Hızlı radyo patlamaları (FRB’ler), yoğun radyo enerjisi patlamaları, kafa karıştırıcı bir astronomik muammadır. Tokyo Üniversitesi’nin son araştırması, FRB’ler ve depremler arasında benzerlikler buldu ve bunların nötron yıldızlarındaki “yıldız depremlerinden” kaynaklanabileceğini öne sürdü. Bu bilgiler depremler, yüksek yoğunluklu madde ve nükleer fizik hakkındaki anlayışımızı yeniden şekillendirebilir.
Tokyo Üniversitesi’nin araştırması, hızlı radyo patlamalarını (FRB’ler) nötron yıldızlarındaki “yıldız depremlerine” bağlayarak depremlere ve nükleer fiziğe yeni bakış açıları sunuyor.
Hızlı radyo patlamaları veya FRB’ler astronomik bir gizemdir; kesin nedenleri ve kökenleri henüz doğrulanmamıştır. Bu yoğun radyo enerjisi patlamaları insan gözüyle görülemez ancak radyo teleskoplarında parlak bir şekilde ortaya çıkar. Önceki çalışmalar, tekrarlanan FRB’lerin enerji dağılımı ile depremler ve güneş patlamaları arasındaki büyük benzerliklere dikkat çekmişti.
Bununla birlikte, Tokyo Üniversitesi’ndeki yeni araştırma, FRB’lerin zamanına ve enerjisine baktı ve FRB’ler ile güneş patlamaları arasında belirgin farklılıklar olduğunu, ancak FRB’ler ile depremler arasında birkaç önemli benzerlik olduğunu buldu. Bu, FRB’lerin nötron yıldızlarının yüzeyindeki “yıldız depremlerinden” kaynaklandığı teorisini desteklemektedir. Bu keşif depremleri, yüksek yoğunluklu maddenin davranışını ve nükleer fiziğin yönlerini daha iyi anlamamıza yardımcı olabilir.
Çin’in Beş Yüz Metre Açıklıklı Küresel Radyo Teleskobu (FAST). FRB verileri, dünyanın en büyük tek çanak teleskoplarından ikisi olan Çin’deki Beş Yüz Metre Açıklıklı Küresel Teleskobu (FAST) ve Porto Riko’daki Arecibo Teleskobu tarafından sağlandı. Maalesef Arecibo Teleskobu hasar gördü ve ardından 2020’de hizmet dışı bırakıldı. Kredi: Bojun Wang, Jinchen Jiang ve Qisheng Cui
FRB’lerin Gizemi
Uzayın genişliği birçok gizemi barındırıyor. Bazı insanlar daha önce kimsenin gitmediği yerlere cesurca gitmeyi hayal ederken, Dünya’nın rahatlığından öğrenebileceğimiz çok şey var. Teknolojik gelişmeler sayesinde dünyanın yüzeyini keşfedebiliyoruz. Marsbir şeye hayret etmek Satürn‘nin halkalarını kullanın ve derin uzaydan gelen gizemli sinyalleri alın. Hızlı radyo patlamaları, radyo dalgalarında görülebilen son derece güçlü, parlak enerji patlamalarıdır.
İlk kez 2007’de keşfedilen bu patlamalar milyarlarca ışık yılı yol kat edebiliyor ancak genellikle saniyenin binde biri kadar sürüyor. Eğer gökyüzünün tamamını gözlemleyebilseydik, her gün 10.000 kadar FRB’nin meydana gelebileceği tahmin ediliyor. Şu ana kadar tespit edilen çoğu patlamanın kaynağı tek seferlik bir olay yayıyor gibi görünse de, art arda patlamalar yayan yaklaşık 50 FRB kaynağı var.
Depremlerle ilgili veriler Japonya’nın Kanto bölgesinden (Tokyo ve Narita dahil) ve Chugoku bölgesindeki Izumo’dan (Hiroşima’nın kuzeyi) alınmıştır. Siyah noktalar, 6 Mayıs 2010 ile 31 Aralık 2012 arasında kaydedilen depremlerin merkez üslerini temsil etmektedir. Kredi: ©2023 T. Totani ve Y. Tsuzuki
FRB’lerin Nedeninin Ardındaki Teoriler
FRB’lerin nedeni bilinmiyor, ancak kökenlerinin uzaylı olabileceği de dahil olmak üzere bazı fikirler öne sürüldü. Ancak şu anda geçerli olan teori, en azından bazı FRB’lerin nötron yıldızları tarafından yayıldığı yönünde. Bu yıldızlar, süper dev bir yıldızın çökerek, güneşimizin sekiz katı kütlesinden (ortalama olarak) sadece 20-40 kilometre çapında süper yoğun bir çekirdeğe dönüşmesiyle oluşur. Magnetarlar son derece güçlü manyetik alanlara sahip nötron yıldızlarıdır ve bunların FRB yaydığı gözlemlenmiştir.
