Messier 77 (NGC 1068): Kozmik Nötrinoların Kaynağı
Messier 77, ya da astronomik adıyla NGC 1068, evrenimizdeki en çok araştırılan galaksilerden biri olma özelliğini taşımaktadır. Spiral yapısı sayesinde hem profesyonel hem de amatör gökbilimcilerin ilgisini çeken bu galaksinin, son zamanlarda birçok yüksek enerjili nötrino ürettiği keşfedilmiştir. Araştırmacıların bu bulguyu ortaya koymak için gökyüzüne veya yüksek dağların zirvelerine gitmeleri gerekmedi; aksine, Antarktika’nın derin buz katmanlarına inmeleri gerekti.
Nötrino nedir? Nötrinolar, Vikipedi’de şu şekilde tanımlanır: “Işık hızına yakın hıza sahip olan, elektriksel yükü sıfır olan ve maddelerin içinden neredeyse hiç etkileşmeden geçebilen temel parçacıklardır.” Fizikçiler, bazı nükleer reaksiyonların ürünlerinin önceden tahmin edilen enerji ve momentum değerlerinden daha düşük olduğunu fark ettiklerinde, 1930 yılında nötrinoların varlığına dair ilk teorilerini geliştirdiler. Bu kayıp, bilinen fizik kurallarını ihlal ettiğinden, gözlemlenemeyen bir parçacığın var olması gerektiği sonucuna varıldı. Ancak, bu parçacığın keşfi tam 26 yıl sürdü. Günümüzde, evrenin kozmik nötrinolarla dolu olduğunu ve her saniye milyarlarcasının içimizden geçtiğini biliyoruz. Ancak bu parçacıkları tespit etmek son derece zor ve kaynaklarını belirlemek ise aynı derecede karmaşık. Yeni bir çalışma, Messier 77’nin oldukça fazla nötrino ürettiğini ve benzer bir gökada sınıfını temsil ettiğini göstermektedir.
Dünya’ya en yakın süpernova olan SN 1987A ile ilişkili bir nötrino patlamasının keşfi, patlayan yıldızların kozmik nötrinolar için büyük bir kaynak sağladığını ortaya koymuştur. Ancak Messier 77’de bir süpernova olsaydı, bunu çoktan bilmemiz gerekirdi; zira 47 milyon ışıkyılı uzaklığında olmasına rağmen, her yıl tespit ettiğimiz süpernovaların çoğundan daha yakındır. IceCube Gözlemevi, 2018 yılında yüksek enerjili bir nötrino kaynağı olarak TXS 0506+056‘yı keşfetmiştir. Bu galaksi, Messier 77’den neredeyse 100 kat daha uzakta ve Orion takımyıldızının omzuna yakın bir konumda bulunmaktadır. Ancak, bu iki galaksi arasında belirgin bir benzerlik yoktur. TXS 0506+056, süper kütleli bir kara deliğin ışık hızına yakın jetleri olan bir blazar türüdür. Bu, bilim insanlarının bu jetler tarafından üretilen gama ışınları ve nötrinolar üzerinde eş zamanlı gözlemler yapmasını sağlamıştır. Messier 77, yerel evren için alışılmadık derecede aktif bir süper kütleli kara deliğe sahip olmasına rağmen, burada hiçbir jet tespit edilmemiştir; bu da onu radyo sessiz Aktif Galaktik Çekirdek (AGN) olarak sınıflandırmamıza olanak tanır.
Pennsylvania Eyalet Üniversitesi’nden Dr. Kohta Murase, araştırmaya eşlik eden bir perspektifte, “Blazarlardan ve radyo yüksek sesli AGN’lerden daha fazla olan radyo sessiz AGN’ler, gözlemlenen kozmik nötrinoların miktarını açıklamaya yardımcı olabilir” demiştir. Adelaide Üniversitesi’nden ortak yazar Dr. Gary Hill ise, “2018’de TXS 0506+056’dan nötrinoların keşfi sonrası, IceCube ile sürekli bir nötrino akışı üreten bir kaynağı bulmak daha da heyecan verici” şeklinde açıklamada bulunmaktadır. Wisconsin-Madison Üniversitesi’nden Profesör Francis Halzen, ayrı bir açıklamada, “Bir nötrino, bir kaynağı ayırt edebilir. Ancak yalnızca birden fazla nötrinoyla yapılan gözlem, en enerjik kozmik nesnelerin karanlık çekirdeğini ortaya çıkarabilir. IceCube, NGC 1068’den yaklaşık 80 nötrino teraelektronvolt enerjisi biriktirdi, bu henüz tüm sorularımızı yanıtlamak için yeterli değil, ancak bunlar kesinlikle nötrino astronomisinin gerçekleştirilmesine yönelik bir sonraki büyük adım” demiştir.
Nötrinoları neyin ürettiğini tespit etmek oldukça zor. Nötrinolar, normal madde ile o kadar zayıf etkileşir ki, kaynakları toz bulutları tarafından gizlenmez. Ne yazık ki, kaynaklarını doğrudan gözlemleyemediğimiz için, nötrinoları neyin ürettiğini bulmak da o kadar zorlaşmaktadır. Nötrinolar, nadiren atom çekirdeklerine çarparken müonlar oluşturduğunda yayılan ışık parlamalarını arayarak tespit edilmektedir. Daha büyük ve daha derin dedektörler inşa ederek, daha fazla nötrino ve daha hızlı hareket eden, dolayısıyla daha fazla enerji taşıyanları yakalamak mümkün olabilir. IceCube gen-2 şu anda bu amacı taşıyan bir projedir. Bu, sadece bilim insanlarının Messier 77 hakkında daha fazla bilgi edinmelerini sağlamakla kalmayacak, aynı zamanda komşu galaksimizi benzer ancak daha uzak nötrino üreticileriyle karşılaştırma imkanı sunacaktır. Deutsches Elektronen-Synchrotron’dan Dr. Marek Kowalski, “Sanki IceCube bize bir hazinenin haritasını verdi” diyerek bu bulguları özetlemektedir. Makale, Murase’nin perspektifi ile birlikte Science dergisinde yayımlanmıştır.
