırarak doğruluğunu saptamak. GBM bütün gökyüzünü tarayabiliyorken, gama ışını patlamalarını gözleyen diğer uydu Swift bir kısmını gözleyebiliyor. Buna rağmen GBM’in bulduğu 12 patlamanın dördünü Swift doğrulamış durumda. Bu konu çok önemli, zira GBM bir patlama keşfettiğinde gerçek zamanlı verileri hemen yeryüzündeki ve uzaydaki diğer gözlem araçlarına gönderecek. Bunlar arasında GLAST’ın temel araçlarından olan LAT da bulunuyor. Gama ışını patlamaları kısa sürede yok olduklarından verilerin doğruluğu ve hızı çok önemli bir kriter. Bütün hazırlıklar tamamlandıktan sonra yakalanan her patlamaya ilişkin veriler olay anından saniyeler sonra tüm dünyaya gönderilecek.

Son gelişmelere bakıldığında GLAST bizi çok heyecanlandıracağa benziyor. GLAST’ın aktif olmasıyla paralel olarak çalışmaya başlayacak Global Telescope Network ile amatörler bu çalışmalara destek verebilirler. Konu ile ilgili Gökbilim Dergisi’nde yazdığım makale için tıklayınız.