Een van de zeldzame en korte uitbarstingen van kosmische radiogolven die astronomen in verwarring hebben gebracht sinds ze bijna 10 jaar geleden voor het eerst werden ontdekt, is eindelijk gekoppeld aan een bron:een ouder dwergstelsel op meer dan 3 miljard lichtjaar van de aarde.

Snelle radio-uitbarstingen, die slechts een paar milliseconden knipperen, veroorzaakte opschudding onder astronomen omdat ze van buiten onze melkweg leken te komen, wat betekent dat ze heel krachtig zouden moeten zijn om vanaf de aarde gezien te worden, en omdat geen van degenen die het eerst werden waargenomen ooit weer werden gezien.

In 2012 werd een zich herhalende burst ontdekt echter, een kans voor een team van onderzoekers om het gebied van de lucht herhaaldelijk te volgen met de Karl Jansky Very Large Array in New Mexico en de Arecibo-radioschotel in Puerto Rico, in de hoop de locatie te kunnen lokaliseren.

Dankzij de ontwikkeling van snelle gegevensregistratie en realtime gegevensanalysesoftware door een Universiteit van Californië, Berkeley, astronoom, de VLA ontdekte vorig jaar in totaal negen bursts over een periode van een maand, voldoende om het binnen een tiende van een boogseconde te lokaliseren. Vervolgens, grotere Europese en Amerikaanse radio-interferometerarrays lokaliseerden het tot op een honderdste van een boogseconde, binnen een gebied met een diameter van ongeveer 100 lichtjaar.

Diepe beeldvorming van dat gebied door de Gemini North Telescope in Hawaï bracht een optisch zwak dwergstelsel aan het licht waarvan de VLA vervolgens ontdekte dat het ook continu lage radiogolven uitzendt, typisch voor een melkwegstelsel met een actieve kern, misschien een aanwijzing voor een centraal superzwaar zwart gat. De melkweg heeft een lage overvloed aan andere elementen dan waterstof en helium, suggestief voor een melkwegstelsel dat gevormd is tijdens de middelbare leeftijd van het universum.

De oorsprong van een snelle radio-uitbarsting in dit type dwergstelsel suggereert een verband met andere energetische gebeurtenissen die plaatsvinden in soortgelijke dwergstelsels, zei co-auteur en UC Berkeley-astronoom Casey Law, die de ontwikkeling van het data-acquisitiesysteem leidde en de analysesoftware creëerde om te zoeken naar snelle, eenmalige uitbarstingen.

Extreem heldere exploderende sterren, superlichtgevende supernova's genoemd, en lange gammaflitsen komen ook voor in dit type melkwegstelsel, hij merkte, en beide worden verondersteld te worden geassocieerd met massale, sterk magnetische en snel roterende neutronensterren, magnetars genaamd. Neutronensterren zijn dicht, compacte objecten gemaakt in supernova-explosies, meestal gezien als pulsars, omdat ze tijdens het draaien periodieke radiopulsen uitzenden.

"Al deze threads wijzen op het idee dat in deze omgeving, iets genereert deze magnetars, Law zei. "Het kan worden gecreëerd door een superlichtgevende supernova of een lange gammastraaluitbarsting, en dan later, naarmate het evolueert en zijn rotatie een beetje vertraagt, het produceert deze snelle radio-uitbarstingen evenals continue radio-emissie aangedreven door die spindown. Later in het leven, het lijkt op de magnetars die we in onze melkweg zien, die extreem sterke magnetische velden hebben, maar meer als gewone pulsars roteren."

Bij die interpretatie hij zei, snelle radio-uitbarstingen zijn als de driftbuien van een peuter.

Dit is slechts één theorie, echter. Er zijn vele anderen, hoewel de nieuwe gegevens verschillende voorgestelde verklaringen voor de bron van deze bursts uitsluiten.

"We zijn de eersten die laten zien dat dit een kosmologisch fenomeen is. Het is niet iets in onze achtertuin. En we zijn de eersten die zien waar dit gebeurt, in dit kleine sterrenstelsel, wat ik een verrassing vind, " zei Law. "Nu is ons doel om erachter te komen waarom dat gebeurt."

