Evrenin en muhteşem iki fenomeni arasındaki bağlantılara yönelik araştırmalar şimdilik sonuçsuz kaldı

Gökbilimciler zaman zaman uzaydan gelen yoğun bir radyo dalgası parıltısına göz atarlar; yalnızca birkaç dakika süren ancak bir milisaniyede güneşin birkaç yılda ürettiği kadar enerji yayan bir parlama. Bu “hızlı radyo patlamalarının” kökeni, günümüz astronomisindeki en büyük gizemlerden biridir.

Patlamaların nedenini açıklayacak fikir sıkıntısı yok: katalog Mevcut teorilerin tamamı 50’den fazla potansiyel senaryo göstermektedir. Son derece mıknatıslanmış nötron yıldızları, inanılmaz derecede yoğun yıldızların çarpışmaları veya daha birçok aşırı veya egzotik olay arasından seçiminizi yapabilirsiniz.

Hangi teorinin doğru olduğunu nasıl anlayabiliriz? Bunun bir yolu, diğer kanalları kullanarak patlamalar hakkında daha fazla bilgi aramaktır: özellikle de evrenin dokusundaki yerçekimi dalgaları adı verilen dalgalanmaları kullanarak.

İçinde yeni bir çalışma yayınlanan Astrofizik DergisiHerhangi bir bağlantı bulup bulamayacağımızı görmek için düzinelerce hızlı radyo patlaması gözlemini yerçekimsel dalga teleskoplarından alınan verilerle çapraz referansladık.

Yerçekimi dalgası astronomisi

Eğer teleskopları düşünürseniz, muhtemelen şunu arayanları da düşünürsünüz: elektromanyetik sinyaller ışık, radyo dalgaları veya X ışınları gibi. Evrendeki pek çok yıldız ve diğer şeyler bu sinyalleri üretiyor. Ancak yıldız sistemlerinin bulunduğu galaksilerde bol miktarda bulunan toz ve gaz, bu sinyalleri karartabilir veya engelleyebilir.

Yerçekimi dalgaları farklıdır: Maddenin içinden doğrudan geçerler, dolayısıyla hiçbir şey yollarına çıkamaz.

Gökbilimciler şimdiye kadar kara delikler ve nötron yıldızları gibi kompakt yıldızların çarpışan sistemlerinden gelen yerçekimsel dalgaları tespit etmenin yanı sıra, gama ışını patlamalarının ardındaki motorları da keşfettiler.

Ayrıca hızlı radyo patlamalarının yerçekimsel dalga sinyalleri üretebileceğini düşünmek için nedenlerimiz var.

Hızlı radyo patlamalarını ne üretir?

Bazı hızlı radyo patlamalarının tekrarlandığı görüldü, ancak çoğu tek olay olarak görülüyor.

Tekrarlanan patlamalar için, yakın zamanda X-ışınlarının ve kendi Samanyolu galaksimizdeki oldukça mıknatıslanmış bir nötron yıldızından gelen bir radyo patlamasının eş zamanlı gözlemi, bu tür yıldızların hızlı radyo patlamaları üretebileceğini kanıtlıyor. Tekrarlamayanlar için şu ana kadar herhangi bir kaynak tespit edilemedi.

Ancak bazı teoriler, güçlü yerçekimsel dalgalar ürettiğini bildiğimiz astronomik nesneleri ve olayları içerir. Dolayısıyla, hızlı bir radyo patlamasının gökyüzünün neresinde ve ne zaman meydana geldiğine dair bir fikrimiz varsa, gökyüzünün aynı bölgesi üzerinde yerçekimsel dalgalar için hedefli, hassas bir arama yapabiliriz.

CHIME radyo teleskopu

Hızlı radyo patlamalarına neyin sebep olduğuna dair yeni kanıtlar aramak için Kanada’da CHIME adı verilen bir radyo teleskopu tarafından tespit edilen hızlı radyo patlamalarını kullanarak hedefli bir araştırmaya yardımcı oldum.

