Kökenleri gizemini korusa da hızlı radyo patlamaları (FRB'ler) evrenin en büyük bulmacalarını araştırmak için kullanılabilir. Bu, evreni bir şekilde domine eden görünmez madde türü olan karanlık maddenin doğasını ve evrenimizin genişlemesinin hızlanmasına neden olan gizemli güç karanlık enerjiyi araştırmayı içeriyor. Hatta "hayalet parçacıklar" olarak adlandırılan nötrinoların gizemlerine de ışık tutabilirler. Nasıl mı, birlikte bakalım.
FRB'ler şu anda evrenin en güçlü manyetik alanlarına sahip, hızla dönen ölü yıldızlar olan magnetarlardan fışkırdığı düşünülen kısa ama şiddetli radyo dalgası patlamalarıdır. FRB'ler Dünya'ya ulaşmak için milyarlarca ışık yılı yol aldıkça galaksilerdeki yoğun gaz ve toz bulutlarından geçerler. Bu "kozmik sis" orijinal FRB sinyalini değiştirir. Bunun anlamı, bu radyo dalgası patlamalarının evrendeki maddenin nasıl dağıldığının izlerini taşımasıdır.
Galaksilerdeki sıradan maddenin dağılımını ve "topaklanmasını" haritalamak, daha sonra karanlık maddenin dağılımını, karanlık enerjinin etkisini ve nötrinoların kütlesini izlemeye yardımcı olabilir.
Takım lideri ve California Teknoloji Enstitüsü'nde (Caltech) astronomi profesörü Vikram Ravi ile çalışan doktora öğrencisi Kritti Sharma bir açıklamada, "FRB'lerin evrendeki maddenin dağılımını araştırmada önde gelen bir araç olduğunu ortaya koyduk" dedi. "Bu FRB verileri, karanlık madde, karanlık enerji ve nötrinoların kütlesi hakkındaki sorulara yanıt aramaya çalışan kozmoloji deneylerini geliştirmek için kullanılabilir."
Bu araştırma için Ravi ve Sharma yaklaşık 100 FRB'den oluşan bir örneklemi analiz etti. Bu, bilim insanlarının galaksilerden gelen sözde "geribildirim"in galaksiler arası büyük ölçekli bölgelerdeki maddenin topaklanlığı üzerindeki etkisini doğrudan ölçmek için FRB'leri kullandığı ilk kez oldu.
Kozmik hayaletler ve karanlık evren
Elektron, proton ve nötrondan oluşan atomlardan meydana gelen sıradan madde, yıldızları, gezegenleri, ayları, bedenlerimizi, komşumuzun kedisini ve günlük hayatta gördüğümüz her şeyi oluşturmasına rağmen evrenin enerji/madde bütçesinin sadece yaklaşık %5'ini oluşturuyor.
Bu bütçenin geri kalan %95'i karanlık enerji (%68) ve karanlık madde (%27)'den oluşuyor. Bilim insanlarının bazen topluca "karanlık evren" olarak adlandırılan bu iki yönü daha iyi anlamaya çok istekli olması şaşırtıcı değil.
Durum daha da belirsizleşiyor çünkü o %5'in içinde, ışık parçacıkları ya da fotonların dışında evrendeki en bol ikinci parçacıklar nötrinolar. Nötrinolar diğer madde parçacıklarıyla çok seyrek etkileşime girdiği için "hayalet parçacık" lakabını aldı; yaklaşık 100 trilyon nötrino her saniye vücudunuzdan iz bırakmadan geçiyor. Bunun nedeni nötrinoların neredeyse kütlesiz olması ve bilim insanlarının bu kozmik hayaletlerin kütlesini doğru ölçmeye istekli olması.
Ancak bunun için bilim insanlarının kozmik topaklanmayı yumuşatan diğer faktörleri de anlaması gerekiyor. Bu, beslenen süper kütleli kara delikler tarafından galaksilerin merkezlerinden dışarı pompalanan enerjiyi içeriyor; bu tür bir kozmik geribildirim galaksilerin dışında kalan topaklı kozmik maddeyi yumuşatıyor.
"Geribildirim süreci galaksiler çevresindeki gazı inceltir, maddeyi geniş mesafelere yeniden dağıtır. Madde topaklarını, kütleli nötrinoların yaptığı ya da karanlık enerji veya karanlık madde teorilerinin öngördüğüyle şaşırtıcı derecede benzer bir şekilde yumuşatır" diyen Ravi, "Bilim insanları geribildirimden gelen bu katkıyı bağımsız olarak ölçemedikçe bu etkileri birbirinden ayırt edemez" ifadelerini kullandı.
İşte tam da burada FRB'ler devreye giriyor.
Araştırmacılar, galaktik geribildirimin çevredeki maddeyi gerçekten yumuşattığını ve daha az topaklı hale getirdiğini buldu, ancak etki daha önce ölçülenin daha zayıf.
Arizona Üniversitesi'nden ekip üyesi Elisabeth Krause açıklamada, "FRB'lerin analizi, astrofiziksel geribildirim tarafından dışarı atılan gazın kozmik yapıyı nasıl bastırdığını ortaya koyuyor" dedi. "Örneklemimizde sadece yaklaşık 100 FRB varken bu harika. Bu sadece başlangıç."
FRB'lerle evrenin araştırılması, Caltech'in Derin Sin optik Dizisi'nin (DSA) Nevada'da faaliyete geçeceği 2029'da büyük bir destek alabilir. Bu güçlü radyo teleskobunun on binlerce FRB bulması bekleniyor; bu durum kozmoloji için büyük bir kazanç olacak.
Ekibin araştırması Salı günü (8 Eylül) Nature Astronomy dergisinde yayımlandı.
