Rekor enerjiye sahip bir "haberci" Dünya'ya ulaştı: Rus bilim insanları kaydetti

Rusya Bilimler Akademisi Nükleer Araştırma Enstitüsü'nden (INR RAS) bir grup araştırmacı, Moskova Devlet Üniversitesi'nden M.V. Lomonosov. Bu patlamanın, Dünya'dan iki milyar ışık yılı uzakta gerçekleşen ve şimdiye kadar kaydedilen en parlak gama ışını patlaması olan GRB221009A süpernova patlamasıyla bağlantılı olduğu ortaya çıktı.

Rusya Eğitim ve Bilim Bakanlığı'nın bildirdiğine göre, olay Rusya Bilimler Akademisi Nükleer Araştırma Enstitüsü'ne bağlı Baksan Nötrino Gözlemevi'nin "Kover-3" Rus tesisinde kaydedildi. Konuyla ilgili bir makale Physics Review D dergisinde yayımlandı.

Her gün çok sayıda kozmik parçacığın Dünya'ya uçtuğunu söylemeliyiz: nötrinolar, protonlar, elektronlar, fotonlar... Gama kuantaları ise tam olarak çok yüksek enerjili fotonlardır.

Ancak Rus bilim insanlarından bile önce, Çin LHAASO Gözlemevi uzmanları, GRB221009A adlı galaksi dışı kaynaktan yayılan, enerjisi 18 TeV olan yüksek enerjili gama radyasyonunu kaydetmişlerdi. Bunu patlamanın ilk 2.000 saniyesi içinde yaptılar. Ancak 2536 saniye sonra, Kabardey-Balkar'daki Carpet-3 tesisinde Rus bilim insanları aynı patlamadan 300 TeV gücünde bir gama kuantumu "yakaladılar"! Bilim adamlarımıza göre bu, hiç kimsenin beklemediği büyük bir başarı.

– Veriler ne kadar doğru? – Tespit çalışmalarına katılan Rusya Bilimler Akademisi Nükleer Araştırma Enstitüsü'nde lisansüstü öğrencisi olan Nikita Pozdnukhov'a soruyorum.

- Olayın geliş yönü gama ışını patlamasının yönüyle tam olarak örtüşüyor, elde edilen sonuçtan yüzde 99 emin olduğumuzu söyleyebiliriz.

- Bu kadar enerjiye sahip bir fotonu neden beklemiyordunuz?

- Gerçek şu ki, çeşitli parçacıklar Dünya'ya uçuyor, bazen bu göstergeyi aşıyor, ancak burada özellikle gama kuantalarından (kısa dalga elektromanyetik radyasyon birimleri) bahsediyoruz. Üstelik o, hiç kimsenin beklemediği bir Evren bölgesinden geliyordu. Gerçek şu ki, uzak galaksilerden bize doğru uçan yüksek enerjili parçacıklar, arka plandaki mikrodalga radyasyonuyla etkileşime girdiğinde enerji kaybetmelidir. Dolayısıyla böyle bir gama kuantumunun yol boyunca enerjisinin çoğunu "kaybetmiş" olması gerekir. Bu etki 1966 yılında Sovyet bilim adamları Georgy Zatsepin ve Vadim Kuzmin tarafından, daha sonra da Amerikalı Kenneth Greisen tarafından bağımsız olarak tanımlanmıştır. Görünen o ki, parçacığımız ya daha yakın bir mesafeden geldi ya da bu sınırı aşmamızı sağlayan bilinmeyen bir mekanizma var.

- Peki iniş daha yakın mesafeden mi yapılmış olabilir?

– Elbette böyle bir olasılık mevcut ancak LHAASO gözlemlerini standart bir şekilde açıklamak da zor. Ama onlar da gama ışını patlamasıyla aynı yönden ve aynı anda geldiler! Ve kaynak olarak başka aday da yok. İşte bu nedenle, radyasyonun evrendeki yayılımı hakkındaki modern fikirlerin gözden geçirilmesi fikri ortaya çıktı.

– Dünya’da da benzer gama kuantaları üretiliyor mu?

– Dünya’da gama radyasyonu radyoaktif maddelerden gelir veya nükleer reaktörlerde üretilir, ancak bu kaynakların güç seviyesi çok zayıftır. Örneğin Büyük Hadron Çarpıştırıcısı'nda protonların maksimum enerjisi yaklaşık 14 TeV'dir, burada üretilen gama kuantalarının enerjisi ise daha da azdır. Uzaydan bize doğru uçan kozmik parçacıklarla, özellikle de bahsettiğimiz parçacıkla kıyaslanamaz. Bu son derece yüksek enerjili elektromanyetik radyasyondur.

– Bu enerjiler hakkında bilgi sahibi olmak bize, dünyalılara ne verebilir?

– Daha önce de söylediğim gibi, bu olay bize yüksek enerjili olaylar hakkındaki eski fikirleri yeniden gözden geçirmemize, Dünya'da hâlâ çok çok uzakta olan enerji alanına bakmamıza ve belki de bu kadar yüksek enerjilerdeki fizik hakkında yeni bir şeyler öğrenmemize yardımcı olacak.

Benzersiz fotonu kaydettiğiniz kurulum neydi?

Halı formunda geniş bir alana yayılmış, yer tabanlı dedektörlerin bir dizisidir. Gerçek şu ki, gama kuantaları bize doğrudan ulaşmaz: Dünya atmosferine ulaştıklarında, atmosferik parçacıklarla çarpışırlar ve Dünya yüzeyine ulaşan bir parçacık dizisi oluştururlar. İşte Halı-3 gibi yeryüzü enstalasyonları tarafından tescil edilen budur.

– Yani rekor seviyedeki gama kuantumu dolaylı yoldan mı tespit edildi?

- Elbette enerjisi, şelalenin zemin izine dayalı karmaşık bir yeniden yapılandırma prosedürü sonucunda elde edildi. Bu, karmaşık deneysel çalışmalar ve bilgisayar modellemelerini de içeren, çok sayıda bilim insanından oluşan bir grubun gerçekleştirdiği büyük bir çabadır.