Bir nötron yıldızının manyetosferinde oluşan ‘sarsıntı’, hızlı radyo patlamalarının kaynağı olabilir.
Hızlı radyo patlamaları (FRB), nötron yıldızları ve muhtemelen kara delikler gibi son derece yoğun gök cisimlerinden yayılan kısa ve parlak radyo dalgaları patlamaları olarak biliniyor. Bu kozmik parlamalar yalnızca milisaniyeler sürerken, bir anda tüm galaksileri gölgede bırakacak kadar enerji yayabiliyor.
2007’de ilk keşiften bu yana, gökbilimciler binlerce FRB (fast radio burst;hızlı radyo patlamaları) tespit etti. Bu patlamaların kaynağı Samanyolu’ndan 8 milyar ışık yılı uzaklığa kadar değişen mesafelere uzanabiliyor. Ancak bu radyo dalgalarının nasıl oluştuğu hala bilinmeyen bir muamma.
MIT’den bilim insanları, yeni geliştirdikleri bir teknikle bir FRB’nin kökenini tespit etmeyi başardı. 1 Ocak 2024’te dergisinde yayınlanan çalışmada, araştırmacılar 2022’de keşfedilen ve Dünya’dan 200 milyon ışık yılı uzaklıktaki bir galaksiden gelen FRB 20221022A üzerine ölçümler yaptı.
Ekip, radyo dalgalarının kesin konumunu belirlemek için, yıldızların gece gökyüzünde titreşmesiyle benzer bir şekilde parlamanın “ışıltı desenlerini” (scintillation) inceledi. Parlaklık değişimleri analiz edilerek, patlamanın kaynağının bir nötron yıldızının hemen yakınında gerçekleştiği tespit edildi.
Hızlı radyo patlamaları ve kaynakları niçin önemli?
Hızlı radyo patlamaları (FRB’ler), galaksiler arası gaz ve plazmalardan geçerken ışık hızındaki değişiklikler, evrenin yapısını daha iyi anlaşılmasına olanak tanıyor. Araştırmacılar, FRB’lerin yolculukları sırasında etkileştikleri maddeleri inceleyerek galaksiler arası madde hakkında önemli veriler topluyor.
FRB’ler, aşırı yoğun ortamlarda oluştukları için maddenin ve enerjinin aşırı koşullarda nasıl davrandığını gözlemlemek açısından önemli bir fırsat sunuyor. Nötron yıldızları ve kara delikler gibi son derece yoğun cisimlerin etrafındaki manyetik alanların, patlamaların oluşumundaki rolü hakkında yeni bilgiler edinmek mümkün. Bu, evrendeki en uç fiziksel koşullar hakkında daha derin bir anlayış sağlıyor.
Ayrıca, FRB’lerin kaynağının tespit edilmesi, kozmik mesafelerin ölçülmesinde önemli bir araç olarak öne çıkıyor. Patlamaların uzaklıkları, evrenin genişleme hızını ve kozmolojik yapısını belirlemede yardımcı oluyor. Bu da evrenin tarihsel evrimi hakkında daha net bir bakış açısı sağlıyor.
MIT’nin yürüttüğü araştırma, FRB 20221022A’nın bir nötron yıldızına 10 bin kilometre gibi kısa bir mesafeden, yayıldığını ortaya koydu. Bu kadar yakın bir mesafede, patlamanın muhtemelen yıldızın manyetosferinden, yani ultra yoğun yıldızın hemen çevresindeki yüksek manyetik alandan yayıldığı anlaşıldı.
Bu bulgular, hızlı radyo patlamalarının son derece yoğun bir cismin çevresindeki manyetik bir ortamdan kaynaklanabileceğini ilk kez kanıtlıyor.
Çalışmanın baş yazarı ve MIT Kavli Astrofizik ve Uzay Araştırmaları Enstitüsü’nden Dr. Kenzie Nimmo MIT’e verdiği demeçte, “Nötron yıldızlarının etrafındaki manyetik alanlar, evrende oluşabilecek en uç sınırlardan biri. Bu parlak radyo yayılımının bu aşırı plazmadan kaçıp kaçamayacağı konusunda çok tartışma vardı,” ifadelerini kullandı.
MIT Fizik Bölümü’nden Doç. Dr. Kiyoshi Masui ise, bu tür yüksek manyetik alanlarda atomların bile var olamayacağını, manyetik alanlar tarafından parçalandığını belirterek, “Buradaki heyecan verici nokta, bu manyetik alanlarda biriken enerjinin bükülerek ve yeniden düzenlenerek, evrenin yarısını aşan radyo dalgaları olarak salınabilmesidir,” sözlerini ekledi.
Kanada Hidrojen Yoğunluğu Haritalama Deneyi (CHIME) teleskop ağı sayesinde son yıllarda FRB tespitleri hızla arttı. Bu radyo teleskop sistemi, hızlı radyo patlamalarına karşı oldukça hassas bir frekans aralığını algılayabiliyor.
CHIME, 2020’den bu yana evrenin dört bir yanından binlerce FRB tespit etti. Bilim insanları bu patlamaların aşırı yoğun cisimlerden kaynaklandığı konusunda hemfikir olsa da, arkasındaki fiziksel mekanizma hala belirsiz. Bazı modeller, FRB’lerin doğrudan manyetik bir yıldız çevresinden geldiğini öne sürerken, diğerleri daha uzakta, yıldızın merkezinden uzaklaşıp yayılan şok dalgalarının sonucu olduğunu iddia ediyor.
MIT ekibinin yeni çalışması, FRB 20221022A sinyalinin kaynağının aşırı manyetik bir nötron yıldızına yakın olduğunu kesin olarak doğruluyor. Bu keşif farklı FRB’lerde de gözlemlenir ve doğrulanırsa, FBR’lerin gizemi çözülebilir. Araştırmacılar, MIT ekibinin elde ettiği bulguları kullanarak ve test ederek bu gizemini çözebileceklerini düşünüyor.
Kaynak: MIT
