Gökbilimciler, gizemli hızlı radyo patlamalarına yeni bir ışık tuttu!

Hızlı radyo patlamalarının FRB'ler (milisaniye uzunluğundaki, derin uzay kozmik elektromanyetik radyasyon patlamaları) keşfedilmesinden 15 yıldan fazla bir süre sonra, dünya çapındaki gökbilimciler nasıl ve neden oluştuklarına dair ipuçlarını ortaya çıkarmak için evreni tarıyorlar.

Tanımlanan neredeyse tüm FRB'ler, Samanyolu galaksimizin dışındaki derin uzayda ortaya çıkmıştır. Bu, FRB 20200428 adlı ilk Galaktik FRB'nin tespit edildiği Nisan 2020'ye kadardı. Bu FRB, inanılmaz derecede güçlü bir manyetik alana sahip yoğun, şehir büyüklüğünde bir nötron yıldızı olan bir magnetar (SGR J1935+2154) tarafından üretildi.

Bu çığır açan keşif, bazılarının galaksimizin dışındaki kozmolojik mesafelerde tanımlanan FRB'lerin de magnetarlar tarafından üretilebileceğine inanmasına neden oldu. Bununla birlikte, böyle bir senaryo için silahın dumanı tüten, magnetarın dönmesi nedeniyle bir dönme süresi, şimdiye kadar tespitten kaçmıştır. SGR J1935+2154 ile ilgili yeni araştırma, bu ilginç tutarsızlığa ışık tutuyor.

Science Advances dergisinin 28 Temmuz sayısında, aralarında UNLV astrofizikçisi Bing Zhang'ın da bulunduğu uluslararası bir bilim insanı ekibi, Nisan 2020 FRB'sini takiben SGR J1935+2154'ün sürekli izlenmesi ve radyo pulsarı olarak bilinen başka bir kozmolojik fenomenin keşfi hakkında bir rapor yayınladı.

Kozmolojik Bir Muammayı Çözmek

Cevap arayışlarında onlara yardımcı olmak için gökbilimciler, FRB'leri ve diğer derin uzay faaliyetlerini izlemek için kısmen Çin'deki devasa Beş Yüz Metre Açıklıklı Küresel Radyo Teleskobu (FAST) gibi güçlü radyo teleskoplarına güveniyorlar. Gökbilimciler, FAST'ı kullanarak FRB 20200428 ve sonraki pulsar fazının, farklı kökenlere işaret eden magnetar kapsamındaki farklı bölgelerden kaynaklandığını gözlemlediler.

Çin Ulusal Astronomi Gözlemevi'nden (NAOC) makalenin baş yazarı Weiwei Zhu, "FAST, kaynaktan 13 gün boyunca 16,5 saatte 795 darbe tespit etti" dedi. "Bu darbeler, kaynaktan gözlemlenen patlamalardan farklı gözlemsel özellikler gösteriyor."

Bir manyetosfer bölgesindeki emisyon modlarındaki bu ikilik, gökbilimcilerin FRB'lerin ve ilgili fenomenlerin galaksimizde ve belki de daha uzak kozmolojik mesafelerde nasıl ve nerede meydana geldiğini anlamalarına yardımcı olur.

Radyo darbeleri, FRB'lere benzer kozmik elektromanyetik patlamalardır, ancak tipik olarak bir FRB'den kabaca 10 kat daha az parlaklık yayar. Titreşimler tipik olarak magnetarlarda değil, pulsarlar olarak bilinen diğer dönen nötron yıldızlarında gözlenir. Gazetede ilgili bir yazar ve Nevada Astrofizik Merkezi'nin yöneticisi olan Zhang'a göre, çoğu magnetar, muhtemelen aşırı güçlü manyetik alanları nedeniyle çoğu zaman radyo darbeleri yaymaz. Ancak, SGR J1935+2154'te olduğu gibi, bazıları patlama aktivitelerinden sonra geçici radyo atarcaları haline gelir.

Patlamaları ve darbeleri farklı kılan diğer bir özellik, emisyon "fazları"dır, yani her emisyon periyodunda radyo emisyonunun yayıldığı zaman penceresi.

Zhang, "Radyo pulsarlarındaki darbeler gibi, magnetar darbeleri de dönem içinde dar bir faz penceresi içinde yayılır" dedi. "Bu, iyi bilinen 'deniz feneri' etkisidir, yani, emisyon ışını görüş hattını her periyotta bir kez ve her periyotta yalnızca kısa bir zaman aralığında tarar. O zaman darbeli radyo emisyonu gözlemlenebilir."

Zhang, Nisan 2020 FRB'nin ve daha sonra birkaç tane daha az enerjik patlamanın, pulsar fazında tanımlanan nabız penceresi içinde olmayan rastgele fazlarda yayıldığını söyledi.

"Bu, darbelerin ve patlamaların manyetar manyetosferindeki farklı konumlardan kaynaklandığını güçlü bir şekilde öne sürüyor, bu da darbeler ve patlamalar arasında muhtemelen farklı emisyon mekanizmaları olduğunu gösteriyor" dedi.

Kozmolojik FRB'ler için Çıkarımlar

Bir Galaktik FRB kaynağının bu kadar ayrıntılı bir gözlemi, kozmolojik mesafelerde hüküm süren gizemli FRB'lere ışık tutuyor.

Pek çok kozmolojik FRB kaynağının (galaksimizin dışında meydana gelenlerin) tekrar ettiği gözlemlendi. Bazı durumlarda, FAST birkaç kaynaktan tekrarlanan binlerce patlama tespit etmiştir. Geçmişte bu patlamalar kullanılarak saniye düzeyinde periyodiklik için derin araştırmalar yapılmış ve şu ana kadar herhangi bir dönem keşfedilmemiştir.

Zhang'a göre bu, geçmişte tekrarlanan FRB'lerin magnetarlar tarafından çalıştırıldığına dair popüler fikre şüphe uyandırıyor.

"Patlamaların rastgele aşamalarda üretilme eğiliminde olduğu keşfimiz, tekrarlayan FRB'lerden periyodikliğin tespit edilmemesine doğal bir yorum sağlıyor" dedi. "Bilinmeyen nedenlerden ötürü, patlamalar bir magnetardan her yöne yayılma eğilimindedir, bu da FRB kaynaklarından periyotların belirlenmesini imkânsız hale getirir."