new research published today in Science‘e göre, 10 milyar yıldan fazla bir süre önce uzak bir galaksiden yayılan ve yalnızca birkaç milisaniye süren inanılmaz parlak bir radyo patlaması, evren ancak günümüz yaşının beşte biri kadar olduğunda ortaya çıktı.
Bu tür fast radio bursts (FRB’ler), ilk kez keşfedeldikten neredeyse 20 yıl sonra bilim insanlarının çözmeye çalıştığı bir gizem olarak karşımıza çıkıyor. Keşif, şimdiye kadar ev sahibi galaksisi belirlenen en uzak FRB olma özelliğini taşıyor.
MeerKAT radyo teleskopu ile Güney Afrika’da gözlemlenen patlama, FRB 20240304B olarak adlandırıldı. Patlamanın yakalanması için MeerTRAP adı verilen ve uzaydan gelen hızlı değişken geçici radyo sinyallerini gerçek zamanlı yakalamak üzere tasarlanmış bir sistem kullanıldı.
Radyo patlamasının farklı frekansları biraz farklı zamanlarda ulaştı. Bu etkiye “dispersiyon” deniyor; çünkü sinyal, Dünya’ya yolculuğu sırasında uzaydaki çok miktarda elektrikle yüklü malzemenin içinden geçiyor. Dispersiyon miktarını ölçerek sinyalin kaç miktarde bu malzemeyi geride bıraktığı hesaplanabiliyor; bu da sinyalin ne kadar uzakta ve bize o zaman ne kadar uzakta üretildiğini ortaya koyuyor.
Büyük bir dispersiyon gösteren FRB 20240304B, büyük bir mesafeden geldiğine işaret ediyordu. Sinyalin gökteki konumu da belirlendi. Ancak Keck Teleskopları gibi yer tabanlı büyük teleskoplarla o bölgeye bakıldığında ev sahibi galaksi görülemedi; galaksi yalnızca çok sesti.
Bunun üzerine bilim insanları James Webb Space Telescope (JWST)‘e döndü. Uzay teleskopunun infrared camera’sı patlamanın konumuna çok yakın, küçük bir galaksiyi ortaya çıkardı. Sonrasında galakiden gelen ışık, onu oluşturan farklı frekansların spektrumuna ayrıldı. Bu spektrumdaki belirli kısmın nasıl görünmesi gerektiğini bilen bilim insanları, o frekansların nasıl değiştiğini ölçerek galaksinin evrenin genişlemesi nedeniyle bizden ne kadar hızlı uzaklaştığını hesapladı; bu da onun yaşını belirlemeye olanak tanıdı.
Bu hesaplamalar, 10,6 milyar yıl önceki bir galaksiye bakıldığını doğruladı.
Sürpriz derecede küçük bir galaksi
Ev sahibi galasinin kendisi de başka bir sürprizdi.
Kütlesi güneşimizin ancak 10 milyon katı kadar olan bu galaksinin kütlesi, kendi galaksimiz Samanyolu’nun kütlesinin çok küçük bir bölümünü oluşturuyor. Galaktik genç ve hâlâ birçok yıldız üreten, çok düşük metal içeriğine sahip; FRB’lerin çoğunun bulunduğu daha büyük galaksilerden oldukça farklı görünüyor.
Bu durum, en azından bazı FRB’lerin kaynağına dair bir teoriyle uyumlu: patlamanın magnetarlar adı verilen genç ve çok güçlü alanlı nötron yıldızları tarafından üretilmesi.
Öte yandan FRB’ler farklı şekil ve boyutlarda geliyor; tümünün aynı kökene sahip olması gerektiğini düşünmüyoruz. Ancak bizim gibi gözlemler, bu bulmacanın başka bir parçasını da tamamlıyor. Ev sahibi galaksiler ve FRB ortamları evrensel zaman içinde incelendiğinde, hangi galaksi türlerinin ve yıldız ortamının patlamaları ürettiği anlaşılabiliyor.
Kozmik el feneri
Bu keşfin asıl heyecan verici yanı, muhtemelen mesafe değil.
Radyo sinyal Dünya’ya ulaşırken geçtiği her şeyin izini taşıyor; manyetik alanların, uzay ortamındaki değişimlerin ve türbülansın kaydını getiriyor. Bu da onu, aksi takdirde erişilmesi zor olan kozmos hakkında bilgi veren bir hazine haline getiriyor.
Bu bilgiler arasında elektronların kozmik ağ içinde nasıl dağıldığına dair veri yanı sıra evreni saran manyetik alanlara dair bilgiler de yer alıyor. Sinyal yol boyunca manyetic alanlarla karşılaştığında radyo dalgalarının yönelimini hafifçe büküyor; bu bükülme ölçülerek milyarlarca ışık yılı boyunca uzanan_manyetic alan karmaşıklığı hakkında bilgi ediniliyor.
FRB 20240304B yalnızca bir uzak galaksi hakkında değil, aynı zamanda evrensel zaman içinde elektrikle yüklü maddenin dağılımı ve kozmosun ne kadar manyetikleştiği konusunda da yeni bir veri noktası sunuyor.
Bu neden önem taşıyor
Keşifimiz, FRB’lerin Büyük Patlama’dan yaklaşık 3 milyar yıl sonra, evrenin en aktif şekilde yıldız ve galaksi ürettiği dönemde üretildiğinin ilk kez kanıtlanması anlamına geliyor; bu da elektrikle yüklü maddenin evrensel tarihinin yaklaşık %80’i boyunca incelenebilmesine olanak tanıyor.
FRB’lerin böyle büyük mesafelerde bulunması, giderek daha seste patlaları algılama ile kendileri de son derece seste galaksileri belirleme çabasının birleşimi nedeniyle zorlaşıyor.
Bir sonraki adım, çok sayıda FRB bulmak.
Uzak FRB’lerin daha büyük örnekleriyle bu kısa flaşları kozmik işaretler olarak kullanarak maddenin evren içinde nasıl dağıldığını, galaksilerin nasıl büyüdüğünü ve aralarındaki uzayın zamanla nasıl değiştiğini ortaya koyabiliriz.
