Deze kosmische bliksemstorm vindt overal om ons heen plaats. Ergens in de aardse lucht, er is een puls die knippert en het volgende moment dooft. Deze uitbarstingen, die met radiotelescopen moet worden gemeten en een duizendste van een seconde duurt, zijn een van de grootste mysteries van de astrofysica. Wetenschappers betwijfelen of militante buitenaardse wezens "Star Wars" vechten in de uitgestrektheid van de ruimte. Maar waar komen deze verschijnselen - door de experts "snelle radio-uitbarstingen" genoemd - vandaan?

In de stad Parkes, gigantische traliegaaskom stijgt in de lucht. In 2001, deze radiotelescoop met een diameter van 64 meter (ooit de grootste volledig mobiele radiotelescoop op het zuidelijk halfrond) registreerde een mysterieuze radioflits - en niemand merkte het op! Pas vijf jaar later vonden astrofysicus Duncan Lorimer en zijn leerling David Narkevic min of meer toevallig de signatuur van het signaal in de telescoopgegevens. Zelfs dan, de specialisten konden het fenomeen niet begrijpen. Maar dit was niet de enige "Lorimer-burst".

"We weten nu van meer dan honderd, " zegt Laura Spitler. Sinds maart 2019, de onderzoeker heeft een Lise Meitner-groep over dit onderwerp geleid aan het Max Planck Institute for Radio Astronomy. Spitler heeft zich jarenlang toegewijd aan deze vluchtige flikkeringen in de ruimte. Onder haar leiding, een internationaal team ontdekte in 2014 de eerste snelle radio-uitbarsting (FRB) op de noordelijke hemelbol in het sterrenbeeld Fuhrmann. Astronomen hadden de schotel van de Arecibo-telescoop op Puerto Rico gebruikt. de antenne, met een diameter van 305 m, is stevig verankerd in een natuurlijke vallei en kan zich altijd maar concentreren op een relatief klein deel van het firmament.

"Statistisch gezien er zouden slechts zeven uitbarstingen per minuut verspreid over de lucht moeten zijn. Er is dus veel geluk voor nodig om uw telescoop op het juiste moment op de juiste positie uit te lijnen, "zei Spitler nadat de ontdekking was aangekondigd. Zowel de eigenschappen van de radio-uitbarstingen als hun frequentie afgeleid van de metingen waren in hoge mate in overeenstemming met wat astronomen hadden ontdekt over alle eerder waargenomen uitbarstingen.

In feite, statistische veronderstellingen werden bevestigd; volgens deze, ca. 10, Van deze ongewone kosmische verschijnselen werd gedacht dat ze elke dag oplaaien aan het aardse firmament. Het verrassend grote aantal is het resultaat van berekeningen van hoeveel van de hemel zou moeten worden waargenomen en voor hoe lang om de relatief weinig ontdekkingen die tot nu toe zijn gedaan te verklaren.

De Arecibo-meting nam ook de laatste twijfel weg of de radioflitsen echt uit de diepten van het heelal kwamen. Na de eerste geregistreerde uitbarstingen, wetenschappers concludeerden dat ze werden gegenereerd in een gebied ver buiten de Melkweg. Dit werd afgeleid uit een effect dat plasmadispersie wordt genoemd. Wanneer radiosignalen een lange afstand door het heelal afleggen, ze komen talloze vrije elektronen tegen die zich in de ruimte tussen de sterren bevinden.

uiteindelijk, de voortplantingssnelheid van radiogolven bij lagere frequenties neemt op karakteristieke wijze af. Bijvoorbeeld, tijdens de eerder genoemde stralingsstoot ontdekt met de Arecibo-telescoop, deze dispersie was drie keer groter dan je zou verwachten van een bron in de Melkweg. Als de bron zich in de melkweg bevond, interstellaire materie zou ongeveer 33% bijdragen aan de Arecibo-bron.

Maar wat is de oorsprong van de radio-uitbarstingen? De astrofysici hebben verschillende scenario's ontworpen, allemaal min of meer exotisch. Velen van hen draaien rond neutronensterren. Dit zijn de overblijfselen van enorme explosies van massieve zonnen als supernova's, slechts 30 km groot. In deze sferen, materie is zo dicht opeengepakt dat op aarde, een theelepel van zijn stof zou ongeveer evenveel wegen als het Zugspitze-massief. De neutronensterren draaien snel om hun as. Sommige hebben uitzonderlijk sterke magnetische velden.

