Snelle radio-uitbarstingen (FRB's) behoren tot de meest raadselachtige en krachtige gebeurtenissen in de kosmos. Ongeveer 80 van deze gebeurtenissen - intens heldere milliseconden lange uitbarstingen van radiogolven die van buiten onze melkweg komen - zijn tot nu toe waargenomen, maar hun oorzaken blijven onbekend.

In een zeldzame prestatie, onderzoekers van Caltech's Owens Valley Radio Observatory (OVRO) hebben nu een nieuwe uitbarsting opgevangen, genaamd FRB 190523, en, samen met het W.M. Keck Observatorium in Hawaï, hebben hun oorsprong vastgesteld op een sterrenstelsel op 7,9 miljard lichtjaar afstand. Het identificeren van de sterrenstelsels waaruit deze radio-uitbarstingen uitbarsten, is een cruciale stap in de richting van het oplossen van het mysterie van wat ze veroorzaakt.

Een paper over de ontdekking verschijnt online op 2 juli in Natuur .

Voor deze nieuwe ontdekking, slechts één andere barstte, genaamd FRB 121102, was gelokaliseerd in een gaststelsel. FRB 121102 werd gemeld in 2014 en later, in 2017, werd gelokaliseerd op een melkwegstelsel op 3 miljard lichtjaar afstand. Onlangs, een tweede gelokaliseerde FRB werd aangekondigd op 27 juni, 2019. Genaamd FRB 180924, deze burst werd ontdekt door een team met behulp van de Australian Square Kilometre Array Pathfinder en getraceerd naar een sterrenstelsel op ongeveer 4 miljard lichtjaar afstand.

FRB 121102 was het gemakkelijkst te vinden omdat hij om de paar weken barst. De meeste FRB's, echter - inclusief de Australische en OVRO-vondsten - ga er maar een keer vandoor, waardoor het moeilijker wordt om hun gaststerrenstelsels te vinden.

"Het vinden van de locaties van de eenmalige FRB's is een uitdaging omdat er een radiotelescoop voor nodig is die zowel deze extreem korte gebeurtenissen kan ontdekken als ze kan lokaliseren met het oplossend vermogen van een mijlbrede radioschotel, " zegt Vikram Ravi, een nieuwe universitair docent sterrenkunde bij Caltech die werkt met de radiotelescopen bij OVRO, die ten oosten van de bergen van de Sierra Nevada in Californië ligt.

"Bij OVRO, we hebben een nieuwe reeks van tien schotels van 4,5 meter gebouwd die samen fungeren als een schotel van een kilometer breed om een ​​gebied aan de hemel ter grootte van 150 volle manen te bestrijken, "zegt hij. "Om dit te doen, een krachtig digitaal systeem neemt elke seconde een hoeveelheid gegevens op die gelijk is aan een dvd."

Het nieuwe OVRO-instrument heet de Deep Synoptic Array-10, met de "10" die verwijst naar het aantal gerechten. Deze array dient als opstap voor de geplande Deep Synoptic Array (DSA), gefinancierd door de National Science Foundation (NSF), die, wanneer voltooid in 2021, zal uiteindelijk uit 110 radioschotels bestaan.

"De DSA zal naar verwachting meer dan 100 FRB's per jaar ontdekken en lokaliseren, " zegt Richard Barvainis, programmadirecteur bij het NSF voor het Mid-Scale Innovations Program, die de bouw van de DSA financiert. "Astronomen jagen nu al tien jaar op FRB's, en we tekenen er eindelijk een kraal op met nieuwe instrumenten zoals DSA-10 en, eventueel, de volledige DSA. Nu hebben we een kans om erachter te komen wat deze exotische objecten zouden kunnen zijn."

De nieuwe waarnemingen laten zien dat het gaststelsel voor FRB 190523 vergelijkbaar is met onze Melkweg. Dit is een verrassing omdat de eerder gelokaliseerde FRB 121102 afkomstig is van een dwergstelsel dat meer dan honderd keer sneller sterren vormt dan de Melkweg.

"Deze bevinding vertelt ons dat elk sterrenstelsel, zelfs een doorsnee melkwegstelsel zoals onze Melkweg, kan een FRB genereren, ' zegt Ravi.

De ontdekking suggereert ook dat een leidende theorie voor de oorzaak van FRB's - de uitbarsting van plasma van jonge, hoogst magnetische neutronensterren, of magnetars - moet mogelijk worden heroverwogen.

"De theorie dat FRB's afkomstig zijn van magnetars, is gedeeltelijk ontwikkeld omdat de eerdere FRB 121102 uit een actieve stervormende omgeving kwam, waar jonge magnetars kunnen worden gevormd in de supernova's van massieve sterren, "zegt Ravi. "Maar het gaststelsel van FRB 190523 is in vergelijking milder. "

uiteindelijk, om het mysterie van FRB's op te lossen, astronomen hopen meer voorbeelden van hun gaststerrenstelsels te ontdekken.

"Met de volledige Deep Synoptic Array, we gaan om de paar dagen FRB's vinden en lokaliseren, " zegt Gregg Hallinan, de directeur van OVRO en hoogleraar sterrenkunde aan Caltech. "Dit is een spannende tijd voor FRB-ontdekkingen."

De onderzoekers zeggen ook dat FRB's kunnen worden gebruikt om de hoeveelheid en verdeling van materie in ons universum te bestuderen, die ons meer zal vertellen over de omgevingen waarin sterrenstelsels zich vormen en evolueren. Terwijl radiogolven van FRB's naar de aarde gaan, tussenliggende materie zorgt ervoor dat sommige golflengten sneller reizen dan andere; de golflengten worden verspreid op dezelfde manier als een prisma licht uit elkaar spreidt in een regenboog. De hoeveelheid dispersie vertelt astronomen precies hoeveel materie er is tussen de FRB-bronnen en de aarde.

"De meeste materie in het universum is diffuus, heet, en buiten sterrenstelsels, " zegt Ravi. "Deze staat van materie, hoewel niet 'donker, ' is moeilijk direct waar te nemen. Echter, de effecten ervan zijn duidelijk op elke FRB afgedrukt, inclusief degene die we op zo'n grote afstand hebben gedetecteerd."