Gizemli Radyo Patlaması Bir Gökadanın Sakin Halesini Aydınlatıyor

ESO’nun Çok Büyük Teleskop’unu kullanan gökbilimciler ilk kez bir gökada halesi boyunca ilerleyen hızlı radyo patlaması gözlediler. Bir mili-saniyeden az süren bu gizemli kozmik radyo dalgaları patlaması neredeyse hiç etkilenmeden ilerlediğinden, içinden geçtiği gökada halesinin şaşırtıcı derecede düşük yoğunluklu ve zayıf manyetik alana sahip olduğu izlenimi veriyor. Bu yeni teknik diğer gökadaların anlaşılması zor halelerini keşfetmekte kullanılabilir.

Bir kozmik gizemi diğerini anlamak üzere kullanan gökbilimciler büyük kütleli bir göakdanın halesindeki yaygın gaza ışık tutmak üzere bir hızlı radyo patlamasından gelen sinyali analiz ettiler [1]. Kasım 2018’de Avustralya Kilometrekare Öncül Dizgesi (ASKAP) radyo teleskopu ile FRB 181112 adlı bir hızlı radyo patlaması tespit edildi. ESO’nun Çok Büyük Teleskopu (VLT) ve diğer teleskoplarla yapılan takip gözlemleri radyo dalgalarının Yeryüzü’ne doğru gelirken büyük kütleli bir gökadanın halesinden geçtiğini ortaya çıkardı. Bu bulgu sayesinde gökbilimciler radyo sinyallerini analiz ederek gökada halesindeki gazların doğasını anlamaya çalışabilecekler.

“Hızlı radyo patlamasından alınan sinyal gökada etrafındaki manyetik alanın doğasını ve haledeki gazın yapısını ortaya çıkarmaktadır. Araştırma gökada halelerinin doğasını keşfetmek için yeni ve dönüşümsel bir teknik sağlıyor,” diyor California Santa Cruz Üniversitesi astronomi ve astrofizik bölümünden, Science dergisinde bugün yayımlanan bulguların yer aldığı yeni araştırmanın baş yazarı J. Xavier Prochaska.

Gökbilimciler halen hızlı radyo patlamalarının nedenini bilmiyor, ancak son zamanlarda bu oldukça kısa ve epey parlak radyo sinyallerini oluştukları gökadalara kadar takip edebilmeyi başardılar. “Radyo ve optik görüntüleri üst üste eklediğimizde, hızlı radyo patlamasının bize ulaşırken ön taraftaki bir gökadanın halesi boyunca ilerlediğini görebiliyoruz ve ilk kez başka türlü görülemeyen gökadayı çevreleyen görünmez maddeyi doğrudan araştırna fırsatı buluyoruz,” diyor Avustralya, Swinburne Teknoloji Üniversitesi’nde doktora öğrencisi ve eş-yazar Cherie Day.

Bir gökada halesi içinde çoğunlukla sıcak iyonlaşmış gaz şeklinde hem karanlık hem de normal – baryonik – madde yer almaktadır. Büyük kütleli bir gökadanın parlak kısmının genişliği 30 000 ışık-yılı kadar olabilirken, küresel halenin genişliği kabaca bunun on katıdır. Haledeki gazlar merkeze doğru düşerek yıldız oluşumunu beslerken, süpernova patlamaları gibi diğer mekanizmalar maddeyi yıldız oluşum bölgelerinden dışarıya ve gökada halesi içine itebilir. Gökbilimcilerin haledeki gazları araştırma nedenlerinden biri de yıldız oluşumunu sonlandıran bu atılma sürecini daha iyi anlamaktır.

“Bu gökadanın halesi şaşırtıcı derecede sakin,” diyor Prochaska. “Radyo sinyali gökada tarafından çoğunlukla engellenmeden geçmişti, yani önceki modellerin tahminlerine göre katı bir uyum içinde olan patlama olduğu gibi gözlendi.”

FRB 181112 bir kaç sinyalden oluşmaktadır ve bunların her gibi 40 milisaniye (göz kırpma süresiden 10 000 kat daha kısa) civarında sürmektedir. Sinyallerin kısa süreleri haledeki gaz için bir üst yoğunluk sınırı belirlemektedir, çünkü daha yoğun bir bölgeden geçmekte olan radyo sinyallerinin süresi artmaktadır. Araştırmacılar hale gazının yoğunluğunu santimetre küp başına 0.1 atomdan az olarak belirlediler (küçük bir çocuk balonu içindeki bir kaç yüz atoma eşdeğer şekilde) [2].

“Sıcak bir yaz günündeki ışıltılı bir havaya benzer şekilde, bu büyük kütleli gökadanın zayıf atmosferi hızlı radyo patlamasına ait sinyalleri saptırmalı. Ancak öylesine bozulmamış ve keskin bir sinyal aldık ki, sanki halede hiç gaz yokmuş gibiydi,” diyor Avustralya Curtin Üniversitesi, Uluslararası Radyo Gökbilim Merkezi’nden eş-yazar Jean-Pierre Macquart.

Araştırma ile soğuk türbülans bulutları ya da soğuk hale gazının küçük yoğunluklu kümelerine dair bir iz bulunamadı. Hızlı radyo patlaması sinyali ile hale içindeki manyetik alana dair bilgiler sağlandı, bu da oldukça zayıf – bir buzdolabı magnetinden bir milyar kez daha zayıf.

Bu noktada, sadece bir gökada halesinden elde edilen sonuçlara göre araştırmacılar ölçülen düşük yoğunluk ve düşük manyetik alan şiddetinin gökada halelerinde beklenmedik bir şey mi, yoksa önceki araştırmacıların bu değerleri olduğundan fazla mı tahmin ettikleri hakkında yorum yapamıyorlar. Prochaska, ASKAP ve diğer radyo teleskopların hızlı radyo patlamalarını kullanarak daha dazla gökada halesi araştırılması gerektiğini belirtiyor.

“Bu gökada belki de özel,” diyor. “Hızlı radyo patlamalarını kullanarak tüm popülasyonu ortaya çıkarmak için farklı kütle ve yaşa sahip onlarca ya da yüzlerce gökadayı araştırmalıyız.” ESO’nun VLT’si gibi optik teleskoplar her bir patlamaya ev sahipliği yapan gökadanın uzaklığını ortaya çıkarmak için önemli bir role sahipler, bunun yanı sıra patlama sinyallerinin daha yakındaki herhangi bir gökada içinden geçip geçmediği de önemli.

Notlar

[1] Düşük yoğunluklu hale gazı gökadanın yıldız bakımından zengin parlak kısmından oldukça öteye uzanmaktadır. Bu sıcak, yaygın gaz gökadanın kütlesinin yıldızlara göre daha büyük bir kısmını oluştursa da, araştırılması zordur.

[2] Yoğunluk hale içindeki gazın türbülansa yol açmasını ya da soğuk gaz bulutlarına dönüşmesini sınırlamaktadır. Buradaki soğuk terimi göreceli olup, yaklaşık 10 000 °C’ye karşılık gelmektedir, sıcak hale gazı ise 1 milyon derece civarındadır.