Son yüzyılda insanlık uzayın, sıcak yıldızlar ve galaksilerden salınan kızılötesi sinyallerden, evrenin her köşesinden gelen kozmik mikrodalga arka plan ışımasına kadar göremediğimiz ışık türleriyle dolu olduğunu fark etti. Uzayı dolduran bu görünmez ışığın bir kısmı, son birkaç on yıldır üzerinde çokça çalışılan X-ışını formunu alıyor.
DXL sondaj roketinin uçuşuna kadar bilim insanlarının X-ışınlarının kaynaklarına dair oldukça sağlam yanıtları vardı. 23 Eylül 2016’da, Astrophysical Journal’da yayınlanan yeni bir çalışmaya göre, DXL’in verileri bu X-ışınlarının nereden geldiğine dair bazı fikirlerimizi doğruluyor ve Güneş Sistemi komşuluğumuzun erken dönemlerine dair anlayışımızı kuvvetlendiriyor. Ama bu veriler aynı zamanda yeni bir gizemi, bilinen kaynakların hiçbirinden gelmeyen, bütün bir X-ışın grubunu ortaya çıkarıyor.
Bilinen iki X-ışını emisyonu kaynağı; Güneş Sistemi’ni dolduran madde denizi yani Güneş rüzgarı ve teorik olarak Güneş Sistemi’nin etrafını çevreleyen sıcak yıldızlararası madde bölgesi, Yerel Sıcak Kabarcık’tır.
Çalışmanın yazarlarından astrofizikçi Massimiliano Galeazzi; “galaktik düzlemde Güneş rüzgarı yük alışverişinden kaynaklanan X-ışını katılımı oranının yaklaşık yüzde 40 olduğunu, başka yerlerde ise daha da az olduğunu gösterdik” diyor. “Öyleyse X-ışınlarının geri kalanı Yerel Sıcak Kabarcık’tan geliyor olmalı.”
Ancak DXL, Güneş rüzgarından ya da Yerel Sıcak Kabarcık’tan gelmesi mümkün olmayan bazı yüksek enerji X-ışınlarını da tespit etti.
Çalışmanın başyazarı Youaraj Uprety’e göre; “yüksek enerjilerde bu kaynaklar X-ışını emisyonunun çeyreğinden daha azını oluşturuyor.” “Bu nedenle bu enerji aralığındaki X-ışınlarının bilinmeyen bir kaynağı bulunuyor.”
X-ışını emisyonunun uzaya yayıldığını ilk kez keşfettiğimizden bu yana geçen zamanda, bunun kökenlerini açıklamaya çalışan üç ana teori üzerinde tartışıldı. Kısa süre içinde üzeri çizilen ilki, bu X-ışınlarının evrenin uzak köşelerinden gelen, bir çeşit arka plan gürültüsü olduğu fikriydi. Galaksimizde, uzak kaynaklardan gelen X-ışınlarını soğuracak çok miktarda nötr gaz bulunuyor, yani bu X-ışınlarının Güneş Sistemi’ne yakın bir yerlerden kaynaklanıyor olması gerekli.
Öyleyse bu tür X-ışınını Güneş Sistemi’mize bu kadar yakında ne üretiyor olabilir? Bilim insanları, Güneş Sistemi’ni çevreleyen, bu türde X-ışınları salabilecek enerjik elektronlarla dolu, devasa bir sıcak iyonize gaz baloncuğunun bulunduğu kuramını ortaya koydular ve bu yapıya Yerel Sıcak Kabarcık adını verdiler.
Galeazzi, “yaklaşık 10 milyon yıl önce bir süpernova patlaması yaşandığını ve Yerel Sıcak Kabarcık’ın gazlarını iyonize ettiğini düşünüyoruz” diyor. “Ancak tek bir süpernova bu kadar büyük bir boşluk oluşturmaya ve bu sıcaklıklara çıkmaya yetmez, bu nedenle muhtemelen birbirlerinin içerisinde zamanla gerçekleşen iki ya da üç süpernova olmalı.”
Yerel Sıcak Kabarcık uzun yıllar boyunca önde gelen teoriydi. 1990’ların sonlarına doğru bilim insanları başka bir X-ışın kaynağını, Güneş rüzgarı yük alışverişi adı verilen süreci keşfetti.
Güneş devamlı olarak ve her yönde Güneş maddesi salar. Bu yüklü parçacık akışına Güneş rüzgarı adı verilir. Güneş gibi Güneş rüzgarı da elektronlarla iyonların ayrıldığı iyonize gazdan meydana gelir. Bu da Güneş rüzgarının elektrik ve manyetik alanlar taşıyabileceği anlamına geliyor.
