Een door Canada geleid team van wetenschappers heeft de tweede zich herhalende snelle radio-uitbarsting (FRB) ooit geregistreerd. FRB's zijn korte uitbarstingen van radiogolven die van ver buiten ons Melkwegstelsel komen. Wetenschappers geloven dat FRB's afkomstig zijn van krachtige astrofysische verschijnselen op miljarden lichtjaren afstand.

De ontdekking van het extragalactische signaal is een van de eerste, langverwachte resultaten van het Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment (CHIME), een revolutionaire radiotelescoop die eind 2017 werd ingehuldigd door een samenwerking van wetenschappers van de University of British Columbia, McGill-universiteit, Universiteit van Toronto, Perimeter Instituut voor Theoretische Fysica, en de Nationale Onderzoeksraad van Canada.

In een klinkende bevestiging van de mogelijkheden van de nieuwe telescoop, de zich herhalende FRB was een van de in totaal 13 uitbarstingen die werden gedetecteerd gedurende een periode van slechts drie weken in de zomer van 2018, terwijl CHIME zich in de pre-inbedrijfstellingsfase bevond en op slechts een fractie van zijn volledige capaciteit draaide. Extra uitbarstingen van de zich herhalende FRB werden in de volgende weken gedetecteerd door de telescoop, die zich in de Okanagan-vallei van British Columbia bevindt.

Ontdekking van tweede herhalende FRB suggereert dat er meer bestaan

Van de meer dan 60 FRB's die tot nu toe zijn waargenomen, herhalende bursts van een enkele bron waren slechts één keer eerder gevonden - een ontdekking die in 2015 werd gedaan door de Arecibo-radiotelescoop in Puerto Rico.

"Tot nu, er was slechts één bekende herhalende FRB. Wetende dat er een andere is, suggereert dat er meer zou kunnen zijn. En met meer repeaters en meer bronnen beschikbaar voor studie, we kunnen deze kosmische puzzels misschien begrijpen - waar ze vandaan komen en waardoor ze worden veroorzaakt, " zei Ingrid Trap, een lid van het CHIME-team en een astrofysicus bij UBC.

Voordat CHIME gegevens begon te verzamelen, sommige wetenschappers vroegen zich af of het bereik van radiofrequenties dat de telescoop moest detecteren, te laag zou zijn om snelle radio-uitbarstingen op te vangen. De meeste van de eerder gedetecteerde FRB's waren gevonden op frequenties in de buurt van 1400 MHz, ruim boven het bereik van 400 MHz tot 800 MHz van de Canadese telescoop.

De resultaten van het CHIME-team - gepubliceerd op 9 januari in twee artikelen in Natuur en op dezelfde dag gepresenteerd op de bijeenkomst van de American Astronomical Society in Seattle - deze twijfels weggenomen, waarbij het merendeel van de 13 bursts tot ver in de laagste frequenties in het bereik van CHIME wordt opgenomen. In sommige van de 13 gevallen het signaal aan de onderkant van de band was zo helder dat het waarschijnlijk lijkt dat andere FRB's zullen worden gedetecteerd op frequenties die zelfs lager zijn dan het minimum van 400 MHz van CHIME.

FRB-bronnen bevinden zich waarschijnlijk op 'speciale plaatsen' in sterrenstelsels

De meeste van de 13 gedetecteerde FRB's vertoonden tekenen van "verstrooiing, " een fenomeen dat informatie onthult over de omgeving rond een bron van radiogolven. De hoeveelheid verstrooiing die door het CHIME-team werd waargenomen, bracht hen tot de conclusie dat de bronnen van FRB's krachtige astrofysische objecten zijn die zich vaker op locaties met speciale kenmerken bevinden.

"Dat zou kunnen betekenen in een soort dichte klomp zoals een supernovarest, " zegt teamlid Cherry Ng, een astronoom aan de Universiteit van Toronto. "Of in de buurt van het centrale zwarte gat in een melkwegstelsel. Maar het moet op een speciale plek zijn om ons alle verstrooiing te geven die we zien."

Een nieuwe aanwijzing voor de puzzel

Sinds FRB's voor het eerst werden gedetecteerd, wetenschappers hebben de waargenomen kenmerken van de signalen samengevoegd om modellen te bedenken die de bronnen van de mysterieuze uitbarstingen kunnen verklaren en een idee kunnen geven van de omgevingen waarin ze voorkomen. De detectie door CHIME van FRB's bij lagere frequenties betekent dat sommige van deze theorieën moeten worden heroverwogen.

"Wat de bron van deze radiogolven ook is, het is interessant om te zien hoe groot het frequentiebereik is dat het kan produceren. Er zijn modellen waarbij de bron intrinsiek niets kan produceren onder een bepaalde frequentie, ", zegt teamlid Arun Naidu van McGill University.

"[We weten nu] dat de bronnen laagfrequente radiogolven kunnen produceren en die laagfrequente golven kunnen ontsnappen aan hun omgeving, en zijn niet te verspreid om te worden gedetecteerd tegen de tijd dat ze de aarde bereiken. Dat zegt iets over de omgevingen en de bronnen. We hebben het probleem niet opgelost, maar het zijn nog een paar stukjes van de puzzel, " zegt Tom Landecker, een CHIME-teamlid van de National Research Council of Canada.