Gökbilimciler 2007'de bir Hızlı Radyo Patlaması'nın (FRB) tespit edildiğini (Lorimer Patlaması olarak) ilk fark ettiklerinde, hem şaşırdılar hem de meraklandılar. Sadece birkaç milisaniye süren bu yüksek enerjili radyo sinyalleri patlaması galaksimizin dışından geliyor gibi görünüyordu. O zamandan beri, gökbilimciler daha önce kaydedilmiş verilerde birçok FRB'nin kanıtını buldular ve hala bunlara neyin neden olduğu konusunda spekülasyon yapıyorlar.
Sonraki keşifler ve araştırmalar sayesinde, gökbilimciler artık FRB'lerin daha önce düşünülenden çok daha yaygın olduğunu biliyorlar. Aslında, Harvard-Smithsonian Astrofizik Merkezi'nden (CfA) bir araştırmacı ekibi tarafından yapılan yeni bir araştırmaya göre, FRB'ler gözlemlenebilir Evrende saniyede bir kez ortaya çıkabilir. Eğer doğruysa, FRB'ler evrenin kökenlerini ve evrimini araştırmak için güçlü bir araç olabilir.
“Gözlenebilir Evrende Her Saniyede Hızlı Bir Radyo Patlaması Oluşuyor” başlıklı çalışma, kısa süre önce Astrofizik Dergi Mektupları. Çalışma, doktora sonrası araştırmacı ve CfA’nın Teori ve Hesaplama Enstitüsü'nde (ITC) Anastasia Fialkov tarafından yönetildi. Kendisine ITC direktörü Profesör Abraham Loeb ve Harvard'daki Jr. Profesör Frank B. Baird katıldı.
Belirtildiği gibi, FRB'ler ilk keşfedildiklerinden beri gizemli bir şey olarak kaldılar. Sadece nedenleri bilinmemekle kalmıyor, aynı zamanda gerçek doğaları hakkında çok şey hala anlaşılmıyor. Dr. Fialkov'un Space Magazine'e e-posta yoluyla söylediği gibi:
“FRB'ler (veya hızlı radyo patlamaları) belirsiz bir doğaya sahip astrofizik sinyallerdir. Gözlenen patlamalar kısa (veya milisaniye süreli), elektromanyetik spektrumun radyo kısmındaki (GHz frekanslarında) parlak darbelerdir. Şimdiye kadar sadece 24 patlama gözlendi ve hala hangi fiziksel süreçlerin onları tetiklediğinden emin değiliz. En makul açıklama, mıknatıslanmış nötron yıldızları döndürülerek başlatılmasıdır. Ancak, bu teori doğrulanmalıdır. ”
Çalışmaları uğruna Fialkov ve Loeb, FRB 121102 olarak bilinen tekrarlayan hızlı radyo patlamasının çoklu teleskopları tarafından yapılan gözlemlere güvendi. Bu FRB ilk olarak 2012'de Porto Riko'da Arecibo radyo teleskopu kullanan araştırmacılar tarafından gözlemlendi ve o zamandan beri Auriga takımyıldızı yönünde 3 milyar ışıkyılı uzaklıkta bulunan bir galaksiden geldiğini doğruladı.
Bulunduğundan beri, FRB 121102'yi tekrarlayan bir FRB'nin bilinen tek örneği haline getiren ek patlamalar tespit edildi. Bu tekrarlayan doğa, gökbilimcilerin diğer FRB'lerden daha ayrıntılı çalışmalar yapmalarına da izin verdi. Profesör Loeb'in Space Magazine'e e-posta yoluyla söylediği gibi, bu ve diğer nedenler onu çalışması için ideal bir hedef haline getirdi:
“FRB 121102, bir ana galaksinin ve mesafenin tanımlandığı tek FRB'dir. Ayrıca şimdiye kadar yüzlerce FRB tespit ettiğimiz tek tekrarlayan FRB kaynağıdır. FRB'lerinin radyo spektrumu karakteristik bir frekans üzerinde merkezlenir ve çok geniş bir bandı kapsamaz. Bunun, bu tür FRB'lerin saptanabilirliği üzerinde önemli etkileri vardır, çünkü onları bulmak için radyo gözlemevinin frekanslarına ayarlanması gerekir. ”
FRB 121102 hakkında bilinenlere dayanarak, Fialkov ve Loeb, davranışının tüm FRB'leri temsil ettiğini varsayan bir dizi hesaplama gerçekleştirdi. Daha sonra, tüm gökyüzünde kaç tane FRB bulunacağını tahmin ettiler ve gözlemlenebilir Evrende muhtemelen bir FRB'nin saniyede bir gerçekleşeceğini belirlediler. Fialkov açıkladı:
“FRB'lerin belirli bir türdeki galaksiler tarafından üretildiği varsayılarak (örneğin, FRB 121102'ye benzer), mevcut gözlemleri açıklamak için her bir galaksi tarafından kaç FRB üretilmesi gerektiğini hesaplayabiliriz (yani, günde gökyüzü başına 2000). Bu sayıyı göz önünde bulundurarak, tüm gökada nüfusu için üretim oranını çıkarabiliriz. Bu hesaplama, tüm zayıf olayları hesaplarken her saniyede bir FRB oluştuğunu gösteriyor. ”
FRB'lerin kesin doğası ve kökenleri hala bilinmemekle birlikte, öneriler dönen nötron yıldızlarını ve hatta yabancı zekayı içermektedir! - Fialkov ve Loeb, Evrenin yapısını ve evrimini incelemek için kullanılabileceklerini belirtiyorlar. Gerçekten de kozmos boyunca düzenli bir sıklıkta ortaya çıkarlarsa, daha uzak kaynaklar, gökbilimcilerin alan derinliklerini çekmeye güvenecekleri sondalar olarak hareket edebilirler.
