Uzayda beklenmedik bir yerde gizemli FRB’ler tespit edildi

Michelle Starr

Kısa süre önce keşfedilen ve ‘FRB 20200120E’ adı verilen bir tekrarlanan ‘hızlı radyo patlaması’ (FRB), hâlihazırda gizemli olan bu derin uzay sinyallerinin gizemini daha da artırıyor.

Gökbilimciler bu patlamaların izlerini Dünya’dan 11,7 milyon ışık yılı uzaklıkta bulunan bir galaksiye kadar sürdüler ve bu durum onu bilinen en yakın galaksi-dışı hızlı radyo patlaması haline getirdi; sinyal bize bir sonraki en yakın galaksi-dışı sinyalden 40 kat daha yakın.

UYUMSUZ BİR FRB

Öte yandan, sinyal, aynı zamanda uzaya FRB’ler yayan bir yıldız türü bulmayı bekleyemeyeceğiniz türden çok eski bir küresel yıldız kümesinden yayılıyor.

Sinyalin keşfi, bu tip yıldızlar için farklı bir oluşum mekanizması bulunduğunu düşündürüyor; bu durum ise FRB’lerin düşündüğümüzden daha çeşitli bir ortam yelpazesinde oluşabileceğini gösteriyor.

İlk kez 2007 yılında keşfedilmesinden bu yana, FRB’ler bilim insanlarının kafasını karıştırıyor. Onlar, uzayın milyonlarca ışık yılı uzaklıktaki derin bölgelerinden yayılan, bir kısmı 500 milyon Güneş’ten daha fazla enerji yayan ve sadece radyo dalga boylarında tespit edilebilen aşırı derecede güçlü sinyaller oluşturuyorlar.

Diğer yandan, bu patlamalar şaşırtıcı biçimde göz açıp kapayıncaya kadar geçen süreden -yalnızca bir milisaniyeden- bile daha kısa ve çoğunlukla tekrarlanmıyor; bu durum patlamaları öngörmeyi, gözlemlemeyi ve dolayısıyla anlamayı aşırı biçimde güçleştiriyor.

Gökbilimciler, nötron yıldızları gibi yoğun gök cisimleri başta olmak üzere, bu radyo sinyallerinin ince yapısını inceleyerek, onlara neden olabileceğini düşündükleri gök cisminin türünü tespit etmeye çalışıyorlar.

SAMANYOLU’NDA DA GÖZLEMLENDİ

İlerleyen zamanda, 2020 yılında büyük bir sıçrama yaşandı. Nihayet, Samanyolu Galaksisi’nin içinden, bir magnetarın* yaydığı bir FRB saptandı.

Bugüne dek büyük kısmı teyit edilmemiş olan magnetarlar, Güneş’in sahip olduğu kütlenin 8 ilâ 30 katı arasındaki ölü bir yıldızın çökmüş çekirdeğinden ortaya çıkan ve ender rastlanan bir nötron yıldızı çeşidi. Nötron yıldızları küçük ve yoğun bir yapıya sahipler; yaklaşık 20 kilometre çapa ve maksimum kütlesi yaklaşık iki Güneş kütlesine sahip.

Magnetarlar, isminden de anlaşılacağı üzere, karışıma başka bir şey daha ekliyor: bu, Dünya’nın manyetik alanından yaklaşık katrilyon kez ve ortalama bir nötron yıldızınınkinden bin kez daha güçlü olan, tam anlamıyla çılgınca bir manyetik alan.

Bu veriler, bizi tekrar FRB 20200120E’ye getiriyor. Onun, -radyo patlamalarını tekrarlayan bir FRB olduğu için- FRB’ler arasında nadir bir örnek olduğunu bir kenara bırakırsak, profile mükemmel bir biçimde uyuyor.

Bununla birlikte, gökbilimciler, sinyaller tekrarlandığı için, uzay boşluğunda oluştukları bölgeyi daha kolay tespit edebildiler. Sinyalin içerdiği diğer özellikleri analiz ederek, görece kısa bir mesafe kat ettiğini saptayabildiler.

YERİ SAPTANSA DA BİLDİKLERİMİZE UYMUYOR

Bu husus, araştırmacıları, bir miktar belirsizlikle birlikte 2021’de keşfedilen ve ‘M81’ adı verilen büyük ölçekli bir sarmal galaksiye götürdü. Daha kesin olarak, araştırmacılar FRB 20200120E’yi küresel biçimli bir kümeye kadar izlediklerini düşünüyorlar.

Bu hafta Nature dergisinde yayınlanan bir araştırma makalesinde, bir gökbilim ekibi bu konumu teyit etti.

