frb

Repeterende ‘snelle radioflits’ uit een spiraalstelsel vergroot het mysterie over de oorsprong van deze signalen

Published: Mon, 06/01/2020
frb

Telescopen van het European VLBI Network (EVN) hebben een repeterende fast radio burst (FRB) waargenomen in een spiraalstelsel zoals het onze. De FRB is de dichtstbijzijnde die ooit is gelokaliseerd en is aangetroffen in een omgeving die radicaal afwijkt van eerdere gevallen. Door deze ontdekking moeten wetenschappers hun ideeën over de oorsprong van dit geheimzinnige extragalactische verschijnsel opnieuw bijstellen.

Een van de grootste astronomische raadsels is de vraag waar de korte, hevige uitbarstingen van radiostraling vandaan komen die bekendstaan als fast radio bursts (FRBs) oftewel ‘snelle radioflitsen’. Hoewel deze uitbarstingen maar een duizendste van een seconde duren, zijn er tot nu toe al honderden van gedetecteerd. Maar slechts van vier FRBs is de exacte bron bekend.

In 2016 werd vastgesteld dat een van deze vier gelokaliseerde bronnen zich op onvoorspelbare wijze herhaalde. De betreffende radioflitsen kwamen steeds uit hetzelfde stukje hemel. Sindsdien maken onderzoekers onderscheid tussen FRBs waarvan slechts één uitbarsting is waargenomen (‘niet-repeterende’) en die waarvan meerdere radioflitsen zijn geregistreerd (‘repeterende’).

De meervoudige flitsen die we van de eerste repeterende FRB hebben gezien, kwamen voort uit heel specifieke en extreme omstandigheden in een heel klein (dwerg)sterrenstelsel’, zegt Benito Marcote van het Joint Institute for VLBI ERIC en hoofdauteur van het huidige onderzoek. ‘Die ontdekking vormde het eerste stukje van de puzzel, maar riep meer vragen op dan zij beantwoordde, zoals de vraag of er een fundamenteel verschil bestaat tussen repeterende en niet-repeterende FRBs. En nu hebben we een tweede repeterende FRB gelokaliseerd, die onze eerdere ideeën over wat de bron van deze radioflitsen kan zijn in twijfel trekt.

frb

Op 19 juni 2019 deden acht telescopen van het European VLBI Network (EVN) gelijktijdige waarnemingen van een radiobron die bekendstaat als FRB 180916.J0158+65. Deze bron was al in 2018 ontdekt met de CHIME-telescoop in Canada, en dat stelde het team onder leiding van Marcote in staat om met het EVN met zeer hoge resolutie naar FRB 180916.J0158+65 te kijken. In de loop van vijf uur detecteerden de onderzoekers vier radioflitsen die stuk voor stuk minder dan twee duizendsten van een seconde duurden. De hoge resolutie werd bereikt door radiotelescopen die verspreid over de wereld staan opgesteld met elkaar te combineren. Dankzij deze techniek, die Very Long Baseline Interferometry (VLBI) wordt genoemd, kon worden vastgesteld dat de radioflitsen allemaal afkomstig waren uit een slechts ongeveer zeven lichtjaar groot gebied. Deze lokalisatie is vergelijkbaar met het vanaf de aarde opsporen van een mens op de maan.

Met behulp van deze locatie kon het team waarnemingen doen met een van de grootste optische telescopen ter wereld, de 8-meter Gemini North op de Mauna Kea (Hawaï). Door de omgeving van de bron te onderzoeken kon worden vastgesteld dat de radioflitsen afkomstig waren uit een spiraalstelsel (SDSS J015800.28+654253.0 geheten) dat 500 miljoen lichtjaar van de aarde verwijderd is, en specifiek uit een gebied in dat stelsel waar veel stervorming plaatsvindt.

frb

De gevonden locatie is compleet anders dan die van de eerder gelokaliseerde repeterende FRB, maar verschilt ook van alle andere onderzochte FRBs’, legt Kenzie Nimmo, promovendus aan de Universiteit van Amsterdam, uit. ‘De verschillen tussen repeterende en niet-repeterende snelle radioflitsen zijn dus minder duidelijk, en we denken nu dat deze verschijnselen niet gebonden zijn aan een specifiek type sterrenstelsel of omgeving. Het zou zomaar kunnen zijn dat FRBs op een grote verscheidenheid aan locaties in het heelal kunnen optreden en alleen specifieke omstandigheden vereisen om waarneembaar te zijn.