Örneğin, büyük kozmik mesafelerde, gökbilimcilerin Büyük Patlama'dan arta kalan radyasyon olan Kozmik Mikrodalga Arkaplanını (CMB) incelemelerini zorlaştıran önemli miktarda müdahale malzemesi vardır. Araya giren bu malzemenin çalışmaları, uzayın ne kadar yoğun olduğu - yani ne kadarının sıradan madde, karanlık madde ve karanlık enerjiden oluştuğu - ve ne kadar hızlı genişlediğine dair yeni bir tahminlere yol açabilir.
Profesör Loeb'ın belirttiği gibi, FRB'ler aynı zamanda Evrenin “Karanlık Çağı” nın nasıl sona erdiği gibi kalıcı kozmik soruları araştırmak için de kullanılabilir:
“FRB'ler, kaynaklarına doğru serbest elektron kolonunu ölçmek için kullanılabilir. Bu, günümüz evrenindeki galaksiler arasındaki sıradan maddenin yoğunluğunu ölçmek için kullanılabilir. Ayrıca, ilk kozmik zamanlarda FRB'ler, ilk yıldızlardan gelen ultraviyole ışığın Big Bang'den kalan elektron ve protonlarına birincil hidrojen atomlarını ne zaman bozduğunu bulmak için kullanılabilir. ”
Büyük Patlama'dan sonra 380.000 ila 150 milyon yıl arasında meydana gelen “Karanlık Çağ”, fotonlarla etkileşime giren hidrojen atomlarının bir “sisi” ile karakterize edildi. Bunun sonucu olarak, bu dönemin radyasyonu mevcut enstrümanlarımız tarafından tespit edilemez. Günümüzde, bilim adamları hala Evrenin ışıkla doldurulduğu zaman bu “Karanlık Çağlar” ile sonraki dönemler arasındaki geçişi nasıl çözdüğünü çözmeye çalışıyorlar.
Büyük Patlama'dan 150 milyon ila 1 milyar yıl sonra gerçekleşen bu “yeniden iyonlaşma” dönemi, ilk yıldızlar ve kuasarların oluştuğu dönemdi. Genellikle Evrendeki ilk yıldızlardan gelen UV ışığının hidrojen gazını iyonize etmek için dışarıya gittiğine inanılır (böylece sisi temizler). Yakın zamanda yapılan bir araştırma, Evrenin başlarında var olan kara deliklerin, bu iyonlaştırıcı radyasyonun kaçmasına izin veren gerekli “rüzgarları” yarattığını ileri sürdü.
Bu amaçla, FRB'ler Evrenin bu erken dönemini araştırmak ve bu “sis” i neyin kırdığını ve ışığın kaçmasına izin vermek için kullanılabilir. Çok uzak FRB'lerin incelenmesi, bilim insanlarının bu “reiyonizasyon” sürecinin nerede, ne zaman ve nasıl gerçekleştiğini incelemelerine izin verebilir. Geleceğe bakacak olursak, Fialkov ve Loeb gelecekteki radyo teleskoplarının birçok FRB'yi nasıl keşfedebileceklerini açıkladı.
Loeb, “Kare Kilometre Dizisi gibi gelecekteki radyo gözlemevleri, gözlemlenebilir evrenin kenarındaki ilk kuşak gökadalardan FRB'leri algılayacak kadar duyarlı olacak” dedi. “Çalışmalarımız, bebek evreninde yanan radyo dalgalarının ilk flaşlarının sayısı ve özelliklerinin ilk tahminini sağlıyor.”
Ve sonra yakın zamanda faaliyete geçen British Columbia'daki Dominion Radyo Astrofizik Gözlemevi'nde Kanada Hidrojen Yoğunluk Haritalama Deneyi (CHIME) var. Bunlar ve diğer enstrümanlar, daha önce görülmemiş zaman ve mekan bölgelerini görüntülemek ve en derin kozmolojik gizemlerin bazılarının kilidini açmak için kullanılabilen FRB'leri tespit etmek için güçlü araçlar olarak hizmet edecektir.
Dr. Fialkov, “[W] e, yeni nesil teleskopun (mevcut olanlardan çok daha iyi hassasiyete sahip) bugün gözlemlenenden çok daha fazla FRB görmesi bekleniyor” dedi. “Bu, FRB popülasyonunun karakterize edilmesine ve kökenlerinin belirlenmesine izin verecektir. FRB'lerin doğasını anlamak büyük bir atılım olacaktır. Bu kaynakların özellikleri bilindikten sonra, FRB'ler Evreni keşfetmek için kozmik işaretler olarak kullanılabilir. Bir uygulama, reiyonizasyonun tarihini incelemektir (galaksiler arası gaz yıldızlar tarafından iyonize edildiğinde kozmik faz geçişi). ”
Araştırma araçları olarak doğal kozmik fenomenleri kullanan ilham verici bir düşüncedir. Bu bağlamda, uzayda en uzak nesneleri (ve mümkün olduğunca zamanda geriye doğru) araştırmak için FRB'leri kullanmak, kuasarları seyir işaretleri olarak kullanmak gibi bir şeydir. Sonunda, Evren hakkındaki bilgimizi ilerletmek, onu daha fazla keşfetmemizi sağlar.