İşte asıl mesele bu. Küresel kümeler, çok yaşlı ve uzun ömürlü olma eğilimi taşıyan, ayrıca düşük kütleli, Güneş’in kütlesinden daha büyük olmayan yoğun yıldız gruplarıdır. Kümede bulunan yıldızların tamamının aynı esnada aynı gaz bulutu içerisinde oluştuğuna inanılıyor; bu kümeler küçük kasabalara benzerler ve bu yıldızlar da genellikle sessiz sedasız süren hayatlarını bir arada geçirirler.

Daha önce de belirttiğimiz üzere, nötron yıldızları, daha kısa bir ‘ana dizi’** ömrüne sahip olma eğilimi gösteren (hidrojen yakan) daha büyük kütleli yıldızlardan meydana gelirler; bunlara ‘OB tipi yıldızlar’ denir. Dolayısıyla, genel bir kural olarak, küresel bir küme içerisinde nötron yıldızları ya da manyetarlara rastlamayı beklemezsiniz.

Araştırmacılar yayınladıkları makalede, “Burada, FRB’yi, kümenin optik merkezinden 2 parsek uzakta olduğu, M81 ile bağlantılı küresel bir kümeye konumlandıran gözlemlerde bulunduğumuzu bildiriyoruz” diyorlar.

“Küresel kümeler, çekirdek çöküş süpernovasında oluşan genç manyetarları hatırlatan FRB modellerine meydan okuyan eski yıldız topluluklarına ev sahipliği yapıyorlar.”

Yine de endişelenmeyin; zira ilgi çekici bir örnek söz konusu.

PEKİ NASIL OLUŞMUŞ OLABİLİRLER?

Ara sıra, küresel bir kümenin ‘milisaniye pulsarı’ adıyla bilinen ve kendi ekseninde aşırı hızlarla dönen bir nötron yıldızı türüne ev sahipliği yaptığı gözlemlenir. Küresel kümeler aşırı yoğun bir nüfusa sahip olduğu için, yıldızlar birbirleriyle etkileşime girebilir ve hatta çarpışabilir, ardından düşük kütleli X-ışını çiftleri ve pulsarlar gibi gök cisimleri üretebilirler.

Araştırma ekibinin aktardığı kadarıyla, bu durum, büyük bir yıldızın ‘çekirdek çöküş süpernovasının’ ötesinde bir manyetar oluşturması için farklı ve ilgi çekici mekanizmalar da ortaya çıkarıyor. Başka bir yıldızdan yayılan materyallerle etkileşime giren ve ondan malzeme sağlayan düşük kütleli bir beyaz cüce, bir nötron yıldızı yaratacak düzeyde kütle kazanabilir, yahut iki beyaz cüce aynı doğrultuda birleşebilir.

Bu FRB’nin kaynağının bir magnetardan ziyade beyaz bir cüce ile bir nötron yıldızı ya da bir nötron yıldızı ile bir ötegezegen gibi düşük kütleye sahip bir X-ışını çifti olması muhtemel. Hatta büyümeye devam eden bir kara delik de olabilir.

Bu açıklamalara dair elimizde kesin kanıtlar bulunmuyor -yani bu sistemlere tipik olarak eşlik eden hiçbir X-ışını veya gama ışını aktivitesi yok- ama yine de göz ardı edilmeleri mümkün değil.

Yanıt her ne olursa olsun, FRB 20200120E, olağan gidişatı epey sarsacak gibi görünüyor. Ya bize küresel kümelerde gerçekleşen yıldız etkileşimleriyle ilgili yeni bir şeyler öğretecek ya da FRB’ler hakkında yeni bir oluşum yolu gösterecek.

O, tekrarlanan ve bize çok yakın bir FRB olduğundan, bu esrarengiz sinyalleri ayrıntılı biçimde araştırmak için nadir bir fırsat sunuyor.

Bulgular Nature dergisinde ayrıntılı biçimde yayınlandı.

*Magnetar, ışıma enerjisini sahip olduğu devasa manyetik alanından sağlayan bir çeşit nötron yıldızıdır. Bu tip ‘atarcalar’ çok yüksek enerjili x-ışını ve gama ışını yayınımı yaparlar.

**Gökbilim alanında ‘ana dizi’ [ing. main sequence], parlamaya karşı yıldız renk grafiklerinde görünen daimi ve farklı bir yıldız grubuna verilen isimdir. Bu grupta bulunan yıldızlar ‘ana dizi yıldızları’ ya da ‘cüce yıldızlar’ diye adlandırılır. Bunlar evrende en fazla bulunan yıldızlardır ve Güneş de bu gruba dahildir.

Yazının orijinali Science Alert sitesinden alınmıştır. (Çeviren: Tarkan Tufan)