Ancak AT2025ulz, ilk parlamasının ardından farklı davrandı, beklenmedik şekilde tekrar parlaklaştı ve ışığı mavi tonlara kaydı.

Beklenmedik dönüşüm

Takip gözlemleri, Hawaii’deki WM Keck Gözlemevi tarafından, hızlı bir Fırsat Hedefi programı aracılığıyla Düşük Çözünürlüklü Görüntüleme Spektrografı kullanılarak gerçekleştirildi.

Caltech’ten astrofizikçi Mansi Kasliwal’ın koordinatörlüğünü yaptığı Keck ekibi, kaynağın hızla sönükleştiğini ve birkaç gün sonra tekrar parladığını doğrulayan spektrumlar elde etti.

Daha sonraki veriler, zarı soyulmuş, çekirdeği çökmüş bir süpernova ile tutarlı, spektrumunda hidrojen ve helyum soğurma özelliklerini ortaya koydu.

Genişleme hızları yaklaşık 17.000 km/sn’ye ulaştı ve ışık eğrisi, radyoaktif nikel bozunmasıyla çalışan bir süpernova için tipik olan ikinci bir tepe noktası geliştirdi.

Bu animasyon, süperkilonova olarak bilinen varsayımsal bir olayı göstermektedir. Dev bir yıldız süpernova patlamasıyla infilak eder ve iki nötron yıldızı oluşturan bir yıldız çekirdeğine çöker. 

Bu bir bilmece yarattı. Bu kadar uzak mesafedeki süpernovalar normalde LIGO veya Virgo tarafından tespit edilebilen kütle çekim dalgaları üretemezler.

Ancak optik kaynak, kütle çekim dalgası uyarısıyla aynı bölgede ve aynı zaman diliminde ortaya çıktığından en basit yorum, her iki sinyalin de ilişkili olduğu ve hibrit bir olayı işaret ettiği yönündeydi.

Kasliwal, olayı başlangıçta kilonovaya benzeyen, ardından süpernovaya dönüşen bir süreç olarak tanımladı. Bu eşsiz ikili özellik, ekibin bu süreç için yeni bir terim önermesine yol açtı: süperkilonova.

Bir yıldız iki kez nasıl ölebilir?

Süperkilonova, devasa ve hızla dönen bir yıldızın çökmesi ve patlama sırasında çekirdeğinin bölünmesiyle oluşabilir. Tek bir nötron yıldızı oluşması yerine, çekirdek Güneş’ten daha az kütleli iki küçük nötron yıldızına bölünür. Bu iki yıldız kısa bir süre yörüngede döner ve ardından tekrar birleşir. 

Olası bir diğer mekanizma ise disk parçalanmasını içerir. Çökme sırasında, çekirdeğin etrafında dönen bir yığılma diski oluşur. Kararsızlıklar, diskin parçalarının bir veya daha fazla küçük nötron yıldızına yoğunlaşmasına neden olur.

Bu parçalar içe doğru spiral çizer, çarpışır ve saatler içinde kütle çekim dalgaları ve ikincil bir ışık parlaması oluşturur. Her iki süreç de, parlak ve gelişen optik bir gösteriyi takip eden kütle çekim sinyalini açıklayabilir. 

Bilgisayar simülasyonları, bu tür birleşmelerin, süpernova kalıntıları içinde nadir elementler üreten hızlı nötron yakalama veya r-süreci adı verilen nükleosentezi üretebileceğini göstermektedir.

Bu durumda, ilk patlama her biri 1 güneş kütlesinden daha küçük olan iki güneş altı kütleli nötron yıldızı üretmiş olabilir. Daha sonra neredeyse anında çarpışarak verilerde görülen ikincil kilonova benzeri patlamayı oluşturmuşlardır.

Bu tür düşük kütleli nötron yıldızları daha önce hiç doğrudan gözlemlenmemişti; bu da bu olayı yıldız evrimi modellerini test etmek için özellikle değerli kılmaktadır.

Veri modellemesi ve destekleyici kanıtlar

Araştırma ekibi, ışığı hem kilonova hem de süpernova şablonlarını kullanarak modelledi. Erken evre, yaklaşık 0,02 güneş kütlesi hızlı fırlatma maddesi ve 0,09 güneş kütlesi daha yavaş disk rüzgarı maddesi içeren iki bileşenli bir kilonovaya uyuyordu.

Daha sonraki evre ise yaklaşık 3 güneş kütlesi fırlatma maddesi ve 1,6 × 10⁵¹ ^erg’ye yakın kinetik enerjiye sahip bir Tip IIb süpernovaya uyuyordu. Spektroskopi, 0,0848’lik bir kırmızı kayma gösterdi; bu da yaklaşık 1,30 milyar ışık yılı bir mesafeye karşılık geliyordu.

Bu ölçüm, kütle çekim dalgası verileriyle örtüşüyordu. Parlaklık, GW170817’yi yaklaşık bir astronomik kadir kadar aştı; bu da daha enerjik bir süreci ima ediyordu.

İstatistiksel modelleme sonucu, rastgele bir süpernovanın aynı anda ve aynı konumda bir kütle çekim dalgası olayıyla hizalanma olasılığının yüzde beşten az olduğu ortaya çıktı.