Yüklü Güneş rüzgarı, elektronlar ve iyonların hala sıkıca bir arada durduğu nötr gaz cepleriyle etkileşime girdiğinde bu nötr parçacıklardan elektronlar alabilir ve onları uyarabilir. Bu elektronlar tekrar kararlı hale geçtikçe, X-ışınları formunda enerji kaybederler. Bu X-ışınları Yerel Sıcak Kabarcık’tan geldiği düşünülenlerle aynı türdedir.
Bu Güneş rüzgarı X-ışını kaynağının keşfi, Yerel Sıcak Kabarcık teorisi için bir sorun teşkil etti çünkü var olduğuna dair tek kanıt bu X-ışını gözlemleriydi. Ama sıcak baloncuk var olsaydı, bize galaksimizin bu köşesinin nasıl oluştuğuna dair çok şey anlatabilirdi.
Uprety’e göre; “Yerel Sıcak Kabarcık’ın X-ışını katılımını belirlemek, Güneş Sistemi’ni çevreleyen yapıyı anlamak açısından oldukça önemli.” “Güneş Sistemi komşuluğumuzdaki yıldızlararası maddenin daha iyi modellerini oluşturmamıza yardımcı oluyor.”
Güneş rüzgarı ve Yerel Sıcak Kabarcık’tan gelen X-ışınlarının arasındaki farkı belirlemek zordu. İşte burada DXL devreye giriyor. DXL, yaklaşık 15 dakika boyunca uçan, sondaj roketi olarak adlandırılan bir roketin üzerinde uçtu. Dünya atmosferinin üzerindeki bu birkaç dakikalık gözlem süresi değerli çünkü atmosfer bu X-ışınlarının büyük bölümünü engelliyor ve bunun gibi gözlemlerin yerden yapılmasını imkansız kılıyor. Bu gibi kısa süreli sondaj roketleri, sağlam uzay gözlemleri elde etmek için nispeten ucuz bir yol sağlıyor.
DXL, söz konusu X-ışınlarını ölçen ikinci uzay aracı ama ROSAT olarak adlandırılan bir uyduyla gerçekleştirilen önceki görevin aksine DXL, Dünya, helyum odaklı koni olarak adlandırılan bir şeyin içerisinden geçtiği sırada uçtu. Helyum odaklı koni uzayda, nötr helyumun, iç Güneş Sistemi’nin geri kalan bölgelerinden defalarca kat daha yoğun olduğu bir bölgedir.
Uprety; “Güneş Sistemi yıldızlararası uzayda saniyede 25 kilometre hızla ilerliyor” diyor ve ekliyor; “uzay hidrojen ve helyumla doludur. Helyum biraz daha ağır, bu nedenle Güneş’in etrafında bir kuyruk oluşturacak şekilde hareket ediyor.”
Güneş rüzgarı yük alışverişi, etkileşime gireceği çok miktarda nötr maddeye bağlı olduğu için, helyum odaklı konideki X-ışınlarını ölçmek bilim insanlarının, X-ışını emisyonunun ne kadarının Güneş rüzgarından ve eğer ki geliyorsa ne kadarının Yerel Sıcak Kabarcık’tan geldiğini kesin olarak belirlemesine yardımcı olabilir.
DXL’in verileri en çok gözlenen X-ışınlarının yaklaşık yüzde 40’ının Güneş rüzgarından geldiğini ortaya çıkardı. Ama daha yüksek enerji aralıklarında bazı X-ışınları hala açıklanamıyor. DXL’in gözlemleri gösteriyor ki yüksek enerji seviyelerindeki X-ışını emisyonunun çeyreğinden daha azı Güneş rüzgarından geliyor ve Yerel Sıcak Kabarcık da yeterince iyi bir açıklama değil.
“Yerel Sıcak Kabarcık’ın sıcaklığı, bu enerji aralığında X-ışınları üretmek için yeterli değil” diyor Uprety. “Bu nedenle bu X-ışınlarının kaynağı konusunda bir cevap üretemiyoruz.”
DXL, 12 Aralık 2012’de New Mexico’da bulunan White Sands Missile Range’den fırlatıldı. DXL görevi, NASA’nın Greenbelt, Maryland’de bulunan Goddard Uzay Uçuşu Merkezi tarafından yönetilen Wallops Uçuş Tesisi’ndeki Sondaj Roketi Programı ile yürütüldü. Sondaj roketi programını NASA’nın Güneş Fiziği Bölümü yönetiyor.
