Araştırma, davranışlarını karakterize etmek için yeni bir yaklaşım sunuyor

Hızlı radyo patlamaları (FRB’ler), evrendeki en yoğun radyo patlamalarını temsil eder. 2007’deki ilk keşiften bu yana FRB’ler 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.

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 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 dizinin öngörülemezliği zaman içinde sabit kalır; zarların yuvarlanması gibi, 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 edebilir, ancak uzun vadede hava durumunu doğru bir şekilde tahmin etmek insanlık için hala 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 miktarının belirlenmesinde yeni bir çerçeve oluşturuyor ve bizi bu şiddetli kozmik patlamaların kökenini nihayet ortaya çıkarmaya yaklaştırıyor.

Araştırma yayınlanan dergide Bilim Bülteni.