Uzaydaki Gizemli Radyo Sinyalleri Tekrar Etmeye Devam Ediyor

Yerçekimi dalgaları (GW’ler) ve gama ışını patlamaları (GRB’ler) gibi, hızlı radyo patlamaları (FRB’ler) günümüzün en güçlü ve gizemli astronomik fenomenlerinden biridir. Bu geçici olaylar, Güneş’in üç günde ürettiğinden daha fazla enerjiyi bir milisaniyede açığa çıkaran patlamalardan oluşur.

Çoğu patlama yalnızca milisaniyeler sürerken, FRB’lerin tekrarlandığı nadir durumlar olmuştur. Gökbilimciler bunlara neyin sebep olduğundan hala emin değiller ve görüşler farklılık gösteriyor olsa da, özel gözlemevleri ve uluslararası işbirlikleri, incelenmek üzere mevcut olayların sayısını önemli ölçüde artırdı.

Önde gelen bir gözlemevi, Kanada Hidrojen Yoğunluğu Haritalama Deneyi (CHIME), yeni nesil bir radyo teleskopu. Dominion Radyo Astrofizik Gözlemevi (DRAO) British Columbia, Kanada’da.

Geniş görüş alanı ve geniş frekans kapsamı sayesinde, bu teleskop FRB’leri tespit etmek için vazgeçilmez bir araçtır (bugüne kadar 1.000’den fazla kaynak!).

Yeni bir algoritma türü kullanarak, CHIME/FRB İşbirliği CHIME verilerinde 2019 ile 2021 arasında tespit edilen 25 yeni tekrar eden FRB’ye dair kanıt buldu.

bu CHIME/FRB İşbirliği Kanada, ABD, Avustralya, Tayvan ve Hindistan’dan gökbilimciler ve astrofizikçilerden oluşur.

Ortak kurumları arasında DRAO, Dunlap Astronomi ve Astrofizik Enstitüsü (DI), Çevre Teorik Fizik Enstitüsü, Kanada Teorik Astrofizik Enstitüsü (CITA), Anton Pannekoek Astronomi Enstitüsü, Ulusal Radyo Astronomi Gözlemevi (NRAO), Astronomi ve Astrofizik Enstitüsü, Ulusal Radyo Astrofiziği Merkezi (NCRA) ve Tata Temel Araştırma Enstitüsü (TIFR) ve çok sayıda üniversite ve enstitü.

Gizemli doğalarına rağmen, FRB’ler her yerde bulunur ve en iyi tahminlere göre olaylar tüm gökyüzü boyunca günde yaklaşık bin kez Dünya’ya ulaşır. Bugüne kadar önerilen teorilerin veya modellerin hiçbiri, patlamaların veya kaynakların tüm özelliklerini tam olarak açıklayamaz.

Bazılarının nötron yıldızları ve karadeliklerden kaynaklandığına inanılırken (çevrelerindeki yüksek enerji yoğunluğuna atfedilebilir), diğerleri sınıflandırmaya meydan okumaya devam ediyor. Bu nedenle, pulsarlar ve magnetarlardan GRB’lere ve dünya dışı iletişimlere kadar başka teoriler varlığını sürdürüyor.

CHIME başlangıçta, nötr hidrojenin tespiti yoluyla Evrenin genişleme geçmişini ölçmek için tasarlandı.

Büyük Patlama’dan yaklaşık 370.000 yıl sonra, Evren’e bu gaz nüfuz etti ve tek fotonlar ya Büyük Patlama’dan kalan kalıntı radyasyondu; Kozmik Mikrodalga Arka Planı (CMB) – veya nötr hidrojen atomları tarafından salınan.

Bu nedenle astronomlar ve kozmologlar bu dönemi, Büyük Patlama’dan yaklaşık 1 milyar yıl sonra ilk yıldızların ve galaksilerin nötr hidrojeni yeniden iyonlaştırmaya başlamasıyla (Yeniden İyonlaşma Dönemi) sona eren ‘Karanlık Çağlar’ olarak adlandırıyorlar.

CHIME özellikle, nötr hidrojenin emdiği ve yaydığı ışığın dalga boyunu tespit etmek için tasarlandı. 21 santimetrelik hidrojen hattı. Bu şekilde gökbilimciler, Evrenin “Karanlık Çağlar” sırasında ne kadar hızlı genişlediğini ölçebilir ve daha sonraki gözlemlenebilir kozmolojik dönemlerle karşılaştırmalar yapabilir.

Bununla birlikte, CHIME, geniş görüş alanı ve kapsadığı frekans aralığı (400 ila 800 MHz) sayesinde FRB’leri incelemek için ideal olarak uygun olduğunu kanıtlamıştır. FRB’leri tespit etmek, karakterize etmek ve kaynaklarına kadar izlemek olan CHIME/FRB İşbirliğinin amacı budur.

