Çökerek süpernova oluşumu, kütlesi büyük bir yıldız hayatının sonuna ulaştığında meydana gelir. Hidrojen ve diğer hafif elementleri yakacak yakıtı tükettikten sonra, yıldız yerçekimine karşı son çare olarak daha da ağır elementleri sentezleyerek her geçen an hızlanan bir tempoyla ateşlemeye çalışır. Sonunda, ağırlık sentezinin çekirdeğe enerji eklemek yerine oradan aldığı bir noktaya ulaşır. Çekirdek hızlıca büzüşür, ardından geri seker. Ortaya çıkan patlama yıldızı parçalar ve kısa bir süre için tüm bir galaksiden daha parlak görünür. Ancak tüm dev yıldızlar böyle gürültülü bir sonla bitmez. Bazıları öyle hızlı ve yoğun bir çekirdek çöküşü yaşar ki, çekirdek kendini bir kara deliğe sıkıştırır. Bu yıldızlar gürültü yerine fısıltıyla hayatına nokta koyar.
Peki bu farkı tam olarak ne yaratıyor? Neden bazı yıldızlar patlıyor da diğerleri patlamıyor? İki durum arasındaki temel ayrımı yapan özellikler nelerdir? Cevap, nötrinoların lezzi (tat) adı verilen bir özelliğinde yatabilir.
Nötinolar, elektron gibi yüklü leptónların yükü olmayan, kütlesi çok küçük akrabalarıdır. Elektron, en hafif yüklü leptondur; muon ve tauon ise daha ağır versiyonlarıdır. Bu leptónlardan her biri için karşılık gelen bir nötron bulunur. Yani elektron, muon ve tauon nötrinoları vardır ve bunların her biri bir nötrino lezzisi olarak bilinir. Uzun süre fizikçiler nötinoların kütlesiz olduğunu düşündü, bu da bir nötrinonun lezzisinin eşsiz olduğu anlamına geliyordu. Ancak daha sonra nötinoların bir nötrinonun bir lezziden diğerine dönmesine olanak tanıyan çok küçük bir kütlesi olduğunun keşfedildiği ortaya çıktı.
Kütlesi büyük bir yıldız çökerek süpernova yaşarken muazzam miktarda nötrino üretilir. Nötinolar diğer maddeyle güçlü etkileşmediğinden, nötrinoların çoğu çekirdekten kolayca kaçar. Hatta bir yıldızın çekirdeğinin çöktüğünü anlamanın yollarından biri, yıldız patlamadan az önceki nötrino patlamasını gözlemlemek olacaktır.
Bir yıldızın çekirdek çöküşünün çoğu simülasyonu bu nötinolarla ilgilenmez. Çok fazla kütleri yoktur ve sahneyi erken terk ettikleri için, büyük rol oynamaları beklenmez. Ancak farklı lezzideki nötinoların farklı kütlesi olduğundan, lezzi değiştirme durumları kara deliğe doğrudan çökmesi için yeterli kütleye sahip olup olmaman arasındaki farkı oluşturabilir. Yeni bir çalışmanın odağı da budur.
Simülasyonlar, farklı lezzi eşiklerinin nasıl bir çöküş durumu belirlediğini gösteriyor. Forrás: Gogilashvili & Tamborra
Lezzi değiştirme karmaşık bir süreçtir, bu yüzden ekip bunu model simülasyonlarına dahil etmek için basitleştirilmiş bir yaklaşım kullandı. Detaylarla uğraşmak yerine, farklı düzeyde lezzi değişimi olduğunu varsaydılar. Böylece lezzi değişiminin düzeyinin sonuca nasıl etki edebileceğini belirleyebilirlerdi. Yazarlar ardından 9 güne kütlesinden 120 güne kütlesine kadar değişen kütlelere sahip 195 öncü yıldız için yıldız çekirdek çöküşü simülasyonları çalıştırdı. Bunların her biri, çekirdeğin patlayıp patlamadığı veya tamamen çöktüğü belirlenmek üzere farklı lezzi değiştirme oranlarıyla çalıştırıldı.
Saptıkları şey, çok az miktardaki bir lezzi değişiminin bile bir yıldızın sonucunu tersine çevirebileceğiydi. Etki 16-30 güne kütlesi aralığındaki yıldızlarda en güçlüdür; bu da kütle aralığının çoğu yıldızın doğrudan kara deliklere çöktüğü anlamına gelir. Nötrino lezzi değişimi özellikle güçlü olmadığı sürece daha küçük ve en büyük yıldızlar süpernovaya dönüşür. Bu sonuç, nötinoların ölen bir yıldızın sonucunda kritik bir rol oynadığını gösteriyor. Aynı zamanda galaksilerdeki yıldız oluşum hızı göz önüne alındığında neden beklediğimizden daha az süpernova gözlemliyormuş gibi göründüğümüzü de açıklamaya yardımcı olabilir.
Nötrino lezzi değişiminin kabiliyetinde bir yıldızın süpernovaya mı yoksa kara deliğe mi dönüştüğü arasındaki farkı oluşturabileceğini bildikten sonra, sıradaki meydan okuma onların bu ana oyuncu olduğu belirlenmesidir. Bunu yapmanın bir yolu, daha fazla süpernova öncü yıldızını gözlemektir. Büyük gökyüzü taramaları yayına girdikçe, patlamadan önce ve hatta kritik geçiş aşamasındayken yıldızların görüntülerini yakalayacağız.
Yıldız evriminin büyük gizemlerinden biri, en küçük kütleye sahip temel parçacıklar sayesinde çözülmüş olabilir.
Még nincsenek hozzászólások