Süpernova Patlamalarının Garip Fiziğini Ortaya Çıkaran JWST Fotoğrafları
Yıldız doğduğu anda, yer çekimiyle savaşmaya başlar. Yanan bir yıldız, sürekli olarak yer çekiminin içeriye doğru uyguladığı basınca karşı yeterli enerjiyi salar. Ancak yakıtı tükendiğinde, yer çekimi kazanır: yıldız çöker ve kütlesinin çoğu ya bir nötron yıldızı – şehir büyüklüğünde ultradenstir bir nesne – ya da bir kara delik olur. Geri kalanı dışarıya patlar, kurşunlar gibi uzaya uçar. Astronomlar yakın zamanda genç süpernova kalıntısı Cassiopeia A’ya James Webb Uzay Teleskobu’nu (JWST) yönlendirerek bu şiddetin sonrasındaki yeni görüntüleri yakaladılar. Patlamanın ışığı yaklaşık 350 yıl önce Dünya’ya ulaştı, yaklaşık Isaac Newton zamanında. Dartmouth College’dan astronom Robert A. Fesen, “Bu özel nesne çok önemli çünkü oldukça yakın ve genç, bu yüzden ne gördüğünüz, yıldızın nasıl patladığına dair zamanda donmuş bir fotoğrafıdır,” diyor.
## Yıldızların Sonu
Yıldızlar, hidrojeni helyuma dönüştürerek içlerindeki füzyon ocaklarında yanmaya başlar. Hidrojen tükendiğinde, karbon yapmak için helyumu, karbon yapmak için neonu ve benzerlerini yapmaya başlarlar, sonunda enerjiden daha fazla enerji harcadıkları demiri elde ederler. Bu noktada yıldız yer çekimi altında çökmeye başlar ve maddenin çoğu içerisindeki proton ve elektronlar ezilerek nötronlara dönüşür. Nihayetinde nötronlar daha fazla çökmeyi durduramazlar – nötron yıldızı haline gelirler, parçacıkların aşırı basınç yaşadığı bir yerdir ve bir itici şok dalgasını tetikler. (En kütlesel yıldızlar yıldızlarının hayatlarını süpernovada sonlandırırlar. Güneş gibi küçük yıldızlar beyaz cüceye dönüşürler.) Astronomlar hala süpernova patlamalarının patlayıcı gücünü tamamen açıklayamazlar. “Nötron yıldızı oluştuktan sonra oluşan bu itici şokun yıldızı patlatabileceği düşünülüyordu,” diyor Milisavljevic. “Ancak dünyanın en hızlı bilgisayarlarında on yıllık simülasyonlar, itici şokun, patlamayı gerçekleştirmek için yeterli olmadığını gösterdi. Şimdilik süpernova patlamalarının ana sürücüsü bir sırdır. Araştırmacılar, yanıtın nötrinolarda olabileceğini düşünüyor, neredeyse kütleleri olmayan ve genellikle maddeden engelsiz bir şekilde geçen parçacıklar. Belki de yıldızın çekirdeğindeki yoğun sıcaklıklarda ve yoğunluklarda, nötrinoların bazı enerjilerinin şoku canlandırmak için kullanıldığı bir durum yaşanmaktadır. Ancak bu fikri doğrulamak için daha fazla gözlem yapılması gerekmektedir.
## JWST’nin Keşifleri
JWST’nin Cassiopeia A hakkında ortaya koyduğu keşifler arasında, yıldızın patlaması sırasında kaçan gaz tabakası da bulunmaktadır. Bu JWST görüntüleri, yıldızın dışında malzeme ile etkileşime girmeden önce ve patlama sırasında yıldızın dışarıya attığı şok dalgasının yansıması ile ısıtılmadan önce gazı göstermektedir. Bu süpernova patlamasından çıkan saf çıkarlar, yıldızın patlamadan önce nasıl olduğu hakkında ipuçları sunan bir örgü yapısı sergilemektedir. “JWST bize bu materyalin yapısının haritasını verdi,” diyor Princeton Üniversitesi’nden astronom Tea Temim. “Bu, supernovadan önce dışarıya atılan malzemenin dağılımını bize anlatıyor. Daha önce böyle bir şey görememiştik.”
## Yeşil Canavar
Araştırma ayrıca bilim insanlarının “Yeşil Canavar” adını verdikleri Cassiopeia A’nın beklenmedik bir özelliğini ortaya çıkardı. Astronomlar, bu gaz tabakasının, yıldızın patlamadan önce attığı gaz tabakaları olduğunu düşünmektedir. “Yeşil Canavar, heyecan verici bir sürprizdi,” diyor Temim. Bilim insanları, süpernova kalıntılarının malzemenin içine uçtuğunda ne olacağının araştırıyor. “Bu önemli,” diyor Temim, “çünkü uzakgalaksilerdeki süpernovayı gözlemlediğimizde, ışık, çevredeki malzemeden çok etkilenmektedir.”
## Kristal Berraklığı
Başka bir JWST enstrümanı olan Yakın Kızılötesi Kamera (NIRCam), Cassiopeia A’yı MIRI’dan daha kısa dalga boyunda ışıkla sergiliyor. “NIRCam’ın faydası çözünürlüktür,” diyor Milisavljevic. “Bu şekilde yaklaştığınızda, şaşırtıcıdır. Geri kalan kariyerimi bu ölçekteki süpernovayı anlamak için harcamayı planlıyorum.” Bu verileri, patlamanın şok dalgasının ne kadar yoğunlaştığına ve karşılaştığı gazın yoğunluğuna kadar anlamak için kullanmayı umuyor. Bu ipuçları, kıyametin nasıl gerçekleştiğine dair ipuçları vermektedir.
