Süpernovalarla ilişkili gama ışın patlamalarının (GRB), gama ve optik-ışın özellikleri arasındaki ilişki
Correlation between optical and gamma-ray properties of gamma-ray bursts associated with supernovae
Yazar: ÖZGECAN ÖNAL
Danışman: DOÇ. DR. A. TALAT SAYGAÇ ; DOÇ. DR. MASSİMO DELLA VALLE
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Astronomi ve Uzay Bilimleri Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2008
Konu: Astronomi ve Uzay Bilimleri = Astronomy and Space Sciences

Özet:
Gama-ışın patlamalarının (GIP'ların) çok büyük kütleli yıldızların felaketli sonları (bir süpernova; SN) ile olan ilişkileri gözlemsel olarak kanıtlanmış ve bazı teorik modeller tarafından öngörülmüş olsa da teorik temellerde bu iki olay arasındaki fiziksel bağlantılar bilinmemektedir. GIP/SN ilişkileri bulunan cisimlerin gözlenen mutlak parametreleri arasındaki ilişkilerin belirlenmesine yönelik çalışmalar yapılmalıdır. Belirlenen cisimlerde, GIP'lar öncül emisyonlar olarak SN'ler ise ardıl emisyonlar içerisinde kendilerini belli etmişlerdir. SN'lerin ardıl emisyon içerisinde gözlenebilmesi GIP bileşenin parlaklığı, SN'in ışıma gücü, yıldızın uzaklığı, bulunduğu galaksinin özellikleri ve sahip olunan teknik donanımlara bağlı olarak belirlenmektedir. Sayılan bu sebeplere dayanarak, GIP/SN'lerin optik ve gama-ışın parametreleri arasındaki olası ilişkiler mercek altına alınmıştır.Bu çalışmada uzun süreli gama-ışın patlamaları ile geniş tayfsal çizgileri olan Tip Ic süpernovaların gözlenen ilişkilerinin altında yatan olası fiziksel ilişkiler incelenmiştir. Literatür taraması sonucunda bu ilişkiye uyumlu 10 cisim bulunmuştur. Çalışmayı iki bölüme ayırmak mümkündür. Birinci bölümde literatürde varolan öncül emisyon ilişkileri ve Li (2006)'da takdim edilen optik ve gama-ışın özellikleri arasında bulunan ilişkiler birleştirilerek optik ve gama-ışın parametreleri arasında yeni ilişkiler bulunmuştur. Bu ilişkiler optik ışın parametresi (maksimumdaki bolometrik ışıma gücü) bilinen adayların elde edilen denklemlerde yerlerine konarak gama-ışın parametresinin hesaplanması ve gama-ışın parametreleri bilinen adaylar için ise denklemlerde yerlerine konarak optik ışın parametresinin (maksimumdaki bolometrik ışıma gücü) hesaplanmasyla belirlenmiştir. Böylece iki taraflı olarak hesaplanan değerler gerçek değerlerle kıyaslanarak elde edilen optik ve gama-ışın ilişkilerinin kalitesi incelenmiştir.Çalışmanın ikinci bölümünde literatürden belirlenen 10 GIP/SN adayının gerçek optik ve gama-ışın parametreleri arasındaki parametrik ilişkilere bakılmıştır. Her bir optik ve gama-ışın parametre ikilisi düzlemlere taşınmış ve olası eğilimler incelenmiştir. Güçlü eğilimlerden doğrusal fitler geçirilerek fit denklemleri elde edilmiştir. Fit denklemlerinin kalitesi ise Spearman korelasyon katsayılarının hesabı ile belirlenmiştir.Çalışmanın son kısmıda elde edilen sonuçlar adayların doğaları, sayılarının azlığı ve literatüdeki çalışmalar değerlendirilerek tartışılmış ve gelecekte bu çalışmanın nasıl geliştirilebileceği üzerinde durulmuştur.GIP/SN ilişkisi gösteren adayların MNi, MSN,peak ve E?,peak parametrelerinin gama ve optik-ışın ilişkileri için kritik öneme sahip oldukları bulunmuştur. Bu sonuç ilk kez Li (2006) tarafından önerilmiştir.

Abstract:
Even relationship between gamma-ray bursts (GRBs) and catastrophic deaths (a supernova explosion; SN) of very massive stars are proven by observations and predicted by some theoretical models, their physical processes are still unknown. So, studies of finding possible relations between observed intrinsic parameters must be encouraged. GRBs are observed as prompt emissions and SNe are emerged in the afterglow emission in those selected candidates. To observe possible SN emerge, there are several factors interfered. These are brightness of GRB component, luminosity of SN component, distance of the star (these objects are extra-galactic), properties of the host galaxy and technical capability of observations. Due to these reasonings, possible relations between optical and gamma-ray properties of GRB/SNe are taken under intense examination.In this study possible underlying physical relations between long-duration gamma-ray bursts (GRBs) and broad lined supernovae (SNe) Type Ic is examined. As a result of literature search 10 compatible objects are found. This study can be divided into two parts. In the first part, existing prompt emission relations are combined with the only existing optical and gamma-ray relation presented by Li (2006). After combining relations several purely mathematical optic and gamma-ray relations are obtained. The resultant equations are tested by two ways. In one way candidates with known optical property (peak bolometric luminosity) are used to calculate possible gamma-ray properties. In the other way, candidates with known gamma-ray properties are used to calculate their possible optical property (peak bolometric luminosity). Then, the results obtained by two sided calculations are compared with real values and thus, quality of relations are tested.In the second part, parametric relations between optical and gamma-ray properties of 10 GRB/SN that are found from literature are examined. Every optical and gamma-ray parameter couple are moved into the parameter spaces and possible biases are analyzed. Strong biases are fitted by a linear functions and equations of the fits are obtained. Quality of the fit is tested by calculationg the Spearman correlation coefficient.In the last part of the study, results are evaluated under the considerations like nature of GRB/SN candidates, their small number and existing literature and discusses how this study might evolve in the future.General result is MNi, MSN,peak and E?,peak parameters have critical importance for relations between gamma-ray and optical properties. This result first suggested by Li (2006) with lesser GIP/SN candidates.