Wet, teamleider Shami Chatterjee van Cornell University en andere astronomen van het team zullen hun bevindingen vandaag presenteren op de American Astronomical Society-bijeenkomst in Grapevine, Texas, in het wetenschappelijke tijdschrift Natuur , en in twee begeleidende papieren om te verschijnen in de Astrofysische journaalbrieven .

Op zoek naar transiënten

Snelle radio-uitbarstingen zijn zeer energiek - hoewel niet energiek genoeg om een ​​ster uit elkaar te blazen - en van zeer korte duur, van één tot vijf milliseconden. Deze uitbarstingen van radiogolven zijn een mysterie gebleven sinds de eerste werd ontdekt in 2007 door onderzoekers die gearchiveerde gegevens van de Australische Parkes Radio Telescope doorzochten op zoek naar nieuwe pulsars. De uitbarsting die ze vonden vond plaats in 2001.

Er zijn nu 18 snelle radioflitsen bekend, allemaal ontdekt met behulp van radiotelescopen met één schotel die de locatie van het object niet met voldoende precisie kunnen bepalen om andere observatoria in staat te stellen zijn gastheeromgeving te identificeren of het op andere golflengten te vinden. De eerste en enige bekende herhalende burst, genaamd FRB 121102, werd ontdekt in het sterrenbeeld Auriga in november 2012 op het Arecibo Observatorium in Puerto Rico, en is vele malen teruggekomen.

Law heeft de afgelopen jaren gewerkt aan methoden om snel voorbijgaande radioflitsen zoals deze te vinden, waarvoor elk uur ongeveer één terabyte aan gegevens moet worden verzameld. Bij de VLA, hij gebruikt momenteel 24 computer centrale verwerkingseenheden (CPU's) parallel, zowel om de gegevens op te nemen en te zoeken naar korte radioflitsen.

"Het algemene thema, eerst met de Allen Telescope Array en nu met de VLA, is om deze interferometers te gebruiken als hogesnelheidscamera's, het gebruik van de gevoelige beeldvormingscapaciteit van de telescoop, het verhogen van de datasnelheid en het verbeteren van onze algoritmen om toegang te krijgen tot deze milliseconden tijdschaal transiënten, " zei hij. "We hebben er echt alles aan gedaan om deze terabyte-per-uur datastroom betrouwbaar vast te leggen en een realtime platform op te zetten voor het extraheren van deze zeer zwakke snelle bursts uit die enorme datastroom."

De eerste burst werd gevonden in de gegevens slechts een paar uur nadat deze op 23 augustus was opgenomen, zei wet.

"We hebben vorig jaar ongeveer 40 uur geobserveerd en niets gezien, ", zei hij. "Toen zijn we in het najaar van 2016 een nieuwe campagne gestart, en bij onze eerste waarneming zagen we er een. Daarna hebben we nog ongeveer 40 uur geobserveerd en zagen we nog acht uitbarstingen. Dus dit ding ging opeens aan."

Law hoopt binnenkort over te stappen op 64 dedicated en krachtigere GPU's - grafische verwerkingseenheden - zodat realtime analyse mogelijk is.

Terwijl Law zijn lievelingshypothese heeft over de oorsprong van snelle radio-uitbarstingen - een magnetar omringd door materiaal dat wordt uitgestoten door een supernova-explosie of materiaal dat wordt uitgestoten door een resulterende pulsar - zijn er andere mogelijkheden. Een alternatief is de actieve kern van de melkweg, met radiostraling afkomstig van materiaalstralen die worden uitgezonden vanuit de regio rond een superzwaar zwart gat. De bron van de snelle radio-uitbarsting is binnen 100 lichtjaar van de continue radio-emissies vanuit de kern van de melkweg, wat suggereert dat ze hetzelfde zijn of fysiek met elkaar in verband staan.

"Het vinden van het gaststelsel van deze FRB, en de afstand, is een grote stap voorwaarts, maar we hebben nog veel meer te doen voordat we volledig begrijpen wat deze dingen zijn, ' zei Chatterjee.

Andere leden van het team zijn het National Radio Astronomy Observatory, een faciliteit van de National Science Foundation die wordt geëxploiteerd onder een samenwerkingsovereenkomst door Associated Universities, Inc.; Universiteit van West-Virginia; McGill-universiteit in Montréal, Canada; en het Nederlands Instituut voor Radioastronomie.