Çamlarda süpernova izleri mi var?
05 Ağustos 2012 Çağrı Yalgın	MAKALE	0 Comments
Japon ekibin izini ağaç halkalarında bulduğu kozmik bir olayın niteliğini, ABD’den astronomi meraklısı öğrenci mi buldu?
Daha ilkokulda öğretildiği üzere, ağaçların yatay kesitlerine baktığımızda, her biri bir yılda oluşmuş iç içe halkalar görürüz. Uzmanlar bir yöredeki ağaçların halkalarının sırasını ve genişliklerini dikkatle inceleyerek her bir halkanın tam olarak hangi yılda oluştuğunu bulabilir (Şekil 1).
Şekil 1. Dendrokronoloji yöntemiyle bir yöredeki birçok ağaç (ve ahşap) örneği karşılaştırılarak her bir halkanın yaşı bulunur. Büyütmek için üzerine tıklayınız. (Kaynak: ABD Ulusal Okyanus ve Atmosfer Bilimi Dairesi)
Japonya’nın Nagoya Üniversitesi’nden Profesör Toşio Nakamura ve ekibi bu yöntemi, M.S. 750-820 yılındaki atmosferde ne kadar radyoaktif karbon atomu bulunduğunu belirlemek için kullandı. Bu tarihlerin özelliği şuydu: Daha önce yapılmış bir araştırmada, binlerce yılın her bir 10 yıllık diliminde Dünya atmosferindeki karbon-14 oranı belirlenmişti. Bahsi geçen yıllarda önemli bir artış görülmüş ama bunun sebebi henüz araştırılmamıştı.
Şekil 2. Japon çamlarının bilinen en yaşlı örneği Comon-Sugi. Bu ağacın yaşına dair tahminler 2000 ile 7200 yıl arasında. (Kaynak: Flickr, JoshBerglund19)
Ağacın içlerinden, buzun diplerinden gelen veriler
Japon ekip öncelikle bu artışın tam olarak hangi yılda meydana geldiğini bulmak için Japon çamlarının (Şekil 2) halkalarınındaki karbon-14 oranını inceledi. Bu yöntem, her bir halkanın oluşum yılında Dünya atmosferindeki göreli karbon-14 oranını verir. Oluşum yılından sonra halkanın atmosferle alışverişi kalmadığından karbon-14 miktarı yalnızca bu radyoaktif izotopun bozunmasıyla değişir. Bu bozunmanın hızı bilindiğinden oluşum zamanındaki karbon-14 oranı hesaplanabilir.
Nakamura ve ekibi iki Japon çamı ağacının her bir halkasındaki karbon-14 oranının değişimini hesapladı ve özellikle 774-775 yıllarındaki halkada bu değerin sıçradığını gördü (Şekil 3). Bu değişimi 10 yıla ortaladıklarında da kendilerinden önceki verilerle uyum sağladığını gördüler. Yani bu değerler muhtemelen aynı olayın etkilerini gösteriyordu.
Ekip ayrıca bu değeri Japonya’nın Antarktika’daki araştırma merkezinde buzdan elde edilen bulgularla kıyasladı. Bu kıtaya yağan kar, her sene önceki buz tabakasının üzerinde yeni bir buz tabakası meydana getirir. Dolayısıyla daha derindeki buz daha önceki yıllara aittir ve bu buzlar geçmiş çağların atmosferine ve önemli atmosfer olaylarına dair izler barındırır (Şekil 4). Meselâ, bilinen yanardağ püskürtmelerinin de izleri bu buzlarda bulunur. Bu izler her bir buz tabakasının hangi yıllarda oluştuğunun, ağaçlardaki çemberler kadar kesin olmasa da, tayin edilmesini sağlar.
Şekil 3. Tek bir ağacın değişik yıllara ait halkalarının karbon-14 oranlarındaki değişimdeki ani artıl 775 yılına denk geliyor. (Miyake vd., 2012’deki değerlere göre yeniden çizildi.)
Güneş’ten mi yoksa bir süpernovadan mı?
Şekil 4. Japon bilimcilerin Antarktika’da 1850 metre derinden çıkardıkları, 140.000 yıllık buz kütlesi. (Kaynak: Dome Fuji İstasyonu sitesi)
Son olarak araştırmacılar “acaba bu bir süpernova patlaması olabilir mi?” diye düşünüyor. Biliniyor ki süpernovalardan gelen gama ışınları, protonların aksine, manyetik alanından etkilenmeden Dünya’ya ulaşabiliyor. Bu ışınlar nötron oluşumunu tetikleyebilir; oluşan serbest nötronlar da bir azot atomunun protonunun yerine geçerek onu karbon-14 atomuna çevirebilir (Şekil 5). Miktarı böylece atmosferde artan karbon-14 atomları, ağaç çemberlerinde iz bırakabilir.
Şekil 5. Atmosferdeki azot atomunun, gama ışınlarının yarattığı nötron ile tepkimeye girerek karbon-14 atomu vermesi. (Wikipedia’dan değiştirilerek alındı.)
Derken, ABD’li öğrenci Jonathon Allen, internette bir kopyası yayınlanan Anglo-Sakson Kronolojisi adlı 9. asır eserinde bunun muhtemel bir izini bulmuş. İngiltere tarihini yıl yıl ele alan bu eserde 774 yılında ‘gökte, günbatımından sonra görülen kırmızı bir haç’tan bahsediliyor. Astronomi meraklısı biyokimyacı Allen’a göre bu görüntü, uzaydaki bir toz bulutunun ardında saklı bir süpernovaya ait olabilir. Çünkü toz bulutu bu süpernovadan gelen ışığı emebilir ve saçabilir. Böylece patlamanın Dünya’daki görüntüsünü kırmızı bir sızıntıdan ibaret olacaktır, neredeyse ‘kırmızı bir haç’ gibi. Üstelik aynı toz bulutu, süpernova kalıntılarının günümüzde gözlenememesini de açıklayabilir.
Allen’ın iddiasını sınamak nasıl mümkün olabilir bilmiyorum. Ama diğer bulgularla şimdilik uyumluk görünüyor.
F. Miyake vd., 2012. A signature of cosmic-ray increase in ad 774–775 from tree rings in Japan.Nature 486:240-242. (Nakamura ve ekibinin özgün makalesi)
Diğer 99.265 aboneye katılın