Magnetarın yüzeyindeki beyaz çatlaklar yıldız depremi aktivitesini simgeliyor ve yüzeyden uzanan konik sivri uçlar çoklu FRB patlamalarını temsil ediyor. Sivri uçların boyutları farklılık gösteriyor ve patlama enerjisindeki değişkenliği yansıtıyor. Patlamaları birbirine bağlayan yeşil çizgiler, hızlı radyo patlaması aktivitesinin stokastik doğasını simgeleyen rastgele bir yürüyüş yolunu gösterir. Yeşil zikzak çizgilerle yıldız depremi çatlakları arasında doğrudan bir bağlantı yok, bu da FRB’lerin doğası ile depremler arasındaki ayrımı vurguluyor. Katkıda bulunanlar: ©Science China Press
Hızlı radyo patlamaları (FRB’ler) üzerine yapılan araştırmalar, bunların aşırı enerji çıkışını ve gizemli doğasını vurgulamaktadır. FRB’leri analiz etmek için yenilikçi yöntemler kullanan son çalışmalar, bunların birden fazla emisyon mekanizmasından kaynaklandığını öne sürüyor ve bu da kökenlerinin anlaşılmasını karmaşık hale getiriyor.
Hızlı radyo patlamaları (FRB’ler), evrendeki en yoğun radyo patlamalarını temsil eder ve saniyenin binde biri kadar bir sürede küresel insan toplumuna bir trilyon yıl boyunca güç sağlamaya yetecek kadar enerji açığa çıkarır. FRB’ler, 2007’deki ilk keşiflerinden bu yana büyük ilgi topladı ve 2023 Shaw Astronomi Ödülü’nü kazandı. Kaynağı henüz bilinmeyen bu aşırı kozmik patlamalar, fizikte olduğu kadar astronomide de en esrarengiz olaylar arasında yer alıyor.
Nedensellik, FRB kaynaklarının boyutunun c·dt’den küçük olması gerektiğini belirtir; burada c, ışığın hızı ve dt, olayların süresidir. Tipik bir 1 milisaniyelik patlama için bu, 300 kilometreden daha küçük bir bölgeyi ifade eder; bu da nötron yıldızları veya kara delikler gibi kompakt nesnelerin FRB’lerin motorları olduğunu ima eder. Çoğu kompakt nesnede hızlı dönüş gözlemlendi, bu da FRB’lerin patlamalarının tekrarlanmasında periyodiklik beklentisine yol açtı. Bununla birlikte, milisaniyeden ikinci ölçeğe kadar olan kapsamlı periyodiklik araştırmalarının tümü başarısız oldu ve FRB emisyon mekanizmalarının yeniden değerlendirilmesine yol açtı.
Üst ve orta paneller bu kaynakların zaman-enerji uzayındaki olay serilerini sunmaktadır. Renk maviden kırmızıya döner, bu da stokastisitenin arttığını gösterir. Alt panelde, hızlı radyo patlamaları, her ikisi de FRB’lerden daha kaotik ancak daha az rastgele olan depremlerden ve güneş patlamalarından farklı olan stokastisite-kaos fazı uzayındaki oldukça rastgele, ancak daha az kaotik bölgelere doğru Brownian hareketi ile bir araya geliyor. Katkıda bulunanlar: ©Science China Press
Çin Bilimler Akademisi Ulusal Astronomi Gözlemevi’nden Profesör Di Li liderliğindeki bir ekip, FRB’lerin zaman-enerji iki değişkenli faz uzayındaki davranışını karakterize etmek için yeni bir yaklaşım ortaya koydu. Sırasıyla genelleştirilmiş “Pincus Endeksi” ve “Lyapunov Üssü” kullanarak rastgelelik ve kaosu ölçerek, FRB’leri sistematik olarak pulsarlar, depremler ve güneş patlamaları gibi diğer yaygın fiziksel olaylar bağlamına yerleştirmeyi başarıyorlar.
Hem rastgelelik hem de kaos öngörülemezliğe neden olur, ancak bunlar farklıdır. Rastgele bir dizilimin öngörülemezliği zaman içinde sabit kalır ve zarların yuvarlanmasını resmeder; her atışın sonucu bir öncekiyle hiçbir bağlantı taşımaz. Kaotik sistemlerde öngörülemezlik zaman içinde katlanarak artar. Örneğin, herkes yukarıya ve etrafına bakarak önümüzdeki saniyelerdeki hava durumunu tahmin edebilirken, uzun vadede hava durumunu doğru bir şekilde tahmin etmek insanoğlu için halen zordur.
Ekip, FRB’lerin enerji-zaman fazı uzayında dolaştığını, daha düşük bir kaos seviyesiyle ancak depremler ve güneş patlamalarından daha yüksek bir rastgelelik derecesi ile dolaştığını buldu. FRB emisyonlarının belirgin rastlantısallığı, çoklu emisyon mekanizmalarının veya konumlarının bir kombinasyonunu akla getirmektedir. Bu çalışma, FRB’lerin niceliklendirilmesinde yeni bir çerçeve oluşturuyor ve bizi bu şiddetli kozmik patlamaların kökenini nihayet ortaya çıkarmaya yaklaştırıyor: Kozmik zarları kim atıyor?
Referans: Yong-Kun Zhang, Di Li, Yi Feng, Pei Wang, Chen-Hui Niu, Shi Dai, Ju-Mei Yao ve “FRB’lerin varış zamanı ve enerjisi, Brown hareketi gibi zaman-enerji iki değişkenli uzayı geçiyor” Chao-Wei Tsai, 9 Şubat 2024, Bilim Bülteni.
DOI: 10.1016/j.scib.2024.02.010