Dunlap Doktora Sonrası Araştırmacısı ve baş yazarı Ziggy Pleunis’in Universe Today’e söylediği gibi, her bir FRB, gökyüzündeki konumu ve Dağılım Ölçümü (DM) olarak bilinen bir miktar ile tanımlanır. Bu, patlamanın uzayda seyahat ederken malzeme ile etkileşimlerinin neden olduğu yüksek frekanslardan düşük frekanslara olan zaman gecikmesini ifade eder.

Ağustos 2021’de yayınlanan bir makalede, CHIME/FRB İşbirliği, FRB’lerin ilk büyük örnek kataloğu 2018 ve 2019 yılları arasında CHIME tarafından tespit edilen 536 olayı içeren, daha önce bildirilen 18 tekrarlayan kaynaktan 62 patlama dahil.

Bu son çalışma içinPleunis ve meslektaşları, benzer DM’lerle gökyüzünde aynı yerde bulunan birden çok olayı arayan yeni bir kümeleme algoritmasına güvendiler.

Pleunis, “Hızlı radyo patlamasının gökyüzü konumunu ve dağılım ölçüsünü, kullanılan teleskopun tasarımına bağlı olarak belirli bir hassasiyete kadar ölçebiliriz” dedi.

“Kümeleme algoritması, CHIME teleskobunun tespit ettiği tüm hızlı radyo patlamalarını dikkate alır ve ölçüm belirsizlikleri dahilinde tutarlı gökyüzü konumlarına ve dağılım ölçülerine sahip FRB kümelerini arar. Daha sonra, bir kümedeki patlamaların gerçekten geldiğinden emin olmak için çeşitli kontroller yaparız. aynı kaynaktan.”

Bugüne kadar tespit edilen 1.000’den fazla FRB’den sadece 29’unun doğada tekrar ettiği tespit edildi. Dahası, neredeyse tüm tekrar eden FRB’lerin düzensiz şekillerde tekrar ettiği bulundu. Bunun tek istisnası, CHIME’deki araştırmacılar tarafından 2018’de keşfedilen (ve 2020’de rapor edilen) ve her 16,35 günde bir titreşen FRB 180916’dır.

Bu yeni algoritmanın yardımıyla, CHIME/FRB işbirliği 25 yeni yinelenen kaynak tespit etti ve çalışma için mevcut sayıyı neredeyse iki katına çıkardı. Ek olarak ekip, nedenleri ve özellikleri hakkında bilgi sağlayabilecek bazı çok ilginç özelliklere dikkat çekti. Pleunis’in eklediği gibi:

“Tüm hızlı radyo patlamalarımızı ve tekrar eden kaynakları dikkatlice saydığımızda, keşfettiğimiz tüm hızlı radyo patlamalarının yalnızca yaklaşık yüzde 2,6’sının tekrar ettiğini görüyoruz.

Yeni kaynakların çoğu için, kaynakları oldukça etkisiz hale getiren yalnızca birkaç patlama tespit ettik. Neredeyse sadece bir kez gördüğümüz kaynaklar kadar hareketsiz.

Bu nedenle, şimdiye kadar yalnızca bir patlama gördüğümüz kaynakların sonunda tekrar patlamaları da göstereceğini göz ardı edemeyiz. Tüm hızlı radyo patlaması kaynaklarının sonunda tekrar etmesi mümkündür, ancak birçok kaynak çok aktif değildir.

Hızlı radyo patlamaları için herhangi bir açıklama, neden bazı kaynakların hiperaktifken diğerlerinin çoğunlukla sessiz olduğunu açıklayabilmelidir.”

Bu bulgular, önümüzdeki yıllarda faaliyete geçecek olan yeni nesil radyo teleskoplardan yararlanacak olan gelecekteki araştırmaları bilgilendirmeye yardımcı olabilir.

Bunlar arasında, ilk ışığını 2027 yılına kadar toplaması beklenen Kilometre Kare Dizisi Gözlemevi (SKAO) yer alıyor. Avustralya’da bulunan bu 128 çanak teleskop, dünyanın en büyük radyo teleskopunu oluşturmak için Güney Afrika’daki MeerKAT dizisi ile birleştirilecek.

Bu arada, yeni FRB’lerin tespit edilme hızı (tekrar eden olaylar dahil), radyo astronomlarının bir buluşa yakın olabileceği anlamına gelebilir!

Bu makale ilk olarak tarafından yayınlandı Evren Bugün. Okumak orijinal makale.

Bu makalenin bir versiyonu ilk olarak Ocak 2023’te yayınlandı ve 25 yeni FRB’yi açıklayan makale şu anda yayınlandığından yeniden yayınlandı. Astrofizik Dergisi.