Uzun süreli ışıma gösteren kısa gama ışını patlamalarının araştırılması
Investigation of short gamma-ray bursts with extended emission
Yazar: ŞEYMA CEREN SANLI
Danışman: DOÇ. DR. ZAHİDE FUNDA BOSTANCI GÜVER
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Astronomi ve Uzay Bilimleri Ana Bilim Dalı / Astronomi ve Uzay Bilimleri Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Astronomi ve Uzay Bilimleri = Astronomy and Space Sciences
Dizin: Gama ışınları = Gamma rays ; Patlama = Explosion ; Spektral analiz = Spectral analysis

Özet:
Gama ışını patlamaları (GRB'ler), geleneksel olarak kısa süreli ve uzun süreli olmak üzere iki temel sınıfa ayrılır. Kısa süreli patlamaların genellikle ikili kompakt cisim birleşmeleri ile, uzun süreli patlamaların ise büyük kütleli yıldızların çekirdeğinin çökmesi ile karadelik oluşturması sonucu oluşabileceği düşünülmektedir. Günde ortalama birkaç defa gerçekleşen bu olayların tespitine adanmış uzay görevlerinden elde edilen verilerin artmasıyla, bahsedilen genel çerçeveye uymayan birçok gözlem de kaydedilmiştir. Öyle ki bu "aykırı" GRB'lerin ayrı popülasyonlara ait olabileceği düşüncesi yaygınlaşmıştır. Bahsedilen popülasyonlardan biri hem kısa hem uzun patlamaların karakteristik özelliklerini barındırması nedeniyle hibrit bir sınıf olarak değerlendirilen ve bu tez çalışmasının da odak noktasını oluşturan "uzun süreli ışınım (extended emission: EE) bileşenine sahip kısa gama ışını patlamaları"dır. 
EE'li GRB'lerin oluşumları genellikle yeni doğmakta olan nötron yıldızı veya iki bileşenli jet modeli aracılığı ile açıklansa da bu hibrit sınıf ile ilgili teorilerin test edilebilmesi ve yeni düşüncelerin geliştirilebilmesi adına gözlemsel temellerinin sağlamlaştırılması elzemdir. Bu bağlamda Şubat 2013 ila Ağustos 2020 tarihleri arasında Swift/BAT dedektörü ile gözlenmiş tüm GRB'lerin ışık eğrilerine, EE'li kısa GRB sınıfında incelenebilecek patlamaların belirlenebilmesi amacıyla belirli kriterler uygulanmıştır. İlgili kriterler, hibrit sınıfın bariz bir örneği olan GRB060614A patlamasının ışık eğrisine olan morfolojik benzerliğe dayanmaktadır. Araştırmanın sonucunda ilgili zaman aralığında gerçekleşen GRB'lerden 25 tanesinin uzun GRB olarak kataloglanmasına rağmen ışık eğrisinin kısa GRB yapısına uygun olduğu tespit edilmiştir. Tüm kısa GRB'ler dikkate alındığında aralarından 17 tanesinin ilk 350 saniyesinde en az bir EE ışınım bileşenine sahip olduğu belirlenmiştir. Belirlenen 17 EE'li GRB'nin öncü ve EE bileşenleri için detaylı tayfsal inceleme yapılmış ve bileşen sürelerinin; tayfsal sertlik oranı, maksimum enerji akısı ve tayfsal kırılma indisi ile kuvvetli bir şekilde bağlantılı olduğu bulunmuştur. Diğer bazı önemli parametreler arasındaki korelasyon katsayıları da tez çalışması çerçevesinde sunulmuş ve ayrıca tüm Swift/BAT kataloğu üyesi GRB'lerin iki bileşenli jet modeline uygun olduğu gösterilmiştir. 
Literatürde aynı kriterlerle Şubat 2013 öncesi Swift/BAT kataloğu halihazırda taranmış olduğundan, bu tez çalışması tüm Swift/BAT GRB kataloğundaki patlamaların kısa, uzun ve EE bileşenli kısa GRB ayrımının yapılabilmesi açısından tamamlayıcı niteliktedir.

Abstract:
Gamma-ray bursts (GRBs) are traditionally divided into two basic classes as short and long GRBs. The general idea about the formation of these bursts is that short bursts are caused by the merger of binary compact objects, while longs are caused by massive star's core collapse to form a black hole. With the increase in data from space missions dedicated for these bursts that occur on average several times a day, many observations that do not fit this theoretical framework have been recorded, so that the idea that these "outlier" GRBs may belong to the separate populations. One of the populations mentioned is "short GRBs with extended emission (EE)", which is a hybrid class that has the characteristics of both short and long bursts and is the focus of this thesis. 
Although the formation of GRBs with EE is usually explained with the protomagnetars or two-component jet model, it is essential to solidify their observational basis in order to test theories about this hybrid class and develop new ideas. In this context, certain criteria were applied to the light curves of all GRBs observed with the Swift/BAT detector between February 2013 and August 2020 in order to determine the explosions that should be examined in the short GRB with EE class. The relevant criteria are based on morphological similarity to the light curve of the GRB060614A burst, an obvious example of the hybrid class. As a result of the research, although 25 of the GRBs in the relevant time period were cataloged as long GRBs, it was determined that the light curve was suitable for the short GRB structure. Considering all short GRBs, it was determined that 17 of them had at least one EE component in the first 350 seconds.  Detailed spectral analysis was performed for the prompt and EE components of the identified 17 EE GRBs and it was found that the component times were strongly correlated with the spectral hardness ratio, maximum energy flux, and spectral index. Correlation coefficients between some other important parameters are also presented within the framework of the thesis study, and it has also been shown that all Swift/BAT catalog member GRBs are suitable for the two-component jet model.
Since the Swift/BAT catalog was searched with the same criteria in the literature before February 2013, this thesis study is complementary in terms of distinguishing short, long and short GRB with EE components for bursts in the entire Swift/BAT GRB catalog.