Olarak CHIME/FRB Proje yüzlerce hızlı radyo patlaması tespit ettiğinden, Dünya’ya yerçekimsel dalga teleskopu tarafından gözlemlenebilecek kadar yakın bir patlama yakalama şansı yüksek. Bu önemlidir, çünkü hızlı radyo patlamaları o kadar parlaktır ki milyarlarca ışıkyılı uzaklıktan, yani mevcut kütleçekim dalgası gözlemevlerinin görebildiğinden çok daha uzakta görülebilmektedir.

Peki ne yaptık ve nasıl yaptık? Proje ekibi bize birkaç yüz hızlı radyo patlamasının verilerini verdi. Bu verilerin çoğu hâlâ kamuya açık olmadığından, ayrıntıları arama ekipleri dışında paylaşmayacağımız konusunda özel bir anlaşma imzaladık.

Daha sonra her hızlı radyo patlamasına olan mesafeyi tahmin ettik ve en yakın 40 olay (yerçekimi dalgası dedektörü menzili içinde olduğuna dair kanıtları olan) etrafındaki yerçekimsel dalga verilerini aradık.

Araştırma ekibimiz, Amerika Birleşik Devletleri’ndeki LIGO yerçekimsel dalga gözlemevinden, İtalya’daki Virgo gözlemevinden ve hızlı radyo patlaması ekibi CHIME/FRB’den işbirlikçilerinden oluşan küçük bir grup bilim adamından oluşuyordu.

Her bir tekrarlanmayan hızlı radyo patlamasının, her birinin meydana geldiği zamandaki gökyüzü konumu etrafındaki yerçekimsel dalga sinyallerini aradık. Bu tekrarlamayanlar için iki tür araştırma yaptık: biri çarpışan kara delikler veya nötronlardan gelenler gibi bilinen yerçekimsel dalga sinyallerini arıyordu, diğeri ise esasen olağandışı herhangi bir enerji patlamasını arıyordu.

Tekrarlanan patlamalar için, bu türden en az bir kaynağın mıknatıslanmış bir nötron yıldızıyla ilişkili olduğunu bildiğimiz için, izole edilmiş bir nötron yıldızından bekleyebileceğimiz türden yerçekimsel dalga sinyallerini aradık.

Ne bulduk?

Bir şey keşfettik mi? Bu sefer değil.

Hızlı radyo patlamalarının tespit edilebilir yerçekimsel dalga sinyallerinden çok daha yaygın olduğunu düşündüğümüz için bu pek de sürpriz olmadı. Başka bir deyişle, yerçekimsel dalga kaynakları hızlı radyo patlamalarının yalnızca küçük bir kısmını açıklayabilir.

Ancak örneğimizdeki en yakın hızlı radyo patlaması, bunun bir nötron yıldızı ile bir kara delik arasındaki çarpışmadan kaynaklanma olasılığını dışlamamıza yetecek kadar yakındı. Patlamaya olan mesafedeki belirsizlik, bunu kesin olarak göz ardı edemeyeceğimiz anlamına geliyor, ancak yerçekimi dalgası dedektörlerinin hassas menzilinin hızlı radyo patlamalarına olan mesafeye yaklaşması bizi cesaretlendiriyor.

Sıradaki ne?

Bu sefer kesin bir sonuç olmamasına rağmen, gelecekteki araştırmalar hızlı radyo patlamalarını anlamak için hayati bir basamak olabilir.

Yerçekimi dalgası dedektörleri, bu araştırmayı yürüttüğümüz zamana göre daha hassas hale geldi ve önümüzdeki yıllarda gelişmeye devam edecek. Bu, kozmosta daha geniş bir erişime izin verecekleri anlamına geliyor, böylece çok daha büyük bir hızlı radyo patlamaları örneğini test edebiliriz.

Ayrıca yukarıda bahsedilen kendi galaksimizdeki bilinen tekrarlayan kaynaktan gelecek hızlı radyo patlamalarını da hedefliyoruz.

Bu makale şuradan yeniden yayınlanmıştır: Konuşma Creative Commons lisansı altındadır. Okumak orijinal makale.