Gökbilimciler, milyarlarca ışık yılı uzaktaki hidrojen gazından gelen olağanüstü sönük bir radyo sinyalini doğrudan tespit etti. Bu buluş, Evren'in devasa yapısını haritalandırmak için umut vadeden yeni bir yöntemin başarısını gözler önüne serdi.
Manchester Üniversitesi ve Western Cape Üniversitesi araştırmacılarının öncülük ettiği uluslararası ekip, Güney Afrika'daki MeerKAT radyo teleskobunu kullandı. Ekip, Evren'in bugünkünden milyarlarca yıl daha genç olduğu bir döneme ait nötr hidrojen yayılımlarını ölçtü.
The Astrophysical Journal Letters dergisinde yayımlanan bu sonuçlar, hidrojen yoğunluk haritalamasının artan potansiyelini ortaya koyuyor. Bu teknik, galaksileri tek tek belirlemeye dayalı yöntemlere kıyasla uzayın çok daha geniş bölgelerini çok daha verimli bir şekilde taramak için tasarlandı.
Hidrojen ile Evreni Haritalandırmak
Nötr hidrojen, doğası gereği 21 santimetre çizgisi olarak bilinen çok zayıf bir radyo yayılımı üretir. Evren genişlediği için bu sinyal, uzayda ilerlerken daha uzun dalga boylarına doğru esner. Gökbilimciler bu kaymayı ölçerek kozmik tarihin farklı dönemlerindeki hidrojeni inceleyebiliyor.
Hidrojen yoğunluk haritalaması, bu sinyalden geleneksel galaksi taramalarından farklı bir şekilde yararlanıyor. Gökbilimciler tek tek galaksileri belirleyip ölçmeye çalışmak yerine, ayrı ayrı çözümlenemeyen çok sayıda galaksideki hidrojenin ürettiği birleşik radyo parıltısını tespit ediyor.
Bu yaklaşım, uzayın devasa hacimlerini incelemeyi ve maddenin Evren genelindeki dağılımının üç boyutlu bir görünümünü yeniden oluşturmayı mümkün kılıyor.
Bu mesafelerdeki hidrojenin önceki güvenilir ölçümleri, genellikle gökbilimcilerin radyo teleskobu gözlemlerini optik galaksi taramaları verileriyle birleştirmesini gerektiriyordu. Ancak bu çalışmada araştırmacılar, hidrojen yoğunluk haritalaması sinyalini yalnızca MeerKAT radyo gözlemlerini kullanarak doğrudan tespit etmeyi başardı.
Milyarlarca Yıl Öncesinden Gelen Bir Sinyal
Araştırmacılar, yaklaşık 96 saatlik MeerKAT gözlemlerini inceledi ve kozmik tarihteki iki ayrı döneme ait sinyali buldu. Bu yayılımlar, Dünya'ya ulaşmadan önce yaklaşık dört ila beş milyar yıl yol almıştı.
Ölçümler, ekibin hidrojeni birkaç milyon ışık yılı mesafede izlemesine olanak tanıdı. Bu mesafe, kabaca Samanyolu ile komşusu Andromeda galaksisi arasındaki mesafeye denk geliyor.
Çalışmanın başyazarı Dr. Sourabh Paul konuyla ilgili şunları söyledi: "Bu çok heyecan verici bir dönüm noktası. Hidrojen yoğunluk haritalaması uzun zamandır Evren'i verimli bir şekilde haritalandırmanın umut verici bir yolu olarak görülüyordu, ancak sinyal son derece sönük ve ön plandaki yayılımlardan, insan yapımı radyo frekansı girişimlerinden ve alet etkilerinden izole edilmesi çok zor. MeerKAT ile doğrudan tespit edilmesi, bu tekniğin kozmoloji için pratik bir araç haline geldiğini gösteriyor."
Böylesine zayıf bir sinyali ortaya çıkarmak, araştırmacıların ölçümleri bozabilecek birçok farklı girişim kaynağını dikkatlice hesaplamasını gerektirdi.
Profesör Santos da sürece dair şu ifadeleri kullandı: "Bu, böylesine sönük bir ölçümü etkileyebilecek çok sayıda kirlilik kaynağının ayrıntılı bir şekilde anlaşılmasını gerektiren zorlu bir veri analiz süreciydi. Bu çalışmada kullanılan verilerin, MeerKAT'ın bilim operasyonlarına daha yeni başladığı 2018 yılında alınmış olması özellikle dikkat çekici. Bu yöntemle keşfedilmeyi bekleyen zengin bir MeerKAT verisi hazinesi var."
Galaksi Evrimini İncelemek İçin Yeni Bir Araç
Araştırmacılara göre bu sonuçlar, kozmolojik mesafeler boyunca nötr hidrojeni ölçmek ve galaksilerin Evren tarihi boyunca nasıl oluşup değiştiğini araştırmak için yeni fırsatlar yaratıyor.
Çalışmanın ortak yazarlarından Dr. Zhaoting Chen, "Nötr hidrojen, galaksilerin nasıl oluştuğunu ve evrimleştiğini anlamak için kilit bileşenlerden biridir" dedi.
Chen sözlerini şöyle sürdürdü: "Yoğunluk haritalaması ile her bir galaksiyi tek tek tespit etmemize gerek yok. Bunun yerine, geniş kozmik hacimler boyunca hidrojenden gelen kolektif sinyali ölçebiliyoruz. Bu da bize hem galaksi evrimini hem de Evren'in temel madde dağılımını incelemek için yeni bir yol sunuyor."
Bu başarılı tespit, yaklaşan kozmolojik taramalar için de büyük sonuçlar doğurabilir. Hidrojen yoğunluk haritalamasının, Kare Kilometre Array Gözlemevi (SKAO) için önemli bir bilimsel odak noktası olması bekleniyor. MeerKAT, bu tesis için bir öncül teleskop görevi görüyor.
Kare Kilometre Array'e Hazırlık
Manchester Üniversitesi'nden çalışmanın ortak yazarı Profesör Laura Wolz, "MeerKAT kozmoloji için yeni pencereler açmaya devam ediyor. Bu sinyalin, aslen hidrojen yoğunluk haritalaması için tasarlanmamış gözlemlerden çıkarılabilmiş olması çok cesaret verici. Bu durum, MeerKAT verilerinin muazzam bilimsel değerini gösteriyor ve SKAO ile yapılacak gelecekteki gözlemlere giden yolu aydınlatıyor" diye konuştu.
Gökyüzünün daha geniş bölümlerini daha uzun süreler boyunca gözlemleyecek gelecekteki çalışmalar, gökbilimcilerin nötr hidrojeni çok daha büyük bir hassasiyetle haritalandırmasını sağlayacak.
Bu gözlemler, araştırmacıların galaksilerin nasıl geliştiğini anlamasına, karanlık maddenin kozmik ağ üzerindeki etkisini belirlemesine ve Evren'in milyarlarca yıl boyunca nasıl değiştiğini yeniden oluşturmasına yardımcı olabilir.