Fen Bilimleri Enstitüsü Astronomi Bölümü’nden Profesör Tomonori Totani, “Teorik olarak, bir magnetarın yüzeyinin, Dünya’daki depremlere benzer bir enerji salınımı olan bir yıldız depremi yaşıyor olabileceği düşünülüyordu” dedi. “Son gözlemsel gelişmeler binlerce FRB’nin daha tespit edilmesine yol açtı, bu nedenle olası benzerlikleri araştırmak için FRB’ler için mevcut olan büyük istatistiksel veri setlerini deprem ve güneş patlamalarından elde edilen verilerle karşılaştırma fırsatını değerlendirdik.”
Araştırmacılar FRB ve deprem olaylarının zaman ve enerji dağılımını analiz ettiler ve artçı şok olasılığını zaman gecikmesinin bir fonksiyonu olarak çizerek ikisinin çok benzer olduğunu buldular. Katkıda bulunanlar: ©2023 T. Totani ve Y. Tsuzuki
İstatistiksel Analiz ve Bulgular
Şimdiye kadar FRB’lerin istatistiksel analizi, birbirini takip eden iki patlama arasındaki bekleme sürelerinin dağılımına odaklandı. Ancak Totani ve aynı bölümde yüksek lisans öğrencisi olan ortak yazar Yuya Tsuzuki, yalnızca bekleme süresi dağılımını hesaplamanın diğer patlamalarda var olabilecek korelasyonları hesaba katmadığını belirtiyor. Bu nedenle ekip, üç farklı tekrarlayıcı FRB kaynağından gelen yaklaşık 7.000 patlamanın zamanını ve emisyon enerjisini analiz ederek iki boyutlu uzay boyunca korelasyonu hesaplamaya karar verdi. Daha sonra depremlerin (Japonya’dan gelen verileri kullanarak) ve güneş patlamalarının (ABD’den gelen kayıtları kullanarak) zaman-enerji korelasyonunu incelemek için aynı yöntemi uyguladılar. Hinode uluslararası güneşi inceleme misyonu) ve üç olgunun sonuçlarını karşılaştırdı.
Totani ve Tsuzuki, diğer çalışmaların aksine, analizlerinin FRB’ler ile deprem verileri arasında çarpıcı bir benzerlik göstermesine, ancak FRB’ler ile güneş patlamaları arasında belirgin bir fark göstermesine şaşırdılar.
Totani şöyle açıkladı: “Sonuçlar, FRB’ler ile depremler arasında şu açılardan dikkate değer benzerlikler gösteriyor: Birincisi, tek bir olay için artçı şokun meydana gelme olasılığı %10-50; ikincisi, artçı şokların oluşma oranı zamanın kuvveti olarak zamanla azalır; üçüncüsü, FRB deprem aktivitesi (ortalama oran) önemli ölçüde değişse bile artçı şok oranı her zaman sabittir; ve dördüncüsü, ana şokun enerjileri ile artçı şokun enerjileri arasında bir korelasyon yok.”
Bu, nötron yıldızlarının yüzeyinde katı bir kabuğun varlığını ve bu kabuklarda aniden meydana gelen yıldız depremlerinin, FRB’ler olarak gördüğümüz büyük miktarlarda enerji açığa çıkardığını güçlü bir şekilde akla getiriyor. Ekip, buldukları benzerliklerin evrensel olduğunu doğrulamak için FRB’lere ilişkin yeni verileri analiz etmeye devam etmeyi planlıyor.
Totani, “Dünya’dan tamamen farklı ortamlar olan uzak aşırı yoğun yıldızlardaki yıldız depremlerini inceleyerek depremlere ilişkin yeni bilgiler edinebiliriz” dedi. “Bir evin iç kısmı nötron yıldızı atom çekirdeğinin iç kısmıyla karşılaştırılabilecek kadar evrendeki en yoğun yerdir. Nötron yıldızlarındaki yıldız depremleri, çok yüksek yoğunluklu maddeye ve nükleer fiziğin temel yasalarına yeni bakış açıları kazanma olasılığının önünü açtı.”
Referans: Tomonori Totani ve Yuya Tsuzuki tarafından yazılan “Hızlı radyo patlamaları depremlere benzeyen artçı şokları tetikler, ancak güneş patlamalarını tetiklemez”, 11 Ekim 2023, Kraliyet Astronomi Topluluğunun Aylık Bildirimleri.
DOI: 10.1093/mnras/stad2532