211service.com
We hebben zojuist een bron gevonden voor een van de meest mysterieuze fenomenen in de astronomie
Snelle radio-uitbarstingen zijn superkrachtige, superkorte signalen die door de ruimte razen, zonder bekende oorsprong. Een nieuwe verklaring is magnetars. 4 november 2020
De vijfhonderd meter lange Sferische Aperture Telescope (FAST) in de provincie Guizhou, China. Bojun Wang, Jinchen Jiang, Qisheng Cui
Snelle radio-uitbarstingen behoren tot de vreemdste mysteries in de ruimtewetenschap. Deze pulsen duren minder dan vijf milliseconden, maar geven meer energie vrij dan de zon in dagen of weken doet. Sinds ze voor het eerst werden geregistreerd in 2001 (en waarover in 2007 werd geschreven), hebben wetenschappers tientallen FRB's ontdekt. De meeste zijn eenmalige signalen, maar een paar herhalen, waaronder: een die in een regelmatig tempo klopt .
Maar niemand heeft ooit kunnen uitleggen wat FRB's precies produceert. Voor nu waren er slechts vijf gelokaliseerd in specifieke regio's in de ruimte, en ze zijn allemaal ontstaan buiten onze melkweg. Wanneer een signaal van zo ver weg komt, is het erg moeilijk om het object te vinden dat verantwoordelijk is voor de productie ervan. De meeste theorieën hebben zich gericht op kosmische botsingen of neutronensterren. En ook, nou ja buitenaardse wezens .
Spoiler alert: het zijn geen aliens. Twee nieuwe studies die vandaag in Nature zijn gepubliceerd, suggereren sterk dat magnetars - sterk gemagnetiseerde neutronensterren - een bron van FRB's zijn. De onderzoeken geven ook aan dat deze uitbarstingen waarschijnlijk veel vaker voorkomen dan we dachten.
Ik denk niet dat we kunnen concluderen dat alle snelle radio-uitbarstingen afkomstig zijn van magnetars, maar het is zeker zeer waarschijnlijk dat modellen die magnetars suggereren als oorsprong voor snelle radio-uitbarstingen, zeer waarschijnlijk zijn, zegt Daniele Michilli, een astrofysicus van McGill University en een co-auteur van de eerste natuurstudie .
De nieuwe bevindingen richten zich op een FRB die op 28 april werd gedetecteerd door twee telescopen: CHIME (het Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment, gevestigd in British Columbia) en STARE2 (een reeks van drie kleine radioantennes verspreid over Californië en Utah). Het signaal, FRB 200428 genaamd, maakte in één milliseconde meer energie vrij in radiogolven dan de zon in 30 seconden.
Het is normaal voor CHIME om FRB's te vinden - er zijn er tientallen gevonden en in de toekomst kan de telescoop mogelijk detecteren elke dag een uitbarsting . Maar hoewel STARE2 speciaal is ontworpen om FRB's in de melkweg te zoeken, bij lagere gevoeligheden dan de meeste andere instrumenten, verwachtten maar weinigen dat het zou slagen. Toen het vorig jaar operationeel werd, voorspelde het team een kans van 10% dat het daadwerkelijk een signaal in de Melkweg zou vinden.
Toen - het gebeurde. Toen ik voor het eerst naar de gegevens keek, verstijfde ik, zegt Christopher Bochenek, een afgestudeerde Caltech-student astronomie, die het STARE2-project leidt en de hoofdauteur is van de tweede Natuurstudie . Het kostte me een paar minuten om mezelf bij elkaar te rapen en een vriend te bellen om echt te gaan zitten en ervoor te zorgen dat dit ding echt was. Tussen STARE2 en CHIME werd deze burst waargenomen door vijf radiotelescopen in Noord-Amerika.
Die waarnemingen vielen toevallig samen met een ongelooflijk heldere flits afkomstig van een sterk gemagnetiseerde neutronenster - een magnetar - genaamd SGR J1935+2154, die zich op 30.000 lichtjaar van de aarde nabij het centrum van het Melkwegstelsel bevond.
Deze magnetar, die ongeveer 40 tot 50 keer zwaarder is dan de zon, produceert intense aanvallen van elektromagnetische straling, waaronder röntgen- en gammastraling. De magnetische velden zijn zo sterk dat ze nabijgelegen atomen in potloodachtige vormen samendrukken.
Magnetars zijn altijd een vermoedelijke bron van FRB's geweest, maar het was moeilijk voor astrofysici om dit te bevestigen, aangezien alle andere signalen van buiten de Melkweg kwamen.
Onderzoekers vergeleken de radiogolven van FRB 200428 met röntgenwaarnemingen gemaakt door zes ruimtetelescopen en andere observatoria op de grond. Die röntgenstraling wees op SGR J1935+2154, die 3000 keer helderder flitste dan enige andere geregistreerde magnetar.
De teams van CHIME en STARE2 concludeerden dat deze specifieke magnetar verantwoordelijk was voor de energetische gebeurtenis die niet alleen de heldere röntgenstraling produceerde, maar ook FRB 200428. Het is de eerste keer dat zo'n uitbarsting ooit is ontdekt in de Melkweg, en deze FRB straalt meer energie uit dan enige andere bron van radiogolven die in de melkweg wordt gedetecteerd.
FRB 200428 is slechts een 30e zo sterk als de zwakste extragalactische FRB ooit, en een duizendste van de sterkte van het gemiddelde signaal. Dus het feit dat STARE2 het opnam na slechts ongeveer een jaar in bedrijf te zijn geweest, is een sterke aanwijzing dat deze signalen vaker rond de melkweg stuiteren dan wetenschappers zich realiseerden.
Een tegenhanger van deze nieuwe bevindingen komt van FAST, de vijfhonderd meter Aperture Spherical Telescope, die zich in het zuidwesten van China bevindt. FAST is de grootste radiotelescoop met één schotel ter wereld. Het kan geen grote delen van de lucht overzien, maar het kan nauw turen om zwakke signalen te zoeken op plaatsen heel ver weg.
FAST bestudeerde SGR J1935+2154 gedurende in totaal acht uur gedurende vier observatiesessies van 16 tot 29 april, volgens een derde Natuurstudie . En het vond geen radiogolven die samenvielen met bekende röntgen- of gammastraaluitbarstingen die in die tijd plaatsvonden.
Dat rapport negeert niet noodzakelijk de magnetar-verklaring, vooral omdat FAST niet observeerde op het moment dat FRB 200428 werd gedetecteerd. Maar het suggereert wel dat een magnetar die een FRB uitzendt, indien bevestigd, een zeer zeldzame gebeurtenis is, en een gebeurtenis die radiosignalen produceert die we nog volledig moeten karakteriseren.
Sandro Mereghetti, een astronoom bij het National Institute of Astrophysics in Milaan, hielp bij het leiden van de SGR J1935+2154 röntgendetecties gemaakt door de INTEGRAL-telescoop van de European Space Agency (International Gamma-Ray Astrophysics Laboratory). Hoewel hij gelooft dat de ontdekking sterk de voorkeur geeft aan de klasse van FRB-modellen op basis van magnetars, wijst hij erop dat de specifieke fysieke processen die leiden tot de waargenomen uitbarstingen van radio- en harde röntgenstraling nog niet zijn opgelost. Met andere woorden, we weten niet wat er precies gebeurt in een magnetar die FRB's zou produceren samen met bijbehorende röntgen- of gammastralen.
Ik zou niet zeggen dat het mysterie van FRB's is opgelost, zegt Mereghetti. Maar dit is zeker een grote stap voorwaarts die ook perspectieven opent voor andere soortgelijke detecties.