Gökbilimcilerin şimdiye kadar gördükleri en güçlü patlama, var olması imkansız olduğu düşünülen gizemli bir sinyal içeriyor. Bu sinyal bize bir gama ışını patlamasının içine ilk detaylı bakışımızı sağlıyor ve madde ile antimaddenin yok oluşunu içerdiklerini gösteriyor.
Gama ışını patlamaları (GRB'ler) evrendeki en güçlü radyasyon patlamalarıdır ve kozmik patlamalar ve çarpışmalarda ortaya çıkarlar. Fizikçiler en yüksek enerjili GRB'lerin yıldızların çökerek bir kara delik oluşturmasından kaynaklandığından şüphelenmektedir. Kara delik daha sonra ışık hızına yakın bir hızda hareket eden bir madde jeti üreterek çökmekte olan yıldızı deler ve Dünya'da gözlemleyebildiğimiz radyasyon patlamalarını gönderir. Ancak bu radyasyonun tam olarak nasıl üretildiği veya jetin ne içerebileceği bilinmemektedir.
Bu gizemin büyük bir kısmı görebildiğimiz ışık spektrumundan kaynaklanıyor. Evrendeki diğer nesnelerden gözlemlediğimiz ve bize bu enerji patlamasını üreten belirli atomlar veya diğer maddeler hakkında bilgi verebilecek ayırt edici sivri uçlar içeren ışığın aksine, gama ışını patlamalarından gelen ışık spektrumu her zaman pürüzsüz ve özelliksiz görünür.
1990'larda araştırmacılar bazı GRB'lerin belirgin çizgiler göstermesi ihtimali karşısında heyecanlandılar, ancak dikkatli analizlerden sonra bunların istatistiksel hatalar olduğunu gördüler ve GRB spektrumlarının dikenimsi olamayacağı sonucuna vardılar.
Şimdi, Hollanda'daki Radboud Üniversitesi'nden Maria Ravasio ve meslektaşları, 2022'de keşfedilen ve büyük patlamadan bu yana en parlak patlama olarak adlandırılan GRB221009A'nın aslında yaklaşık 10 megaelektronvoltluk enerjik bir tepe içerdiğini keşfettiler.
Ravasio, "Çizgiyi ilk gördüğümde bir şeyleri yanlış yaptığımı düşündüm" diyor. Ancak detaylı bir istatistiksel analiz yaptıktan ve gözlem aracındaki (Fermi Gama Işını Uzay Teleskobu) sorunları eledikten sonra Ravasio ve meslektaşları spektrumdaki ani yükselmenin gerçek olduğu sonucuna vardılar. "Bunun bir hata olmadığını anladığımda tüylerim diken diken oldu çünkü bunun çok büyük bir şey olduğunu fark ettim."
Neredeyse tüm GRB'ler benzer bir enerji dağılımı gösterdiğinden, gökbilimciler yeni GRB tespitlerini bu modelle en iyi çalışan veri analiz yöntemlerini kullanarak analiz ederler. Ancak Ravasio ve ekibi bunun yerine tepe noktalarına izin veren bir yöntem kullandılar ve bunun verilere daha iyi uyduğunu gördüler. Ravasio, "GRB spektrumunun bu kısmı yıllardır aynıydı ve kimse buna bakmıyordu" diyor. "GRB221009A'nın enerjisi spektrumun o kısmını çok daha iyi görmemizi sağladı."
Bu tepe noktası, GRB'lerin arkasındaki en iyi modellerimizde eksik olan belirli bir fiziksel sürece işaret ediyor.
Bunun ne olabileceğine odaklanmak için Ravasio ve meslektaşı, ne kadar enerjik olması gerektiğinden dolayı jette tam atom bulunmadığı varsayımı altında çalıştı. Bu durumda geriye tek bir makul açıklama kalıyordu: Elektronların antimadde muadilleri olan pozitronlarla yok olması. Böyle bir yok oluş, 511 kiloelektronvoltluk belirgin bir tepe noktasında gama ışınları üretecektir. Ravasio, "Bu zaten size jetin bileşimini söylüyor, ki bu da ilk GRB'lerden beri anlamadığımız bir şey" diyor.
Araştırmacıların gözlemlediği 10 MeV'lik daha yüksek tepe noktası, enerji spektrumunun, size doğru hareket eden bir ambulansın siren sesinin daha tiz çıkmasına benzer şekilde, radyasyonu üreten hızlı hareket eden jet tarafından kaydırılmasından kaynaklanıyordu.
Bu fark, patlamayı üreten jetin hızını hesaplayabilecekleri anlamına geliyordu ki bu jet ışık hızının yüzde 99,99'u kadar bir hızla hareket ediyordu.
Louisiana Eyalet Üniversitesi'nden Eric Burns, belirgin bir çizgiye sahip bir GRB bulmanın "on yıldan uzun bir süredir alanımızdaki en büyük sürprizlerden biri" olduğunu söylüyor.
GRB221009A'nın keşfine yol açan orijinal verilerin analiz edilmesine yardımcı olan Burns, Ravasio'nun keşfini duyduğunda meslektaşlarıyla birlikte bir konferansta sonuçları sunuyordu. "Hiçbirimiz makalenin doğru olabileceğine inanmadık," diyor Burns. "Başlığı okuduk ve her birimiz, bu yanlış, bunun doğru olmasının imkanı yok, dedik."
Ancak Ravasio ve meslektaşlarının yaptığı analizin doğru olduğu görülüyor, diyor. "Bu oldukça şaşırtıcı. Bunu tamamen gözden kaçırmışız çünkü gama ışını patlamalarının çizgileri olmadığına kesinlikle inanmış olduğumuz için bunu aramadık bile" diyor Burns.
Burns, diğer GRB'lerin de buna benzer spektral zirvelere sahip olmasının mümkün olduğunu ve bunların aramaya değer olabileceğini, ancak tüm zamanların en parlak GRB'sinden geldiği için sadece bunu görebilmiş olmamızın muhtemel olduğunu söylüyor.