Nötron yıldızı çarpışmalarında meydana gelen nötrinoların tür değişimleri, bu kozmik olayın seyrini şekillendirmede kritik bir rol oynayabilir.
Fizikçilerden oluşan bir ekip, ilk kez nötrinoların tür değiştirmelerinin birleşme olayı sırasında nasıl gerçekleştiğini simüle etti. Elde edilen sonuçlar, bu dönüşümlerin parametrelerindeki ve sonuçlarındaki küçük değişikliklerin, çarpışmaların sonuçlarını da etkilediğini gösteriyor. Bu etkilenen sonuçlar arasında, şiddetli 'kilonova' patlamaları sırasında üretilen altın ve platin gibi ağır elementlerin oluşumu da bulunuyor.
Aslında, simülasyondan nötrino dönüşümleri tamamen çıkarıldığında, ağır element üretimi bir kat büyüklüğüne kadar düşüyor.
Konuyla ilgili açıklamalarda bulunan fizikçilerden biri, “İkili nötron yıldızı çarpışmalarının önceki simülasyonları, nötrino tür değişimlerini içermiyordu. Bu durum, kısmen bu sürecin nanosaniye ölçeğinde gerçekleşmesi ve yakalanmasının oldukça zor olmasından, kısmen de yakın zamana kadar bu dönüşümlerin altında yatan teorik fizik hakkında yeterince bilgi sahibi olmamamızdan kaynaklanıyor. Bu süreçler, bilinen fizik modellerinin dışına çıkabiliyor.” dedi.
Yeni simülasyonlarında, nötrinoların karıştığı ve dönüştüğü yerlerin ve miktarların, birleşmeden dışarı atılan maddeyi, birleşme sonrası kalan yapının (kalıntı) yapısını ve bileşimini, ayrıca çevresindeki materyali etkilediğini buldular.
Son derece düşük kütleleri ve diğer parçacıklarla sınırlı etkileşimleri nedeniyle 'hayalet parçacıklar' olarak adlandırılan nötrinolar, ilişkili oldukları parçacıklara karşılık gelen üç farklı türde bulunurlar: elektron, müon ve tau. Kuantum etkileri, bu minik parçacıkların yolculukları sırasında sürekli olarak tür değiştirmesine neden olur ve son halleri, karşılaştıkları diğer parçacıklarla olan etkileşimlerini belirler. Aşırı koşullar altında, bu tür değişimi büyük bir fark yaratabilir.
Nötron yıldızı çarpışmaları, evrenin en yoğun nesnelerinden bazılarını içeren aşırı koşullar kategorisine rahatlıkla giriyor. Yapılan çalışmada, nötron yıldızı çarpışmaları sırasında nötrino dönüşümleri simüle edilerek, dönüşümler de dahil olmak üzere çeşitli parametreler ayarlandı. Özellikle, birleşme ortamında en alakalı dönüşüm olan elektron-müon nötrino dönüşümüne odaklanıldı.
Nötron yıldızı çarpışmalarının, ağır elementlerin üretildiği fabrikalar olduğu biliniyor. Yıldız çekirdeklerindeki füzyon yalnızca demire kadar elementler üretebilirken, r-süreci (hızlı nötron yakalama süreci) altın, uranyum ve stronsiyum gibi diğer elementlerin yapımını sağlar.
Fizikçiler, “Elektron tipi nötrinolar, bir atomun temel parçalarından biri olan nötronu alıp, proton ve elektrona dönüştürebilir. Ancak müon tipi nötrinolar bunu yapamaz. Dolayısıyla, nötrino türlerinin dönüşümü, sistemdeki nötron sayısını değiştirebilir, bu da ağır metallerin ve nadir toprak elementlerinin oluşumunu doğrudan etkiler. Bu önemli elementlerin kozmik kökenleri hakkında hala birçok belirsizlik var ve nötrino karışımını hesaba katmanın, element üretimini 10 kata kadar artırabileceğini bulduk.” şeklinde açıklamalarda bulundular.
Nötrino dönüşümleri, çarpışma sonrası kütleçekim dalgalarının parlaklığını %20'ye kadar artırabilir; ancak hala bilinmeyen birçok şey var. Örneğin, araştırmacılar bu dönüşümlerin nötron yıldızı çarpışmalarında tam olarak nasıl ve ne zaman gerçekleştiğinden emin değiller. Daha gelişmiş simülasyonlar bu soruların cevaplanmasına yardımcı olabilir.
Araştırmacılar, “Mevcut anlayışımız, bu dönüşümlerin çok olası olduğunu gösteriyor ve simülasyonlarımız, eğer gerçekleşirlerse, büyük etkilere sahip olabileceklerini, bu nedenle de gelecekteki modeller ve analizlerde yer almalarının önemini vurguluyor.” diyor.
Bu araştırma, saygın bir bilimsel dergide yayımlandı.
