Gökbilimciler ilk kez, kozmik ağın şeritleri boyunca dalgalanan şok dalgalarının bir görüntüsünü yakaladılar – gözlemlenebilir evreni dolduran devasa galaksiler, gaz ve karanlık madde karmaşası.
Yüzbinlerce radyo teleskop görüntüsünün birleştirilmesi, şok dalgaları kozmik ağ boyunca uzanan manyetik alanlarda uçuşan yüklü parçacıklar gönderirken ortaya çıkan zayıf parıltıyı ortaya çıkardı. Araştırmacıların 17 Şubat Science Advances dergisinde yayımladıkları rapora göre, bu şok dalgalarını tespit etmek, astronomlara özellikleri ve kökenleri büyük ölçüde gizemli olan bu büyük ölçekli manyetik alanlara daha iyi bir bakış sunabilir.
Son olarak, yeni çalışmada yer almayan Almanya’daki Hamburg Üniversitesi’nden astrofizikçi Marcus Brüggen, gökbilimciler “şimdiye kadar yalnızca simülasyonlarla tahmin edilen şeyi – bu şok dalgalarının var olduğunu doğrulayabilirler” diyor.
En büyük ölçeğinde, evrenimiz İsviçre peynirine benziyor. Galaksiler uzayda eşit bir şekilde dağılmamıştır, bunun yerine seyreltik gaz, galaksiler ve karanlık maddeden oluşan ve tamamen boş olmayan boşluklarla ayrılmış ipli iplikçiklerle birbirine bağlanan devasa kümelerde bir araya toplanmıştır (SN: 10/3/19).
Yerçekimi tarafından çekilen galaksi kümeleri birleşir, iplikçikler çarpışır ve boşluklardan çıkan gaz iplikçiklere ve kümelere düşer. Kozmik ağın simülasyonlarında, tüm bu hareket sürekli olarak iplikçiklerin içinde ve boyunca muazzam şok dalgaları oluşturur.
İplikçikler kozmik ağın çoğunu oluşturur, ancak tespit edilmesi galaksilerden çok daha zordur (SN: 20/1/14). Çalışmaya dahil olmayan Hollanda’daki Leiden Üniversitesi’nden astronom Reinout van Weeren, bilim adamlarının daha önce galaksi kümelerinin etrafındaki şok dalgalarını gözlemlemelerine rağmen, iplikçiklerdeki şokların “aslında hiç görülmediğini” söylüyor. “Ama temelde kozmik ağın her yerinde olmalılar.”
Filamentlerin etrafındaki şok dalgaları, yüklü parçacıkları kozmik ağı kaplayan manyetik alanlar boyunca hızlandıracaktır (SN: 6/6/19). Bu olduğunda, parçacıklar, sinyaller çok zayıf olsa da, radyo teleskoplarının algılayabildiği dalga boylarında ışık yayar.
Kozmik ağın ve manyetik alanının (mavi) simülasyonları, burada resmedilen gibi, iplikçikler boyunca ve galaksi kümelerinin etrafındaki şok dalgalarının zayıf radyo sinyalleri (pembe) yayması gerektiğini tahmin ediyor. İç kısım, gaz sıcaklığını ve yoğunluğunu temsil eden renklerle (yüksek değerler sarı, düşük değerler mor ve siyahtır) simüle edilmiş ağda gökada kümesi çiftlerinin birçok radyo görüntüsünün birleştirilmesinin nasıl görünebileceğini gösterir.F. Vazza, D. Wittor ve J. West
Avustralya, Crawley’deki Uluslararası Radyo Astronomi Araştırma Merkezi’nden radyo astronomu Tessa Vernstrom, bir teldeki tek bir şok dalgası “hiçbir şeye benzemezdi, gürültü gibi görünürdü” diyor.
Vernstrom ve meslektaşları, tek tek şok dalgaları aramak yerine, tek bir “yığılmış” görüntü oluşturmak için liflerle birbirine bağlanacak kadar yakın 600.000’den fazla gökada kümesi çiftinin radyo görüntülerini birleştirdi. Bu, zayıf sinyalleri güçlendirdi ve ortalama olarak, kümeler arasındaki iplikçiklerden hafif bir radyo parıltısı olduğunu ortaya çıkardı.
Vernstrom, “Gürültünün altına inebildiğinizde ve yine de bir sonuç elde ettiğinizde, bu benim için kişisel olarak heyecan verici,” diyor.
Zayıf sinyal oldukça polarizedir, yani radyo dalgaları çoğunlukla birbiriyle hizalıdır. Van Weeren, kozmosta yüksek oranda polarize ışığın olağandışı olduğunu, ancak şok dalgalarının yaydığı radyo ışığından beklendiğini söylüyor. “Bence bu, şokların muhtemelen gerçekten mevcut olduğu gerçeği için gerçekten çok iyi bir kanıt.”
Bu bilgisayar simülasyonunda, kozmik ağa düşen gaz (mavi) ısınır ve genişler, sıcak, genleşmiş gazda (kırmızı) ve evrenimizi dolduran geniş galaksi kümeleri ve iplikçik ağında dalgalanan şok dalgaları oluşturur. Bu şok dalgaları, gökbilimcilerin gözlemleyebileceği radyo sinyalleri oluşturmak için kozmik ağdaki manyetik alanlarla (yeşil) etkileşime girer.
Keşif, kozmik ağ simülasyonlarının tahminlerini doğrulamanın ötesine geçiyor. Polarize radyo emisyonları, dolaylı olarak da olsa, kozmik ağa nüfuz eden manyetik alanlara da nadir bir bakış sunuyor.
Brüggen, “Bu şoklar, büyük ölçekli manyetik alanların oluştuğunu gerçekten gösterebiliyor” diyor. [something] bu iplikçiklerin etrafındaki bir kılıf gibi.”
O, van Weeren ve Vernstrom, kozmik manyetik alanların en başta nasıl ortaya çıktığının hala açık bir soru olduğunu belirtiyor. Bu alanların kozmik ağı şekillendirmede oynadığı rol de aynı derecede gizemlidir.
“Doğanın dört temel gücünden biri, değil mi? Manyetizma,” diyor Vernstrom. “Ama en azından bu büyük ölçeklerde, bunun ne kadar önemli olduğunu gerçekten bilmiyoruz.”