Bijvoorbeeld, snelle radio-uitbarstingen kunnen optreden tijdens een supernova - maar ook tijdens de fusie van twee neutronensterren in een dicht dubbelstersysteem - wanneer de magnetische velden van de twee afzonderlijke sterren instorten. In aanvulling, een neutronenster kan verder instorten tot een zwart gat, een uitbarsting uitzenden.

Deze wetenschappelijke scripts klinken op het eerste gezicht plausibel. Echter, ze hebben één fout:ze voorspellen slechts één radio-uitbarsting tegelijk. "Als de flits werd gegenereerd in een catastrofale gebeurtenis die de bron vernietigt, slechts één burst per bron kan worden verwacht, " zegt Laura Spitler. Inderdaad, In de vroege jaren, er waren altijd enkele uitbraken - tot in 2014 een burst genaamd FRB 121102 online ging. in 2016, Spitler en haar team zagen dit als de eerste "repeater, " een uitbarsting met zich herhalende pulsen. "Dit weerlegde alle modellen die FRB verklaren als het gevolg van een catastrofale gebeurtenis, ' zegt Spitler.

De FRB 121102, ontdekt met de Arecibo-telescoop, werd verder waargenomen door de onderzoekers met de Very Large Array in New Mexico. Na 80 uur meettijd, ze registreerden negen bursts en bepaalden de positie met een nauwkeurigheid van één boogseconde. Op deze positie aan de hemel, er is een permanent uitstralende radiobron; optische beelden tonen een zwak sterrenstelsel op ongeveer drie miljard lichtjaar afstand.

Met een diameter van slechts 13, 000 lichtjaren, dit sterrenstelsel is een van de dwergen; de Melkweg is ongeveer tien keer groter. "Echter, veel nieuwe sterren en misschien zelfs bijzonder grote sterren worden in dit sterrenstelsel geboren. Dit kan een indicatie zijn van de bron van de radio-uitbarstingen, ' zegt Spitler.

De onderzoeker denkt aan pulsars:kosmische vuurtorens die regelmatig radiostraling uitzenden. Daarachter bevinden zich weer snel roterende neutronensterren met sterke magnetische velden. Als de rotatie-as en de as van het magnetische veld van een dergelijk object van elkaar afwijken, een gebundelde radiostraal kan worden geproduceerd. Elke keer dat deze natuurlijke schijnwerper over de aarde strijkt, astronomen meten een korte puls.

De uitbarstingen van de meeste radiopulsars zijn te zwak om op grote afstand te worden gedetecteerd. Dit is niet het geval bij de bijzonder korte en extreem sterke "reuzenpulsen". Een goed voorbeeld van deze klasse van objecten is de krabpulsar, die werd geboren in een supernova-explosie die werd waargenomen in 1054 na Christus. Zijn pulsen zouden zelfs vanuit naburige sterrenstelsels zichtbaar zijn.

"Een veelbelovend model suggereert dat snelle radio-uitbarstingen veel sterker en zeldzamer zijn dan gigantische pulsen van extragalactische neutronensterren vergelijkbaar met de krabpulsar. Of zelfs jongere en energiekere, zoals deze, ", zegt Spitler. "Het thuisstelsel van FRB 121102 past in dit model omdat het de potentie heeft om precies de juiste sterren te produceren om aan het einde van hun leven neutronensterren te worden."

Maar of dit model klopt, staat letterlijk in de sterren geschreven. De verduidelijking wordt er niet eenvoudiger op. Hoe dan ook, de waarnemingen gaan door. Bijvoorbeeld, de radioantennes van het Europese VLBI-netwerk onderzochten in de zomer van 2019 nog een repeater. FRB 180916.J0158+65 vertoonde maar liefst vier stralingsuitbarstingen tijdens de vijf uur durende observatie. Elk duurde minder dan twee milliseconden.

De thuisbasis van deze radio-uitbarsting bevindt zich in een spiraalstelsel op ongeveer 500 miljoen lichtjaar afstand. Dit maakt het de dichtstbijzijnde tot nu toe waargenomen, hoewel deze afstand "astronomisch" lijkt. Het blijkt ook dat er blijkbaar een hoog aantal stergeboorten rond de burst is.

De positie in de melkweg verschilt van die van alle andere bursts die tot nu toe zijn onderzocht. Met andere woorden:blijkbaar de FRB laait op in allerlei kosmische gebieden en diverse omgevingen. "Dit is een van de redenen waarom het nog steeds onduidelijk is of alle bursts hetzelfde brontype hebben of worden gegenereerd door dezelfde fysieke processen, "zegt Spitler. "Het mysterie van hun oorsprong blijft."