Krachtige radiopulsen die diep in de kosmos komen, kunnen worden gebruikt om verborgen poelen van gas te bestuderen die zich in nabije sterrenstelsels bevinden, volgens een nieuwe studie die verschijnt in het tijdschrift Nature Astronomy .

Zogenaamde snelle radio-uitbarstingen, of FRB's, zijn pulsen van radiogolven die doorgaans miljoenen tot miljarden lichtjaren verwijderd zijn (radiogolven zijn elektromagnetische straling zoals het licht dat we met onze ogen zien, maar hebben langere golflengten en frequenties). De eerste FRB werd ontdekt in 2007 en sindsdien zijn er nog honderden gevonden. In 2020 ontdekten Caltech's STARE2-instrument (Survey for Transient Astronomical Radio Emission 2) en Canada's CHIME (Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment) een enorme FRB die afging in ons eigen Melkwegstelsel. Die eerdere resultaten hielpen de theorie te bevestigen dat de energetische gebeurtenissen hoogstwaarschijnlijk afkomstig zijn van dode, gemagnetiseerde sterren die magnetars worden genoemd.

Naarmate er steeds meer FRB's binnenkomen, vragen onderzoekers zich af hoe ze kunnen worden gebruikt om het gas te bestuderen dat tussen ons en de bursts ligt. In het bijzonder zouden ze de FRB's willen gebruiken om halo's van diffuus gas rond sterrenstelsels te onderzoeken. Terwijl de radiopulsen naar de aarde reizen, wordt verwacht dat het gas dat de sterrenstelsels omhult, de golven zal vertragen en de radiofrequenties zal verspreiden. In de nieuwe studie keken de onderzoekers naar een steekproef van 474 verre FRB's gedetecteerd door CHIME, die de meeste FRB's tot nu toe heeft ontdekt, en toonden aan dat de subset van twee dozijn FRB's die door galactische halo's gingen, inderdaad meer werden vertraagd dan niet- kruisende FRB's.

"Onze studie toont aan dat FRB's kunnen fungeren als spiesen van alle materie tussen onze radiotelescopen en de bron van de radiogolven", zegt hoofdauteur Liam Connor, de Tolman Postdoctoral Scholar Research Associate in Astronomy, die samenwerkt met assistent-professor astronomie en co-auteur van de studie, Vikram Ravi.

"We hebben snelle radioflitsen gebruikt om licht door de halo's van sterrenstelsels in de buurt van de Melkweg te laten schijnen en hun verborgen materiaal te meten", zegt Connor.

De studie meldt ook dat er meer materie rond de sterrenstelsels is gevonden dan verwacht, met name ongeveer twee keer zoveel gas als theoretische modellen voorspelden.

Alle sterrenstelsels zijn omgeven en gevoed door enorme poelen van gas waaruit ze zijn geboren. Het gas is echter erg dun en moeilijk te detecteren. "Deze gasreservoirs zijn enorm. Als het menselijk oog de bolvormige halo zou kunnen zien die het nabijgelegen Andromeda-sterrenstelsel omringt, zou de halo duizend keer groter lijken dan de maan", zegt Connor.

Onderzoekers hebben verschillende technieken ontwikkeld om de verborgen halo's te bestuderen. Zo ontwikkelden Caltech-hoogleraar natuurkunde Christopher Martin en zijn team een ​​instrument bij het W.M. Keck Observatory, de Keck Cosmic Webb Imager (KCWI), dat de filamenten van gas kan onderzoeken die vanuit de halo's naar sterrenstelsels stromen.

Met deze nieuwe FRB-methode kunnen astronomen de totale hoeveelheid materiaal in de halo's meten, wat zal helpen een beeld te vormen van hoe sterrenstelsels groeien en evolueren in de loop van de kosmische tijd.

"Dit is nog maar het begin", zegt Ravi. "Naarmate we meer FRB's ontdekken, kunnen onze technieken worden toegepast om individuele halo's van verschillende groottes en in verschillende omgevingen te bestuderen, waarbij het onopgeloste probleem wordt aangepakt van hoe materie in het universum wordt verdeeld."

In de toekomst zullen de FRB-ontdekkingen naar verwachting blijven binnenstromen. Caltech's 110-dish Deep Synoptic Array, of DSA-110, heeft al verschillende FRB's gedetecteerd en hun gastheerstelsels geïdentificeerd. Dit project wordt gefinancierd door de National Science Foundation (NSF) en bevindt zich in Caltech's Owen Valley Radio Observatory in de buurt van Bishop, Californië. In de komende jaren hebben Caltech-onderzoekers plannen om een ​​nog grotere reeks te bouwen, de DSA-2000, die 2000 schotels zal bevatten en het krachtigste radio-observatorium ooit zal zijn. De DSA-2000, die momenteel wordt ontworpen met financiering van Schmidt Futures en de NSF, zal de bron van duizenden FRB's per jaar detecteren en identificeren.

The Nature Astronomy is getiteld "De waargenomen impact van halogas op snelle radioflitsen." + Verder verkennen

Nieuw ontdekte snelle radio-uitbarstingen dagen uit wat astronomen weten over deze krachtige astronomische verschijnselen