Wanneer snelle radio-uitbarstingen, of FRB's, werden voor het eerst ontdekt in 2001, astronomen hadden nog nooit zoiets gezien. Vanaf dat moment, astronomen hebben een paar dozijn FRB's gevonden, maar ze weten nog steeds niet wat deze snelle en krachtige uitbarstingen van radiostraling veroorzaakt.

Voor de eerste keer, twee astronomen van het Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) hebben geschat hoeveel FRB's in het hele waarneembare heelal zouden moeten voorkomen. Uit hun werk blijkt dat er elke seconde minstens één FRB afgaat.

"Als we gelijk hebben over zo'n hoog aantal FRB's op een bepaald moment, je kunt je voorstellen dat de lucht gevuld is met flitsen zoals paparazzi die foto's maken van een beroemdheid, " zei Anastasia Fialkov van het CfA, die de studie leidde. "In plaats van het licht dat we met onze ogen kunnen zien, deze flitsen komen in radiogolven."

Om hun schatting te maken, Fialkov en co-auteur Avi Loeb gingen ervan uit dat FRB 121102, een snelle radio-uitbarsting in een sterrenstelsel op ongeveer 3 miljard lichtjaar afstand, is representatief voor alle FRB's. Omdat deze FRB herhaalde uitbarstingen heeft geproduceerd sinds zijn ontdekking in 2002, astronomen hebben het veel gedetailleerder kunnen bestuderen dan andere FRB's. Met behulp van die informatie, ze voorspelden hoeveel FRB's over de hele hemel zouden bestaan.

"In de tijd die je nodig hebt om een ​​kopje koffie te drinken, misschien zijn er ergens in het heelal honderden FRB's afgegaan, " zei Avi Loeb. "Als we zelfs maar een fractie daarvan goed genoeg kunnen bestuderen, we moeten in staat zijn om hun oorsprong te ontrafelen."

Hoewel hun exacte aard nog onbekend is, de meeste wetenschappers denken dat FRB's afkomstig zijn van sterrenstelsels die miljarden lichtjaren verwijderd zijn. Een leidend idee is dat FRB's de bijproducten zijn van jonge, snel ronddraaiende neutronensterren met buitengewoon sterke magnetische velden.

Fialkov en Loeb wijzen erop dat FRB's kunnen worden gebruikt om de structuur en evolutie van het heelal te bestuderen, ongeacht of hun oorsprong volledig wordt begrepen. Een grote populatie verre FRB's zou kunnen fungeren als sondes van materiaal over gigantische afstanden. Dit tussenliggende materiaal vervaagt het signaal van de kosmische microgolfachtergrond (CMB), de overgebleven straling van de oerknal. Een zorgvuldige studie van dit tussenliggende materiaal zou een beter begrip moeten geven van de fundamentele kosmische bestanddelen, zoals de relatieve hoeveelheden gewone materie, donkere materie en donkere energie, die van invloed zijn op hoe snel het heelal uitdijt.

FRB's kunnen ook worden gebruikt om op te sporen wat de "mist" van waterstofatomen die het vroege heelal doordrong, afbrak in vrije elektronen en protonen, toen de temperatuur daalde na de oerknal. Algemeen wordt aangenomen dat ultraviolet (UV) licht van de eerste sterren naar buiten reisde om het waterstofgas te ioniseren, het opruimen van de mist en het laten ontsnappen van dit UV-licht. Door zeer verre FRB's te bestuderen, kunnen wetenschappers bestuderen waar, wanneer en hoe dit proces van "reïonisatie" plaatsvond.

"FRB's zijn als ongelooflijk krachtige zaklampen waarvan we denken dat ze door deze mist kunnen dringen en over grote afstanden kunnen worden gezien, "zei Fialkov. "Dit zou ons in staat kunnen stellen om de 'dageraad' van het universum op een nieuwe manier te bestuderen."

De auteurs onderzochten ook hoe succesvol nieuwe radiotelescopen - zowel die die al in bedrijf zijn als die voor de toekomst gepland zijn - kunnen zijn in het ontdekken van grote aantallen FRB's. Bijvoorbeeld, de Square Kilometre Array (SKA) die momenteel wordt ontwikkeld, zal een krachtig instrument zijn voor het detecteren van FRB's. De nieuwe studie suggereert dat de SKA over de hele hemel in staat zou kunnen zijn om meer dan één FRB per minuut te detecteren die afkomstig is uit de tijd dat reïonisatie plaatsvond.

Het Canadese Hydrogen Intensity Mapping Experiment (CHIME), die onlangs in bedrijf is genomen, zal ook een krachtige machine zijn voor het detecteren van FRB's, hoewel het vermogen om de bursts te detecteren afhangt van hun spectrum, d.w.z. hoe de intensiteit van de radiogolven afhangt van de golflengte. Als het spectrum van FRB 121102 typisch is, kan CHIME moeite hebben om FRB's te detecteren. Echter, voor verschillende soorten spectra zal CHIME slagen.

Het artikel van Fialkov en Loeb waarin deze resultaten worden beschreven, werd op 10 september gepubliceerd. 2017 nummer van The Astrofysische journaalbrieven , en is online beschikbaar.