Makaledeki GRB 090423'ün ışığının dünyamız oluşmadan önceki 9 milyar yıl boyunca kaotik ortamdan sıyrılıp ulaşması nasıl mümkün olmuştur?

Olayın Gama ışını olmasıyla doğrudan bir alakası yok, aksi takdirde çok daha düşük enerjili olan mikrodalga ışıması olan kozmik mikrodalga arkaplan ışımasını (CMB) ölçemezdik ki bu bize evrende ölçülebilir en uzak noktadan geliyor. Gözlenebilir tüm nesnelerden en uzak nokta olan son saçılma yüzeyinden. Dolayısıyla bu soruyu biz nasıl oluyor da CMB'yi ölçebiliyoruza genellersek aradığımız cevaba yaklaşabiliriz.

Bu konu aslında göründüğü kadar basit değil o nedenle analizin detaylarına girmeyeceğim lakin en büyük zorluğun Samanyolu düzlemi olduğunu bilmekte fayda var. Doğal olarak Samanyolu galaksisinin içerisinde yer aldığımızdan, gökyüzünün kayda değer bir kısmı bu gaz ve tozla ve birçok noktada yıldızlarla kapatılmış durumda. Bu alan CMB analizinde toplam gözlemden çıkartılıyor.

Özetle bize bu düzlemden ulaşan ışık çeşitli süreçlere (saçılma, soğrulma vb.) maruz kalıyor. Dolayısıyla bir doğrultudan gelen ışığa birçok faktör ekleniyor. Mesele bu faktörlerin bilinip bilinmemesinde. Örneğin Samanyolu'nun herhangi bir doğrultusu için hangi dalga boyunun ne tür etkilere maruz kaldığını bilmek çok önemli. Eğer bunları bilirseniz bu faktörleri hesaba dahil ederek arka plandan gelen ışınımı "gelen toplam ışıktan" ayrıştırmak belirli bir ölçeğe kadar mümkün olabiliyor. Elbette burada anlatıldığı kadar kolay değil.

Bunu ölçmenin bir yolu, Samanyolu'nun çeşitli noktalarındaki standart gözlemleri gerçekleştirmek. Ne tür olduğunu bildiğiniz standart bir yıldızın ışığındaki değişimler, yıldızdan gelen ışığın o doğrultuda ne gibi süreçlere maruz kaldığı hakkında bilgi veriyor. Bu tür gözlemlerle bunlar haritalandırılabiliyor.

GRB'lerdeki avantajlı durum ise yayılan ışınımın çok şiddetli olması. Aslında az önce bahsettiğimiz olaydan pek de bir farkı yok. Mesele sinyal-gürültü oranında (SNR - signal to noise ratio). Evrendeki çok az süreç gama ışını üretiyor, dolayısıyla gama ışını dalga boyunda çok fazla gürültü yok (fakat hala var!). Ve bu patlamalar çok anlık ve şiddetli olduğu için sinyal, gürültüye oranla çok daha fazla oluyor. Bu nedenle bu verileri inceleyebiliyoruz. GRB benim hocamın da uzmanlık alanlarından biri ama benim çalışma konum değil. Lakin gördüğüm kadarıyla söyleyebilirim ki yukarıdaki nedenler gibi birçok neden bazı gözlemleri çöpe attırabiliyor.

Bunları gözlenmesi ise mesafe-genişleme ilişkisiyle alakalı. Yeterli uzaklıktaki bir cisimden, evrenin genişlemesi de buna dahil olduğunda, çok uzun bir süre sonra ışık alabiliyoruz. Fakat evren genişlediği için bu ışık çok uzak cisimlerde kayda değer miktarda kırmızıya kayma gösteriyor. Örneğin CMB'nin mikrodalga bölgede olmasının nedeni bu, şu anda 2.73 Kelvin gibi bir kara cisim ışımasına denk düşse de bu aslında orijinalde bunun bin katı mertebelerinde sıcaktı. Fakat evren genişledikçe bu fotonlar da enerjilerini kaybettiler. Yani gelecekte çok daha soğuk görünecekler.

Yukarıda anlattığım CMB gözlemleriyle ilgili detayları lisans bitirme tezimde biraz daha detaylı anlattım. Referanslara ekliyorum.

Merhaba tekrar,

Ögetay Kayal çok güzel açıklamış modelleme sürecini. Gelen ışığın yolda nelere maruz kaldığı, teleskopun kameralarının gelen ışıkla etkileşimi, galaksiden gelen hangi ışıklara maruz kaldığı modelleniyor ki elimizde ışık kaynaktan çıktığı gibi görülebilsin. Biz de sanki kaynağın yanından bakıyormuşçasına ışıktan gelen bilgileri (hangi maddeler var, enerjisi nasıl vs) spektroskopi yöntemi ile elde edebilelim.

Fakat burda sorulan teknik olarak nasıl anlamlı hale getirip ayırt ediyoruzdan ziyade o ışık demeti evrenin içinde nasıl sönüp gitmeden geliyor sanırım, onun için kafa karışıklığı olmasın diye ek yapmak isterim, evrenin her yerinden yola çıkan her ışık bize ulaşamıyor. Işık gelse de, modellenemeyecek kadar sönük olabilir anlamlı hale getirilemeyebilir, bu durum yukarıda açıklanmış. Fakat uzayda 9 milyar ışık yılı boyunca giden bir ışın demetinin sönmeden bize nasıl gelebildiğine bakacak olursak, ışığın yüksek enerjili gamma olması burada önemli oluyor, zira o kadar uzaktan bize ulaşabilecek çok sayıda ışık türü yok. Söz edilen uzaklıktan tutulan bir el feneri ışığını bırakın modellememizi, bize ulaşması mümkün olmaz çünkü tamamen soğrulurdu. Basitçe en büyük faktör yıldızlararası ortam ve yoğun kozmik tozlar tarafından soğrulmaması, ışığın sağa sola saçılmaması (scatter) gerekiyor bize ulaşması için.

Görünür ışık, mor ötesi, hatta X-ışınının bir kısmı bu tozlar tarafından soğuruluyor veya çok fazla saçılıyor. Eğer çok çok uzaktaysa bu ışık kaynağı geriye bizim modellememiz için bir şey kalmıyor zira tamamen bastırılıyor. Enerjik X-ışınları (hard x-ray) ve gamma ışınları soğurulmadan geçebiliyor bu tozdan. Tamamen zıt şekilde, CMB gibi radyo ışıkları da dalga boyları çok büyük olduğu için soğrulmadan geçebiliyor. Delip geçmekle, hiç temas etmeden geçmek gibi düşünebilirsiniz. Basitçe o kadar uzaktan bize ulaşmasının iki yolu vardı, ya Gama gibi çok yüksek enerjili olacaktı, ya da gazın tozun içinden etkilenmeden geçip giden radyo-mikrodalga olacaktı. Gama ışını patlamalarının arkasından kızılötesi ışımalar da geliyor, o da örneğin ulaşmış bize sanırım bu örnekte, ama düşük enerjili astronomi hiç yapmadım, ondan çok bildiğim bir alan değil, emin değilim.

Demek istediğim biz sadece yüksek enerjilileri görüyoruz değil, Dünya'da bize ulaşan her dalga boyunu eğer yeterli veri varsa modelleyip ayırt edebiliyoruz, fakat eğer bize ulaştıysa ve ayırt etmeye bir şey kaldıysa. Ulaşması da yukarıdaki etmenlere bağlı.