Spectrotemporal studies of magnetar bursts and their origin through crustal yielding
Magnetar patlamalarinin tayfsal-zamansal çalışmaları ve kabuk kırılımı aracılığıyla kökenleri
- Tez No: 964699
- Danışmanlar: PROF. DR. ERSİN GÖĞÜŞ, DOÇ. DR. YUKI KANEKO
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Astronomi ve Uzay Bilimleri, Fizik ve Fizik Mühendisliği, Astronomy and Space Sciences, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Sabancı Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 89
Özet
Yüksek manyetizmaya sahip nötron yıldızları olan magnetarların en belirgin özelliklerinden biri, kısa süreli ancak sert X ışını/yumuşak gama ışını enerjilerinde son derece parlak patlamaları tekrar eden şekilde yaymalarıdır. Birkaç günden birkaç aya kadar sürebilen bir aktif evre başladığında, sayıca birkaç adetten binlercesine kadar magnetar patlaması meydana gelebilir. Patlamaların zamansal olarak kümelenmesi, çok sayıda patlamanın kısa bir süre içerisinde tetiklenmesini sağlayan bir mekanizmaya işaret eder, bu nedenle magnetar aktivitesini tetikleyen süreçlerin anlaşılması açısından büyük önem taşımaktadır. Bu tez çalışmasında, magnetar kabuğunu temsil eden bir hücresel otomasyon modeli ile tekrarlayan patlama davranışını kabuk etkileşimleri yoluyla modelleyerek kısa magnetar patlamalarının“tetiklenme”mekanizmasını araştırıyoruz. Fiziksel olarak gerekçelendirilmiş kriterlere dayanan simülasyonlarımız, patlama kümelerini başarıyla yeniden üretmektedir. Ayrıca, simülasyonlarımızdan elde edilen aktif evrelerin süre ve enerji dağılımları gözlemsel verilerle uyuşmaktadır. Bu kapsamda, birçok magnetarda gözlemlenen patlama kümelerinin altında yatan olası fiziksel mekanizmaları ve tek bir magnetarın yineleyen aktifleşme sürecini tartışıyoruz. Ek olarak,“tetiklenen”sistemin radyasyonu (patlamaları) nasıl ürettiğini ve manyetosfer içinde bu radyasyonun nasıl evrimleştiğini, magnetar SGR J1935+2154'ten gözlemlenen 51 parlak patlamanın zaman çözünürlüklü X-ışını tayf analizleriyle inceliyoruz. Literatürdeki geleneksel çalışmalardan farklı olarak, gerçek tayfsal evrimi ortaya çıkarmak amacıyla iki aşamalı bir yaklaşım izliyoruz. Her bir patlama için, öncelikle örtüşen zaman dilimlerinden tayfsal veri çıkarıyoruz ve bu verilerin üç farklı foton modeli ile uyumlarını sınıyoruz. Buradan elde ettiğimiz sonuçlara, her patlama sırasında en büyük tayfsal değişimleri sağlayan zaman dilimlerini belirlemek amacıyla, makine öğrenmesi tabanlı bir kümeleme algoritması uyguluyoruz. Ardından, bu kümelenmiş ve örtüşmeyen zaman dilimlerinden elde edilen tayfların aynı üç foton modeli ile uyumlarını analiz ediyoruz: yüksek enerjilerde eksponansiyel olarak azalan kuvvet kanunu, iki karacisim ışımasının toplamı ve ilk kez bu ölçekte sistematik olarak uygulanan, rezonant siklotron saçılması geçiren değiştirilmiş karacisim ışımasına dayalı model. Geliştirdiğimiz bu yeni teknik ile, magnetar patlamalarının gerçek tayfsal evrimini ortaya koymayı başardık. Bu kapsamda elde ettiğimiz sonuçların fiziksel çıkarımlarını tartışıyoruz ve bunları diğer magnetarların ortalama patlama özellikleriyle karşılaştırıyoruz.
Özet (Çeviri)
One of the most distinctive features of magnetars -- the highly magnetized neutron stars -- is their recurring emission of brief yet highly luminous bursts in hard X-rays/soft gamma-rays. Once an active episode begins, a few to thousands of such bursts can occur over timescales from days to months. The temporal clustering of these recurrent bursts suggests an underlying mechanism triggering multiple bursts in rapid succession, which is likely crucial for understanding the processes driving magnetar activity. In this thesis, we investigate the“triggering”mechanism of short magnetar bursts by modeling repetitive burst behavior through crustal interactions and employing a cellular automaton model for the magnetar crust. Our simulations, based on physically motivated criteria, successfully reproduce burst clustering. Additionally, the durations and energetics of active episodes in our simulations agree well with observational data. Based on our results, we discuss the potential physical mechanisms underlying burst clusters observed in numerous magnetars, as well as the reactivations of an individual magnetar. We also investigate how the“triggered”system generates radiation (bursts) and how this radiation evolves within the magnetosphere via time-resolved spectral analysis of 51 bright bursts from the magnetar SGR J1935+2154. Unlike conventional studies in the literature, we follow a two-step approach to probe true spectral evolution. For each burst, we first extract spectral information from overlapping time segments, fit them with three continuum models, and employ a machine-learning-based clustering algorithm to identify time segments that provide the largest spectral variations during each burst. We then extract spectra from those non-overlapping (clustered) time segments and fit them again with the three models: the exponential cutoff power-law model, the sum of two blackbody functions, and the model considering the emission of a modified black body undergoing resonant cyclotron scattering, which is applied systematically at this scale for the first time. Our novel technique allowed us to establish the genuine spectral evolution of magnetar bursts. We discuss the implications of our results and compare their collective behavior with the average burst properties of other magnetars.
Benzer Tezler
- Constructing terminology for musical timbre: A semantic mapping of acoustic features in Turkish language
Ses tınısı için bir terminoloji oluşturmak: Anlambilimsel ve akustik özellikler arasında bir haritalandırma çalışması
EZGİ SU ÖRÜN
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Müzikİstanbul Teknik ÜniversitesiMüzik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. TAYLAN ÖZDEMİR
- Wetland spectro-temporal unmixing using multitemporal multispectral satellite images
Çok zamanlı çok bantlı uydu görüntüleri kullanılarak sulak alanda spektro-zamansal ayrıştırma
ERDEM ÖZER
Doktora
İngilizce
2022
Bilim ve TeknolojiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiJeodezi ve Coğrafi Bilgi Teknolojileri Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. UĞUR MURAT LELOĞLU
- Continuous emotion recognition in dyadic interactions
İkili etkileşimde sürekli duygu tanıma
SYEDA NARJİS FATİMA
Doktora
İngilizce
2020
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKoç ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ENGİN ERZİN
- Synthesis of probing waveforms satisfying spectro-temporal constraints
Spektral ve zamansal kısıtları sağlayan gönderim dalgalarının sentezlenmesi
OSMAN TAYFUN BİŞKİN
Doktora
İngilizce
2018
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiDokuz Eylül ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. OLCAY AKAY
- Konuşma sesi uyaranına işitsel beyinsapı cevabı: Normatif veri çalışması
Speech evoked auditory brainstem responses: Normative data study
ARZU KIRBAÇ
Doktora
Türkçe
2018
Kulak Burun ve BoğazHacettepe ÜniversitesiOdyoloji ve Konuşma Bozuklukları Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MERAL DİDEM TÜRKYILMAZ