Webb, en uzak hızlı radyo patlamasının ev galaksisini buldu

NASA'nın James Webb Uzay Teleskobu, bugüne dek saptanmış en uzak hızlı radyo patlamasının hangi galaksiden geldiğini belirledi. Patlamanın adresi, bu kısa radyo parlamalarını neyin ürettiği tartışmasında iki senaryodan birini öne çıkarıyor.

Sinyal, Güney Afrika'daki MeerKAT radyo teleskobunda çalışan MeerTRAP ekibi tarafından 4 Mart 2024'te yakalandı; adı da bu tarihten geliyor: FRB 20240304B. NASA'nın aktardığına göre radyo verileri patlamanın çok uzaktan, hatta bugüne dek görülmüş en uzak mesafeden geldiğini söylüyordu. Ama uzaklığı kesinleştirmenin tek yolu, patlamanın geldiği galaksiyi görüp ölçmekti. Ekip gökyüzündeki konumu çok hassas bildiği hâlde yerdeki en büyük teleskoplar o noktada hiçbir galaksi gösteremedi. Sıra Webb'e geldi.

Hızlı radyo patlaması nedir?

Hızlı radyo patlamaları (İngilizce kısaltmasıyla FRB), milisaniyeler süren ama çok güçlü radyo parlamalarıdır. Gökbilimciler bunları 2007'den beri izliyor; buna karşın kaynağının ne olduğu hâlâ çözülmedi.

Çalışmanın baş yazarı, Sidney Üniversitesi'nden Manisha Caleb bu belirsizliği şöyle anlatıyor: "Hızlı radyo patlamalarını ilginç kılan şey, onları neyin ürettiğini bilmiyor oluşumuz. Hangi cisimlerin ürettiğine dair kuramlarımız var ama kesin kanıtımız yok."

Galaksiyi Webb gösterdi

NASA'nın açıklamasına göre Webb'in Yakın Kızılötesi Kamerası NIRCam, beklenen konumda bir galaksi yakaladı. Yakın Kızılötesi Tayfölçer NIRSpec ise galaksinin kırmızıya kaymasını 2,148 olarak ölçtü. Kırmızıya kayma, evrenin genişlemesi yüzünden uzak bir cismin ışığının dalga boyunun uzamasıdır; ne kadar büyükse cisim o kadar uzakta ve o kadar eski demektir. Buradaki değer, gördüğümüz ışığın Büyük Patlama'dan yalnızca 3 milyar yıl sonrasına ait olduğu anlamına geliyor. Bugüne dek saptanan hızlı radyo patlamalarının ezici çoğunluğu, kozmik tarihin milyarlarca yıl daha yeni dönemlerinde gerçekleşmişti.

Beklenmeyen ev: küçük bir cüce galaksi

Asıl sürpriz galaksinin kendisiydi. FRB'lerin bulunduğu galaksilerin çoğu, kütlesi büyük ve hızla yıldız üreten sistemlerdir. Ekibin bulduğu galaksi ise beklenenden bin kat daha hafif çıktı.

Caleb, "Bol yıldızlı, düzgün oluşmuş büyük bir galaksi olacağını düşünüyorduk; karşımıza küçük bir cüce galaksi çıktı — gerçi etkin biçimde yıldız üretiyordu" diyor. Çalışmanın ortak yazarlarından, Birleşik Krallık'taki Manchester Üniversitesi'nden Ben Stappers da galaksinin elimizdeki tüm örneklem içinde sıra dışı durduğunu, hiç beklemedikleri bir sonuç olduğunu belirtiyor.

Galaksi, evren tarihinde yıldız oluşumunun zirveye çıktığı "kozmik öğle vakti" denen dönemde var oluyordu. NASA'nın aktardığına göre galaksinin yıldız üretim hızı, yıldızlarının çoğunun yalnızca 30 milyon yıl içinde oluşmuş olabileceğine işaret ediyor.

Birleşme mi, magnetar mı?

Galaksinin genç olması, FRB'lerin kökeni konusunda doğrudan bir ayrım yapıyor. Kuramlardan biri, bu patlamaların iki nötron yıldızının birleşmesinden doğduğunu söylüyor. Ancak birbirinin çevresinde dolanan iki nötron yıldızının yavaş yavaş yaklaşıp çarpışması milyarlarca yıl sürer. Bu doğruysa FRB'lerin, yaşlı yıldız nüfusu barındıran olgun galaksilerde bulunması beklenir.

İkinci kuram ise kaynağın tek bir genç cisim olduğunu öne sürüyor: magnetar, yani çok güçlü manyetik alana sahip bir nötron yıldızı. Bu senaryoda ağır bir yıldız süpernova olarak patlayıp arkasında bir magnetar bıraktıktan kısa süre sonra, "yıldız depremi" benzeri bir mekanizmayla FRB oluşabilir. Yani patlamalar genç galaksilerde de görülebilir — FRB 20240304B'nin evi gibi.

Caleb'in değerlendirmesi net: Çalışma, bu patlamanın bir birleşmeyle üretilmiş olmasının çok düşük olasılıklı olduğunu gösteriyor. Buradaki sınır da açık: tek bir patlamanın ev galaksisi, tüm hızlı radyo patlamaları için aynı kökeni kanıtlamaz; bu bulgu yalnızca bu örnekte birleşme senaryosunu zayıflatıyor.

Kozmik bir el feneri

Rekor dışında, patlamanın bir yararı daha oldu: aradaki milyarlarca ışık yılı boyunca uzanan, görünüşte boş uzayı taradı. Ortak yazarlardan Kaliforniya Üniversitesi Santa Cruz'dan J. Xavier Prochaska, FRB'yi kozmik bir el fenerine benzetiyor; yol boyunca her şeyi aydınlattığını, içinden geçtiği her yapının izini taşıdığını ve bu sayede görünmez madde ile yapılardan oluşan "kozmik ağ"ın izlenebildiğini söylüyor.

Ekip sinyalde iki yapının izini buldu: daha önce bilinmeyen bir galaksi kümesi (kırmızıya kayma 0,3; NASA'nın hesabıyla Dünya'dan yaklaşık 3,5 milyar ışık yılı uzakta) ve Dünya'ya yaklaşık 54 milyon ışık yılı mesafedeki komşumuz Başak Kümesi.

Sırada ne var?

Bulgular Science dergisinde yayımlandı. Ekibin tahmini, MeerKAT'ın kırmızıya kayması 1,0'ın üzerinde, yani evrenin başlangıcına yolun yarısından fazlasını geride bırakan FRB'leri yılda birkaç kez saptayıp konumlandırabileceği yönünde. Yeni radyo gözlemevleri ve cihazlar devreye girdikçe bu hız artabilir. Uzak ev galaksilerinin karakterini ortaya çıkarmak için ise Webb gibi bir kızılötesi teleskop gerekecek.

Kaynak: NASA — Webb Measures Distance to Farthest Fast Radio Burst, Suggesting Origin