Astronomen van de Penn State University hebben ontdekt dat de mysterieuze 'kosmische fluitjes' die bekend staan ​​als snelle radioflitsen een serieuze klap kunnen uitdelen, in sommige gevallen komt er een miljard keer meer energie vrij in gammastraling dan in radiogolven en wedijveren ze met de sterrampen die bekend staan ​​als supernova's in hun explosieve kracht. De vondst, de allereerste vondst van niet-radio-emissie van een snelle radio-uitbarsting, verhoogt de inzet voor modellen van snelle radio-uitbarstingen drastisch en zal naar verwachting de inspanningen van astronomen om langlevende tegenhangers van snelle radio-uitbarstingen met behulp van röntgenstraling op te sporen en te identificeren, verder stimuleren, optisch, en radiotelescopen.

Snelle radio-uitbarstingen, die astronomen FRB's noemen, werden voor het eerst ontdekt in 2007, en in de jaren sinds radioastronomen enkele tientallen van deze gebeurtenissen hebben gedetecteerd. Hoewel ze slechts enkele milliseconden meegaan op een enkele frequentie, hun grote afstanden van de aarde - en grote hoeveelheden tussenliggend plasma - vertragen hun aankomst bij lagere frequenties, het signaal uitspreiden over een seconde of meer en een kenmerkende neerwaartse "fluit" over de typische radio-ontvangerband opleveren.

"Deze ontdekking zorgt voor een revolutie in ons beeld van FRB's, waarvan sommige zich blijkbaar manifesteren als zowel een fluitje als een knal, " zei co-auteur Derek Fox, een Penn State hoogleraar astronomie en astrofysica. De radiofluit kan worden gedetecteerd door radiotelescopen op de grond, terwijl de gammastraalknal kan worden opgepikt door hoogenergetische satellieten zoals NASA's Swift-missie. "Tarief- en afstandsschattingen voor FRB's suggereren dat, wat ze ook zijn, ze zijn een relatief veel voorkomend fenomeen, die ergens in het heelal meer dan 2 voorkomt, 000 keer per dag."

Pogingen om FRB-tegenhangers te identificeren begonnen kort na hun ontdekking, maar zijn tot nu toe allemaal op niets uitgekomen. In een paper gepubliceerd op 11 november in Astrofysische journaalbrieven het Penn State-team, onder leiding van natuurkundestudent James DeLaunay, meldt heldere gammastraling van de snelle radioflits FRB 131104, genoemd naar de datum waarop het plaatsvond, 4 november 2013. "Ik begon deze zoektocht naar FRB-tegenhangers zonder te verwachten iets te vinden, "zei DeLaunay. "Deze burst was de eerste die zelfs bruikbare gegevens had om te analyseren. Toen ik zag dat het een mogelijke tegenhanger van gammastraling liet zien, Ik kon mijn geluk niet geloven!"

Ontdekking van de gammastraling "knal" van FRB 131104, de eerste niet-radio tegenhanger van een FRB, werd mogelijk gemaakt door NASA's in een baan om de aarde draaiende Swift-satelliet, die het exacte deel van de hemel observeerde waar FRB 131104 plaatsvond toen de burst werd gedetecteerd door de Parkes Observatory-radiotelescoop in Parkes, Australië. "Swift kijkt altijd naar de lucht voor uitbarstingen van röntgen- en gammastraling, " zei Neil Gehrels, de hoofdonderzoeker van de missie en hoofd van het Astrodeeltjesfysica-laboratorium in het Goddard Space Flight Center van NASA. "Wat een genot om deze flits te vangen van een van de mysterieuze snelle radioflitsen."

"Hoewel theoretici hadden verwacht dat FRB's gepaard zouden kunnen gaan met gammastraling, de gammastraling die we zien van FRB 131104 is verrassend langdurig en helder, " zei Fox. De duur van de gammastraling, na twee tot zes minuten, is vele malen de milliseconde duur van de radio-emissie. En de gammastraling van FRB 131104 overtreft zijn radiostraling meer dan een miljard keer, de schattingen van de energiebehoefte van de burst dramatisch verhogen en ernstige gevolgen suggereren voor de omgeving van de burst en het gaststelsel.

Er bestaan ​​twee veelvoorkomende modellen voor gammastraling door FRB's:een die de magnetische uitbarstingen van magnetars oproept - sterk gemagnetiseerde neutronensterren die de dichte overblijfselen zijn van ingestorte sterren - en een andere die de catastrofale samensmelting van twee neutronensterren oproept, botsen om een ​​zwart gat te vormen. Volgens coauteur Kohta Murase, een professor en theoreticus van Penn State, "De energie-afgifte die we zien is een uitdaging voor het magnetar-model, tenzij de burst relatief dichtbij is. De lange tijdschaal van de gammastraling, hoewel onverwacht in beide modellen, mogelijk zou kunnen zijn in een fusiegebeurtenis als we de fusie van opzij bekijken, in een off-axis scenario."

"In feite, de energie- en tijdschaal van de gammastraling komt beter overeen met sommige soorten supernova's, of naar enkele van de superzware aanwasgebeurtenissen van zwarte gaten die Swift heeft gezien, " zei Fox. "Het probleem is dat er geen bestaande modellen voorspellen dat we in deze gevallen een FRB zouden zien."

De heldere gammastraling van FRB 131104 suggereert dat de burst, en anderen vinden het leuk kan gepaard gaan met langlevende röntgenfoto's, optisch, of radio-emissies. Dergelijke tegenhangers worden betrouwbaar gezien in de nasleep van vergelijkbaar energetische kosmische explosies, inclusief beide rampen op sterrenschaal - supernovae, magnetische fakkels, en gammastraaluitbarstingen - en episodische of continue accretie-activiteit van de superzware zwarte gaten die gewoonlijk op de loer liggen in de centra van sterrenstelsels.

In feite, Snelle röntgen- en optische waarnemingen werden twee dagen na FRB 131104 uitgevoerd, dankzij snelle analyse door radioastronomen (die niet op de hoogte waren van de gammastraling-tegenhanger) en een behendige reactie van het Swift-missieteam, hoofdkantoor in Penn State. Ondanks deze relatief goed gecoördineerde reactie, geen langlevende röntgenfoto, ultraviolet, of optische tegenhanger werd gezien.

De auteurs hopen deel te nemen aan toekomstige campagnes die gericht zijn op het ontdekken van meer FRB-tegenhangers, en op deze manier, eindelijk de bronnen onthullen die verantwoordelijk zijn voor deze alomtegenwoordige en mysterieuze gebeurtenissen. "Ideaal, deze campagnes zouden kort na de uitbarsting beginnen en nog enkele weken daarna doorgaan om ervoor te zorgen dat er niets wordt gemist. Misschien hebben we de volgende keer nog meer geluk, ' zei DeLaunay.