Astronomen ontdekken de verste snelle radio-uitbarsting tot nu toe
Snelle radio-uitbarstingen (FRB’s) zijn milliseconden durende pulsen van radio-emissie afkomstig van extragalactische bronnen. Een internationaal team van astronomen heeft nu een nieuwe FRB gedetecteerd en de bron ervan gelokaliseerd in een groep van twee of drie samensmeltende sterrenstelsels met een roodverschuiving van ongeveer 1, meer dan halverwege (8 miljard jaar geleden) tot de Oerknal. Gelabeld FRB 20220610A is de uitbarsting ongewoon helder en daagt het modellen van het FRB-emissiemechanisme uit.
FRB’s (Fast Radio Burst) zijn pulsen van radio-emissie afkomstig van verre extragalactische bronnen.
Hoewel de astrofysische processen die FRB’s veroorzaken nog niet volledig worden begrepen, kunnen de signalen die ze produceren worden gebruikt om informatie af te leiden over de kosmische omgevingen waar ze doorheen reizen terwijl ze door het heelal reizen, inclusief de aard van hun sterrenstelsels van herkomst en de distributie van plasma in het intergalactische medium.
Eerdere studies hebben aangetoond dat FRB’s die zijn gelokaliseerd in sterrenstelsels met verschillende roodverschuivingen, een positieve correlatie vertonen tussen de extragalactische dispersiemaat, de dichtheid van fotonen waar het radiosignaal doorheen ging toen het door het intergalactische medium trok, en de roodverschuiving van het gastheerstelsel – een maatstaf die bekend staat als de Mcquart-relatie.
Deze relatie is echter alleen gemeten met behulp van geïdentificeerde FRB-gaststelsels met nabijgelegen roodverschuivingen.
FRB 20220610A werd in juni 2022 ontdekt met behulp van de ASKAP-radiotelescoop in Australië.
“Met behulp van de reeks schotels van ASKAP konden we precies bepalen waar de uitbarsting vandaan kwam”, zegt Dr. Stuart Ryder, astronoom aan de Macquarie Universiteit.
Vervolgens werd de Very Large Telescope (VLT) van de ESO gebruikt om naar het bronstelsel te zoeken, waarbij men ontdekte dat het ouder en verder weg was dan welke andere tot nu toe gevonden FRB-bron ook, en waarschijnlijk binnen een kleine groep samensmeltende sterrenstelsels lag.
De ontdekking bevestigt dat FRB’s kunnen worden gebruikt om de “ontbrekende” materie tussen sterrenstelsels te meten, wat een nieuwe manier biedt om het heelal te “wegen”.
De huidige methodes voor het schatten van de massa van het heelal geven tegenstrijdige antwoorden en dagen het standaardmodel van de kosmologie uit.
“Als we de hoeveelheid normaal materie in het heelal – de atomen waaruit we allemaal zijn gemaakt – optellen, ontdekken we dat meer dan de helft van wat er vandaag de dag zou moeten zijn, ontbreekt”, aldus professor Ryan Shannon van de Swinburn University of Technology.
Men denkt dat de ontbrekende materie zich in de ruimte tussen sterrenstelsels verbergt, maar het kan zo heet en diffuus zijn dat het met normale technieken onmogelijk te zien is.
FRB’s voelen dit geïoniseerde materiaal. Zelfs in een bijna volkomen lege ruimte kunnen ze alle elektronen “zien”, en daardoor kunnen we meten hoeveel materiaal zich tussen de sterrenstelsels bevindt.
Het vinden van verre FRB’s is de sleutel tot het nauwkeurig meten van de ontbrekende materie in het heelal, zoals de Australische astronoom Jean-Pierre Macquart in 2020 heeft aangetoond.
“Macquart liet zien dat hoe verder weg een snelle radio-uitbarsting zich bevindt, hoe meer diffuus gas er tussen de sterrenstelsels zichtbaar wordt. Dit staat nu bekend als de Macquart-relatie. Enkele recente snelle radio-uitbarstingen leken deze relatie te verbreken”, aldus Dr. Ryder.
De nieuwe metingen van het onderzoeksteam bevestigen dat de Macquart-relatie stand houdt tot voorbij de helft van het bekende heelal.
Hoewel astronomen nog steeds niet weten wat deze enorme uitbarstingen van energie veroorzaakt wordt wel bevestigd dat snelle radio-uitbarstingen veel voorkomende gebeurtenissen zijn in het heelal en dat ze gebruikt kunnen worden om materie tussen sterrenstelsels te detecteren en de structuur van het heelal beter te begrijpen.
Het artikel van de onderzoekers is in het tijdschrift Science gepubliceerd.
Artikel: S.D. Ryder et al. 2023. A luminous fast radio burst that probes the Universe at redshift 1. Science 382: 294-299; doi: 10.1126/science.adf2678
Eerste publicatie: 22 oktober 2023
Bron: sci-news