Bu durum ikisi arasında fiziksel bir bağlantı olduğu hipotezini güçlendirdi. Nesnenin çift tepeli ışık eğrisi ve zaman içinde değişen rengi, ne saf bir kilonovaya ne de sıradan bir süpernovaya uymadı. Bunun yerine, veriler her iki mekanizmayı da içeren karma bir patlamaya işaret ediyordu.

Süper kilonovanın teorik anlamı

Astrofizikte, süperkilonova terimi, bir süpernova ve bir kilonovanın neredeyse eş zamanlı olarak meydana geldiği nadir bir olayı tanımlar.

Bu kavram, hem ağır element sentezi hem de kütle çekim dalgaları üretebilen kollapsarları (astrofizikçilerin, yok olurken kendi içine çöken dev yıldızlara verdikleri isim) açıklamak için birkaç yıl önce teorize edilmiştir.

2025 olayı bu tanımı genişletiyor. Hızlı dönen, büyük kütleli yıldızların, ilk patlamadan sonra hızla birleşen ikiz nötron yıldızları oluşturabileceğini öne sürüyor. Sonuç, eşlik eden kütle çekimsel radyasyonla birlikte parlak bir optik gösteri olacaktır.

Eğer doğrulanırsa, süperkilonovalar belirli galaksilerin ağır elementleri standart modellerin öngördüğünden daha hızlı bir şekilde nasıl biriktirdiğini açıklamaya yardımcı olabilir.

Ayrıca, bazı kütle çekimsel dalga olaylarının neden güçlü gama ışını sinyallerinden yoksun olmasına rağmen optik art parlamalar ürettiğini de açıklığa kavuşturabilir.

Bu tür bulgular, aynı olguyu incelemek için ışığı, kütle çekim dalgalarını ve parçacıkları birleştiren bir disiplin olan çoklu mesajlı astronominin kapsamını genişletecektir. Her yeni tespit türü, evrenin en ağır elementlerini nasıl yarattığına dair daha zengin bir anlayış getirir.

Zorluklar ve devam eden belirsizlikler

İkna edici kanıtlara rağmen, AT2025ulz’nin gerçek bir süperkilonova olarak sınıflandırılması hâlâ belirsizliğini koruyor. Kütle çekim dalgası sinyalinin yanlış alarm olasılığı yüksekti, yani normal tespit güven eşiğinin altındaydı.

Henüz güçlü bir X-ışını veya radyo ışıması gözlemlenmedi ve bu emisyonlar enerjik birleşmelerde tipiktir. Optik spektrum ayrıca hidrojen çizgilerinde alışılmadık şekiller sergiledi; bu da fırlatılan maddede asimetri veya çevredeki ortamdan kaynaklanan kirlenmeyi düşündürmektedir.

Gelecekteki çalışmalar, ağır r-süreci elementlerinin varlığını doğrulamak için James Webb Uzay Teleskobu (JWST) gibi aletlerden elde edilecek kızılötesi spektroskopisine ihtiyaç duyacaktır.

Devam eden radyo izleme, süpernova kabuğunun altında gizlenmiş zayıf jetleri veya dışa akışları ortaya çıkarabilir. Araştırmacılar, kesin doğrulanmamış olsa bile, AT2025ulz’nin elektromanyetik spektrum ve kütle çekim dalgası ağı genelinde hızlı ve koordineli gözlemin önemini gösterdiğini vurguladılar.

Kozmik gözlemin sınırlarını genişletmek

Yeni nesil gözlemevleri, süperkilonovaların nadir mi yoksa yaygın mı olduğunu netleştirmeyi vaat ediyor. LIGO’nun yakında başlayacak O5 gözlem çalışması, Vera C. Rubin Gözlemevi’nin derin araştırmalarıyla birleştiğinde, kütle çekim dalgası ve optik geçici olayların tespit oranını önemli ölçüde artıracaktır.

Otomatik sistemler, AT2025ulz gibi zayıf ve kısa ömürlü sinyalleri dakikalar içinde tanımlamaya yardımcı olacak ve teleskopların ayrıntılı spektroskopi için hızla yön değiştirmesine olanak tanıyacak, her koordineli yanıtla, gökbilimciler yıldız çökmesi ve ağır element oluşumu modellerini iyileştireceklerdir.

Eğer bu türden, daha yüksek güvenilirlik düzeyine sahip bir kütle çekim dalgası karşılığı bulunan başka bir olay daha bulunursa, süperkilonovaların gerçekten var olduğu doğrulanabilir. Böyle bir keşif, yıldız ölümünü, nükleer fiziği ve kozmik kimyayı tek bir kanıt zincirinde birleştirecektir.

Mansi Kasliwal’ın açıkladığı gibi, gelecekteki kilonovalar halihazırda bilinenlere benzemeyebilir ve bazıları süpernovaların içinde gizlenmiş olabilir. Gökbilimciler artık daha yakından bakmaları gerektiğini biliyorlar çünkü evren bazen bir yıldızın iki kez ölmesine izin veriyor.