Gama - Işın Astronomisi

 Genel Bir Bakış

   X-ışınları ile γ-ışınları arasındaki sınır kesin olarak belirlenmemiştir. Bazı astronomlar 100 KeV üzerinde, bazıları 500 KeV’a yakın enerjiye sahip fotonları γ-ışınları olarak niteler.

    Deneyler, kozmik kaynaklarca üretilmiş gama-ışınlarını tespit etmeden çok önce bilim adamları evrende böyle fotonları üretebilecek kaynaklar olabileceğini biliyorlardı.

       Gama - ışınlarını üretebilecek en önemli mekanizmalar ; Yüksek enerjili bir parçacığın bir başka parçacık ile çarpışması. Bir parçacık ve onun karşı parçacığının birbirlerini yok etmesi. Radyoaktif bozunma.  İvmelendirilmiş yüklü parçacıklar. Olarak verilebilir.

       Gama-ışın astronomisinin deneysel ayağının geç kalmasının en önemli nedenlerinden biri de gama-ışınlarının Dünyanın atmosferi tarafından soğurulmasıdır. Bu yüzden balonlarla atmosferin üst tabakalarına ya da uydu teleskoplarla yörüngeye çıkılmadan gama-ışın astronomisi gelişememiştir.

      Bu güçlükten sonra araştırmacıların çektiği en büyük zorluk, iyi bir resim yapmak için gereken çok sayıda fotonu bulmak olmuştur. Gama-ışın astronomisini zor kılan en önemli ikinci sebep evrende diğer dalgaboyları ile karşılaştırınca çok az sayıda gama-ışın fotonu bulunmasıdır. Birkaç örnek vermek gerekirse; Yengeç atarcası, gama-ışın dalgaboyunda nispeten parlak bir kaynak olmasına rağmen, yayınladığı her 10³ optik fotona karşılık bir gama-ışın fotonu yayınlar. Bu alanda en başarılı teleskoplardan biri olan EGRET hazırladığı tüm gökyüzü haritası için tam 18 ay boyunca açık kalmıştır yani bu teleskopla bütün gökyüzünün resmini çekebilmek için gereken poz süresi 18 ay olmuştur.

         Yörüngeye çıkan ilk gama-ışın teleskopu 1961 yılında fırlatılan Explorer-XI dir. Bu uydu ise sadece 100 kozmik gama-ışın fotonu algılayabilmiştir. Bu gama-ışınları da gama-ışın zemin ışınımıdır. Bu zemin ışınımı, kozmik ışınların yıldızlar arası gaz ile etkileşmesi gibi sebeplerle meydana gelir. Dikkate değer sayıda gama-ışını ilk olarak, 1967’de fırlatılan OSO-3 uydusundaki gama-ışın teleskopunca tespit edilmiştir. Bu uydu zemin ışınımından farklı olarak 621 olay kaydetmiştir.

     Gama-ışın astronomisinin gözlemsel kısmı en büyük aşamayı, SAS-2 (1972) ve COS-B (1975-1982) uydusu ile kaydetmiştir. Bu iki uydu yüksek enerjili evrenin o zamana kadar hiç görülmemiş görüntülerini sağlamışlardır. Bu uydular, zemin ışınımı hakkında daha önceki bulguları doğrulamışlar, gama-ışın dalgaboyundaki gökyüzünün ilk kez detaylı bir haritasını çıkarmışlar ve bazı nokta kaynakları tespit etmişlerdir. Ancak bu cihazların düşük çözünürlüğü bu nokta kaynakların tam tanımlamasını yapmayı güçleştirmiştir.

        Gama-ışın astronomisinin en büyük keşiflerinden biri, 1960’ların sonu 1970’lerin başında, soğuk savaş döneminde ABD ve Sovyetler Birliğinin birbirlerinin nükleer testlerini tespit etmek üzere uzaya gönderdikleri uydular ile yapılmıştır. Bu uydular her iki devletin istihbaratına da katkı sağladılarsa da en büyük katkıyı uzayda da benzer patlamaların olduğunu göstererek gama-ışın astronomisine yapmışlardır. Bu patlamalar bugünde takip edilmektedir fakat daha önceden belirlenemeyen yerlerde ve çok kısa sürelerle ortaya çıkıp kaybolmalarından dolayı haklarında hala genel kabul görmüş bir model bulunmamaktadır.

     1977’de Nasa, Great Observatories programına bir gama-ışın uydu-teleskopu da eklediğini duyurmuştur. Compton Gama-Işın Teleskopu (Compton Gamma-Ray Observatory, CGRO) 1970 ve 1980’lerin teknolojileri kullanılarak hazırlanmış ve 1991 yılında fırlatılmıştır. Uydu 2000 yılının Haziran ayında jiroskoplarından birinin arızalanması sebebiyle düşürülene kadar yüksek enerjili evren hakkında hala üzerinde çalışılan pek çok bilgi sunmuştur. Ancak Compton uydusundaki teleskoplar, 1970’lerde dizayn edildikleri için kaynakların, radyo, optik ya da x-ışın teleskopları kadar iyi resimlerini alamadılar. Bu arada ise gama-ışınlarını algılamak için yeni pek çok yöntem ve kullanılmak üzere yeni pek çok materyal geliştirilmiştir. Bu yeni teknolojinin kullanıldığı ve yakın tarihlerde fırlatılan ilk uydu ESA tarafından geliştirilen INTEGRAL uydusudur. Geliştirilmekte olan bir diğer teleskopta (2006 yılında fırlatılması planlanıyor) Gama-Işın Geniş Alan Teleskopu GLAST’tır (Gamma-ray Large Area Space Telescope). GLAST şu andaki teleskoplardan çok daha yüksek çözünürlükte tüm gökyüzü haritaları hazırlayacaktır.

        Bu gibi teleskoplar bilim adamlarına yüksek enerjili evreni daha temiz ve daha detaylı bir şekilde görme imkanı verecektir.