Çamlarda süpernova izleri mi var?

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).

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.

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.

Bu şekilde 775 yılları civarında oluşmuş buz tabakasını inceleyenler bu tabakada berilyum-10 artışı gözlemişlerdi. Bu da kozmik olaylar sırasında artan bir berilyum izotopu olduğundan Nakamura’nın ve ekibinin sonuçlarını destekledi.

Güneş’ten mi yoksa bir süpernovadan mı?

Nakamura ekibinin ölçümleri Japonya’dan, onlardan önceki 10 yıllık değerler Kuzey Amerika ve Avrupa’dan, buz ölçümleri ise Antarktika’dan geliyor ve birbirini destekliyordu. Bu da bunlara sebep olan olayın yerel değil, tüm gezegeni etkileyen, muhtemelen uzaydan gelen, kozmik bir hadise olduğunu düşündürüyordu.

Akla önce Güneş’in her 11 yılda bir tekrar eden alevlenmeleri geldi. Bu alevlenmelerin ağaç halkalarında karbon-14 artışına sebep olduğu biliniyor. Hattâ önceki ölçümlerden bu artışın oranı da biliniyor, ve bu oran araştırmacıların şimdiki bulgusunun yirmide biri. Dolayısıyla sebep buymuş gibi görünmüyor.

Diğer bir ihtimal ise Güneş’ten âniden gelecek yüksek sayıda proton. Ne var ki bu protonların çoğu Dünya’nın manyetik alanınca saptırılacağından Güneş’te bildiklerimizden çok daha büyük bir tepkimenin olması lâzım. Dolasıyla bu da mümkün görünmüyor.

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.

Bu iyi bir fikir; ama bilinen süpernova patlamalarından sonra böyle bir etki görülmemiş. Dahası, süpernova patlamaları astronomların gözleyebildikleri hadiseler olmakla birlikte araştırmacılar 774-775 yıllarına ait bir süpernova patlaması gözlemi bulamamışlar. Üstelik, o zaman gözden kaçmış olsa bile hiç değilse bugün kalıntıları hâlâ gözlenebiliyor olmalıydı, ama yok.

Nihayet Japon ekip olayı yılına kadar tespit edip kaynağını bulamadan araştırmalarını yayınlamak zorunda kalmış.

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.

Allen bence Japonlardan bir de rövanş almış gibi: 2008 yılında Cascadia bölgesinin 1700 yıllarındaki depremi ve yarattığı dalgaları inceleyen bilim adamları, bu depremin tam gününü Japon kaynaklarından öğrenmişti. Çok iyi kayıt tutan Japon tarih yazarları (vak’anüvisleri), 1700 yılında kıyılarına vuran ‘depremsiz tsunami’den bahsediyorlardı.  Belki de bu sefer Japon bilim insanlarının buluşlarını Amerikalı biri tamamlamış olacak..

Kaynaklar

• 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)
• Nature Podcast, 3 Haziran 2012 (08.29’dan itibaren Nakamura araştırmalarını anlatıyor.)
• J. Allen, 2012. Clue to an ancient cosmic-ray event? Nature 486:473. (Allen’in Nature dergisine mektubu)
• Nature Podcast, 28 Haziran 2012 (18.20’den itibaren Allen bulgusunu anlatıyor.)
  
• Ağaç Çemberleri Laboratuvarı sayfası, Arizona Eyalet Üniversitesi (Ağaç halkalarının yaşının belirlenmesi)
• The Anglo-Saxon Chronicle : Eighth Century. Avalon Project, Lillian Goldman Hukuk Kütüphanesi, Yale Üniversitesi.
• Şekil 1: ABD Ulusal Okyanus ve Atmosfer Bilimleri Dairesi sitesi
• Şekil 2: Flickr, JoshBerglund19
• Şekil 4: Dome Fuji İstasyonu sitesi
• Şekil 5: Wikipedia‘dan değiştirilerek alındı.