Eski Fısıltıları Yakalamak: 21 Santimetre Sinyalinin Gizemi ve Erken Evrenin Isınması

Gözlemlenmesi en zor ve en az keşfedilmiş evrelerden biri olan kozmik tarih, bu dönemdeki gelişmeleri anlamaya çalışan bilim insanlarının merkezi konumunda. Uluslararası Radyo Astronomi Araştırma Merkezi ekibiyle çalışan Ridhima Nunhokee, evrenimizin en az keşfedilmiş dönemlerinden birine değinen bu çalışmanın anahtarını erken evrenin radyo ışınımlı fısıltıları olarak belirtiyor: “Öğrenecek çok şey var.”

Kozmik tarih, yaklaşık 13,8 milyar yıl önce Büyük Patlama ile başlayan ve ardından soğuyan bir süreçti. Yaklaşık 400 bin yıl sonra proton ile elektronlar birleşerek nötr hidrojen atomlarını oluşturdu ve evren için karanlık çağlar dönemi başladı. Bu karanlık dönemin temel özelliği, ilk yıldızlar ile galaksilerin ortaya çıkmasına kadar olan ışık yoksunluğuydu. Uzun süre süren bu dönem, hidrojen gazını sislere dönüştüren yoğun morötesi ışık sayesinde nihai olarak ayrışmaya uğradı ve kozmik karanlık çağlar son buldu; bu süreç Reiyonizasyon Çağı olarak adlandırılır.

Eski fısıltıları tespit etmek için yola çıkan ekip, Avustralya’nın batısındaki Murchison Widefield Array adlı radyo teleskopla yaklaşık on yıllık verileri inceledi. Amaç, hidrojen atomlarındaki 21 santimetre dalga boyuna sahip zayıf bir radyo sinyalini yakalamak; bu sinyal, proton ile elektronun spin yön değiştirmesiyle ortaya çıkan enerji değişiminden doğar. Ancak bu sinyale ulaşmak için sayısız gürültüyü aşmak gerekir: Samanyolu, yakın galaksiler, Dünya atmosferi ve teleskopun kendisi gibi güçlü kaynaklar sinyali bastırır.

Ekip, bu parazitleri temizlemek için yeni bir istatistiksel filtreleme yöntemi geliştirdi ve bugüne kadarki en temiz erken evren radyo haritasını elde etti. Sinyalin varlığına dair net bir iz bulunmuyor; yani evren yıldızların doğuşuna kadar tamamen soğuk kalsaydı bu işaret görünürdü. Ancak elde edilen sonuç, evrenin beklenenden daha hızlı ısındığını gösterdi. Baş yazarlı Curtin Radyo Astronomi Enstitüsü’nden Cathryn Trott şöyle diyor: “Galaksiler arası gaz, evren geliştikçe genişleyip ısınır. Çok soğuk bir reiyonizasyon olasılığı artık devre dışı kaldı.”

Erken ısınmanın ana kaynakları olarak ilk kara delikler tarafından yayılan X-ışınları ve dev yıldızların kalıntıları gösteriliyor. Nunhokee’ye göre bu kozmik etkiler, görünür ışık olmadan bile hidrojen gazını etkilemeye başlamış olabilir. Elde edilen veri arıtma yöntemi, şu anda Avustralya ile Güney Afrika’da inşa edilen Square Kilometre Array (SKA) için de uzun vadeli bir temel sunuyor. Nunhokee, “Ne aradığımızı biliyoruz. SKA’dan sadece birkaç saatlik veriyle hedeflerimize ulaşabiliriz” diyor.