Snelle radio-uitbarstingen (FRB's) zijn precies dat - enorme explosies van radiogolven vanuit de ruimte die slechts een fractie van een seconde duren. Dit maakt het lokaliseren van hun bron een enorme uitdaging.

Ons team heeft onlangs 20 nieuwe FRB's ontdekt met behulp van CSIRO's Australian Square Kilometre Array Pathfinder in de West-Australische outback, bijna een verdubbeling van het bekende aantal FRB's.

Bij vervolgonderzoek is vandaag gepubliceerd in The Astrofysische journaalbrieven , we hebben een van deze nieuwe detecties gedaan - bekend als FRB 171020 (de dag dat de radiogolven op aarde arriveerden:20 oktober, 2017) – en vernauwde de locatie tot een sterrenstelsel dat dicht bij het onze ligt.

Dit is de dichtstbijzijnde FRB die (tot nu toe) is gedetecteerd, maar we weten nog steeds niet wat de oorzaak is van deze mysterieuze radio-uitbarstingen die meer energie kunnen bevatten dan onze zon in decennia heeft geproduceerd.

Golven in de ruimte

Terwijl radiogolven door het heelal reizen, passeren ze andere sterrenstelsels en onze eigen Melkweg voordat ze bij onze telescopen aankomen.

De langere radiogolflengten worden meer afgeremd dan de kortere golflengten, wat betekent dat er een kleine vertraging is in de aankomsttijd van langere golflengten.

Dit verschil in aankomsttijden wordt de spreidingsmaat genoemd en geeft aan door hoeveel materie de radio-emissie is gereisd.

FRB 171020 heeft de laagste spreidingsmaat van alle tot nu toe gedetecteerde FRB's, wat betekent dat het niet halverwege het universum is gereisd zoals de meeste andere FRB's die tot nu toe zijn gedetecteerd. Dat betekent dat het afkomstig is van relatief dichtbij (naar astronomische maatstaven).

Door modellen te gebruiken van de verdeling van materie in het heelal kunnen we een harde limiet stellen aan de afstand die het radiosignaal heeft afgelegd. Voor deze specifieke FRB, we schatten dat het niet verder dan een miljard lichtjaar kan zijn ontstaan, en waarschijnlijk veel dichterbij gebeurd. (Ons Melkwegstelsel is ongeveer 100, 000 lichtjaar in doorsnede.)

Deze afstandslimiet, in combinatie met het hemelgebied waarvan we weten dat het FRB vandaan kwam (een gebied van een halve vierkante graad - of ongeveer twee volle manen breed) verkleint het zoekvolume om naar het gastmelkwegstelsel te zoeken enorm.

Insluiten

Een deel van de hemel van deze omvang bevat doorgaans honderden sterrenstelsels. We gebruikten gigantische optische telescopen in Chili - waaronder de toepasselijke naam Very Large Telescope en Gemini South - om afstanden tot deze sterrenstelsels af te leiden door ofwel hun roodverschuiving rechtstreeks te meten, of door hun optische kleuren te gebruiken om hun afstand te schatten.

Hierdoor konden we het aantal mogelijke sterrenstelsels binnen de afstandslimiet drastisch verminderen tot slechts 16.

verreweg het dichtst bij, en we denken dat de kans het grootst is om de FRB te organiseren, is een nabijgelegen spiraalstelsel genaamd ESO 601-G036. Dit is 120 miljoen lichtjaar verwijderd - waardoor deze FRB-host bijna onze buurman is.

Wat vooral opvalt aan dit sterrenstelsel is dat het veel kenmerken deelt met het enige sterrenstelsel waarvan bekend is dat het FRB's produceert:FRB 121102.

Deze FRB wordt ook wel de herhalende FRB genoemd vanwege zijn – tot nu toe unieke – eigenschap om meerdere bursts te produceren. Dit hielp astronomen om het te lokaliseren naar een klein sterrenstelsel op meer dan 3 miljard lichtjaar afstand.

ESO 601-G036 is vergelijkbaar in grootte, en nieuwe sterren vormen met ongeveer hetzelfde tempo, als het gaststelsel van de zich herhalende FRB.

Maar er is één intrigerend kenmerk van de zich herhalende FRB dat we niet zien in ESO 601-G036.

Andere emissies

Naast herhaalde radio-uitbarstingen, de herhalende FRB zendt continu lagere energie radio-emissie uit.

Met behulp van CSIRO's Australia Telescope Compact Array (ATCA) in Narrabri, NSW, we hebben naar deze aanhoudende radiostraling gezocht in ESO 601-G036. Als het zoiets was als het sterrenstelsel van de repeater, er zou een enorm heldere radiobron in moeten zitten. We zagen niets.

We ontdekten niet alleen dat ESO 601-G036 geen aanhoudende radiostraling heeft, maar er zijn geen andere sterrenstelsels in ons zoekvolume die vergelijkbare eigenschappen vertonen als die in de zich herhalende FRB.

Dit wijst op de mogelijkheid dat er verschillende soorten snelle radio-uitbarstingen zijn die zelfs een verschillende oorsprong kunnen hebben.

Het vinden van de sterrenstelsels waar FRB's vandaan komen, is een grote stap in de richting van het oplossen van het mysterie van wat deze extreme uitbarstingen veroorzaakt. De meeste FRB's leggen veel grotere afstanden af, dus als we er een vinden die zo dicht bij de aarde ligt, kunnen we de omgevingen van FRB's in ongekend detail bestuderen.

De jacht op meer

Helaas, we kunnen niet met absolute zekerheid zeggen dat ESO 601-G036 het sterrenstelsel is waar FRB 171020 vandaan kwam.

De volgende grote hindernis om te begrijpen wat FRB's veroorzaakt, is om er meer te lokaliseren. Als we dat kunnen doen, kunnen we niet alleen precies bepalen in welk sterrenstelsel een FRB plaatsvond, maar zelfs waar in de melkweg het gebeurde.

Als FRB's voorkomen in de centrale kernen van sterrenstelsels, dit zou misschien kunnen wijzen op zwarte gaten als hun bron. Of geven ze de voorkeur aan de rand van sterrenstelsels? Of regio's waar recentelijk veel nieuwe sterren zijn ontstaan? Er zijn nog zoveel onbekenden over FRB's.

Verschillende radiotelescopen over de hele wereld stellen systemen in gebruik om bursts te lokaliseren. Onze studie heeft aangetoond dat door observaties van radio- en optische telescopen te combineren, we een compleet beeld kunnen schetsen van FRB-gaststelsels, en in staat zijn om eindelijk te bepalen waardoor deze FRB's worden veroorzaakt.

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanuit The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees het originele artikel.