Süpernova kalıntıları içindeki magnetarların NICER verilerinin tayfsal analizi
Spectral analysis of NICER data of magnetars in supernova remnants
Yazar: BESTE BEGİÇARSLAN
Danışman: PROF. DR. TOLGA GÜVER
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Astronomi ve Uzay Bilimleri Ana Bilim Dalı / Astronomi ve Uzay Bilimleri Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Astronomi ve Uzay Bilimleri = Astronomy and Space Sciences
Dizin: Magnetarlar = Magnetars ; Süpernova = Supernova ; Tayf analizi =

Özet:
Magnetarlar, nötron yıldızı sınıfının en genç ve manyetik alanları en yüksek ($10^{14}-10^{15}$ Gauss) cisimleridir. Son 30 yılda keşfedilen ve 31 kadar üyesi olan magnetarların bir çoğu genç olmaları sebebi ile süpernova kalıntısının merkezinde bulunmaktadır. Keşfedilmiş bu kadar az üyesi olan bu yüksek manyetik alanlı nötron yıldızlarının yapılacak doğru ve hassas tayfsal analizleri bu sınıfın fiziksel özelliklerinin anlaşılmasında şüphesiz etken olacaktır. X-ışını astronomisinde gözlemleri bir çok gelişime ve keşfe sebep olan Chandra X-Işını Gözlemevi, yumuşak X-ışınlarında (0.4-10.0 keV) gözlem yapan bir teleskoptur. Chandra gibi görüntüleme yapabilen uydu teleskoplar sayesinde merkezlerinde nötron yıldızı olan bir çok süpernovanın görüntüsü elde edilmiştir. 
Bu tezde, özellikle ata yıldızı süpernova patlamasından sonra bir magnetara dönüşmüş ve kalıntısının merkezinde kalmış bu nötron yıldızlarının, daha çok yumuşak X-ışınlarında ışınım veren kalıntıları Chandra X-Işın Gözlemevi gözlemleri kullanılarak modellenmiştir. Bu modeller daha sonra NICER X-ışın dedektörü ile alınmış gözlemlerde referans olarak kullanılmıştır. Burada temel amaç, kendisi X-ışın görüntülemesi yapabilen bir teleskop olmadığı için süpernova kalıntısı ile magnetarı ayırt edilebilmesi mümkün olmayan NICER teleskobu ile alınmış verilerde kalıntıya ait ışınımı Chandra verileri kullanarak tayfsal model ile ayırt etmek, böylece magnetarların kendi ışınımlarına odaklanarak cisimlerin fiziksel parametrelerinin NICER'ın etkin foton toplama alanının avantajı kullanılarak belirlenmesine çalışmak olacaktır.
Bu amaç doğrultusunda ilk örnek olarak merkezinde 1E 1841-045 isimli magnetarın bulunduğu Kesteven 73 (Kes 73) olarak adlandırılan süpernova kalıntısı seçilmiş ve Chandra verileri analiz edilerek kalıntının element bollukları gibi fiziksel özellikleri belirlenmiştir. Aynı işlem 1E 2259+586 isimli magnetarın CTB 109 isimli kalıntısına da uygulanmıştır. Sonraki aşama bu tayfsal modellerin NICER verilerine uygulanarak kalan ışınımın magnetar modelleri kullanılarak modellenmesi olmuştur.

Abstract:
Magnetars are the youngest objects of the neutron star class with the highest magnetic fields ($10^{14}-10^{15}$ Gauss). Most of the magnetars discovered in the last 30 years, of which there are about 31 members, are young and located in the centre of supernova remnants. Accurate and sensitive spectral analyses of these high magnetic field neutron stars, of which so few members have been discovered, will certainly be instrumental in understanding the physical properties of this class. The Chandra X-ray observatory, whose observations have been responsible for many advances and discoveries in X-ray astronomy, is a telescope for observing soft X-rays (0.4-10.0 keV). Thanks to these space telescopes, images of many supernovae with neutron stars at their centres have been obtained. 
In this thesis, the remnants of these neutron stars, especially those whose progenitor star was transformed into a magnetar after a supernova explosion and remained in the centre of its remnant, which emit mostly in soft X-rays, were modelled using Chandra X-ray observatory observations. These models were then used as a reference for observations taken with the NICER X-ray observatory. The main objective is to distinguish the radiation from the supernova remnant in the data obtained with the NICER telescope, which itself does not have X-ray imaging capability, from the Chandra data using a spectral model. In this way, it is aimed to focus on the radiation from magnetars and try to determine the physical parameters of the objects by using the advantage of NICER's effective photon collection area. Since the NICER is not capable of X-ray imaging, the aim is to distinguish and focus on the radiation from magnetars using Chandra data and a spectral model.
For this purpose, the supernova remnant called Kesteven 73 (Kes 73) with the magnetar 1E 1841-045 at its centre was chosen as the first sample and the physical properties of the remnant such as element abundances were determined by analysing Chandra data. The same procedure was applied to the CTB 109 remnant of the magnetar 1E 2259+586. The next step was to apply these spectral models to the NICER data and to model the remaining radiation using magnetar models.