Hoewel het huidige onderzoek eerdere aannames in twijfel trekt, is deze FRB de meest nabije die ooit is waargenomen. Dat stelt astronomen in de gelegenheid om dit verschijnsel gedetailleerder dan ooit te onderzoeken.

We hopen dat verder onderzoek duidelijk zal maken onder welke omstandigheden deze geheimzinnige flitsen ontstaan. We streven ernaar om meer FRBs nauwkeurig te lokaliseren en uiteindelijk hun ontstaan te begrijpen’, besluit Jason Hessels, corresponderend auteur van het onderzoek, van het Nederlands Instituut voor Radioastronomie (ASTRON) en de Universiteit van Amsterdam.


Publicatie

B. Marcote, K. Nimmo, J. W. T. Hessels, S. P. Tendulkar, C. G. Bassa, Z. Paragi, A. Keimpema, M. Bhardwaj, R. Karuppusamy, V. M. Kaspi, C. J. Law, D. Michilli, K. Aggarwal, B. Andersen, A. M. Archibald, K. Bandura, G. C. Bower, P. J. Boyle, C. Brar, S. Burke-Spolaor, B. J. Butler, T. Cassanelli, P. Chawla, P. Demorest, M. Dobbs, E. Fonseca, U. Giri, D. C. Good, K. Gourdji, A. Josephy, A. Yu. Kirichenko, F. Kirsten, T. L. Landecker, D. Lang, T. J.W. Lazio, D. Z. Li, H.-H. Lin, J. D. Linford, K. Masui, J. Mena-Parra, A. Naidu, C. Ng, C. Patel, U.-L. Pen, Z. Pleunis, M. Rafiei-Ravandi, M. Rahman, A. Renard, P. Scholz, S. R. Siegel, K. M. Smith, I. H. Stairs, K. Vanderlinde & A. V. Zwaniga. 2020. A repeating fast radio burst source localised to a nearby spiral galaxy. Nature.

https://doi.org/10.1038/s41586-019-1866-z
 

Film - A repeating Fast Radio Burst from a Spiral Galax: https://youtu.be/eKo-Jx3l418


Eerste afbeelding en banner afbeelding:

Bijschrift: Artistieke impressie van de lokalisatie van Fast Radio Burst (FRB) 180916.J0158 + 65 (a.k.a. "R3") in zijn gaststerrenstelsel, SDSS J015800.28 + 654253.0. De afbeelding van het gaststerrenstelsel is gebaseerd op echte waarnemingen met behulp van de Gemini-North telescoop bovenop Mauna Kea in Hawaii. De FRB afkomstig uit het sterrenstelsel is gebaseerd op echte gegevens die zijn vastgelegd met de 100-meter Effelsberg-radiotelescoop in Duitsland. De 8 radio schotels die worden afgebeeld, maken deel uit van het European Very-long-baseline-interferometry Network (EVN). Dit wereldwijde netwerk van radiotelescopen werd gebruikt om de locatie van de FRB te bepalen in een stervormende regio in het gaststerrenstelsel. De afgebeelde telescoopkoepel is die van de Gemini-North optische telescoop, die het gaststerrenstelsel observeerde om zijn roodverschuiving te bepalen, wat aangeeft wat de afstand is. 

Credit afbeelding: Danielle Futselaar (artsource.nl)

Tweede afbeelding:

Bijschrift: Afbeelding van SDSS J015800.28 + 654253.0, het gaststerrenstelsel van Fast Radio Burst (FRB) 180916.J0158 + 65 (ook bekend als "R3") - geobserveerd met de Gemini-North telescoop van 8 meter. Afbeeldingen verkregen in SDSS g ', r' en z’ filters worden respectievelijk gebruikt voor de blauwe, groene en rode kleuren. De positie van de FRB in de spiraalvormige arm van het melkwegstelsel wordt aangeduid door witte markeringsstreepjes.

Credit afbeelding: Shriharsh Tendulkar / Gemini Observatory