Onbekende ultrasnelle radio-uitbarstingen verschijnen in realtime opnieuw

Het Arecibo Observatorium in Puerto Rico, dat zich honderden meters uitstrekt in een gapende omtrek en een bijna lege afdruk op het aardoppervlak achterlaat, lijkt voor een toeschouwer in vogelvlucht hetzelfde uiterlijk te geven als de kraters van de maan voor het menselijk oog, wanneer ze vanaf de aarde worden waargenomen. Aangezien het een van de grootste ter wereld is, is het Arecibo-observatorium ook een van de weinige telescopen die ernaar streeft de weg vrij te maken voor een beter begrip van het grotendeels links-onbekende veld van de extragalactische ruimte. Hoewel het niet zo veel fysieke ruimte in beslag neemt, wekt het Parkes Observatory in Australië (met een bescheiden diameter van 64 meter) ook al bijna tien jaar veel belangstelling op onder de astrofysicigemeenschap. 

Dit is grotendeels te danken aan astrofysicus Duncan Lorimer, die een van de oorspronkelijke onderzoekers van het Parkes Observatory was die een uniek en zeldzaam soort ruimteactiviteit heeft opgegraven: ultrasnelle radio-uitbarstingen die, zoals de gegevens suggereren, afkomstig waren van ver en ver weg. zeer verre locatie buiten onze eigen Melkweg.

Het begon allemaal in 2007, toen Lorimer en zijn team oude gegevens van de telescoop uit 2001 doorzochten en toevallig een willekeurige, enkele en zeer intense radiogolf van een onbekende bron tegenkwamen. Deze enkelvoudige radiogolf, die slechts een milliseconde duurde, straalde meer energie uit dan de zon in een miljoen jaar zou doen. De vreemdheid van deze FRB (snelle radio-uitbarsting) leek alleen maar meer aandacht te trekken toen het team begon te bestuderen waar precies deze krachtige, milliseconden durende gebeurtenis oorspronkelijk vandaan kwam. 

Door een meting van het astronomische neveneffect dat plasmaverspreiding wordt genoemd - een proces dat in wezen bepaalt met hoeveel elektronen radiogolven in contact zijn gekomen op hun pad naar de aardatmosfeer - stelden ze vast dat deze snelle radio-uitbarstingen van ver buiten de grenzen waren gekomen van ons melkwegstelsel. De dispersiemetingen gaven zelfs aan dat de snelle radioflits die in 2011 werd waargenomen, afkomstig was van meer dan een miljard lichtjaar afstand. Om dit in perspectief te plaatsen: ons eigen sterrenstelsel heeft een diameter van slechts 120,000 lichtjaar. Men zag dat deze golven van 5.5 miljard lichtjaar verwijderd kwamen.

Hoe opwindend deze ontdekking destijds ook leek voor de gemeenschap van astrofysici, de meest recente opnames van snelle radio-uitbarstingen, die opnieuw werden gedetecteerd in het Parkes Observatory in Australië, beginnen een ander belangrijk stuk van deze extragalactische puzzel te vullen. Het team in Australië heeft niet alleen een van de slechts zeven snelle radio-uitbarstingen (voor zover wij weten) van de afgelopen 10 jaar opgenomen, ze hebben het evenement zelfs in realtime kunnen vastleggen. Vanwege hun paraatheid was het team in staat om andere telescopen over de hele wereld te waarschuwen om hun focus op het juiste deel van de hemel te richten en aanvullende scans uit te voeren op de bursts om te zien welke (indien aanwezig) golflengten konden worden gedetecteerd. 

Uit deze observaties hebben wetenschappers belangrijke informatie geleerd die ons misschien niet precies vertelt wat of waar de FRB's vandaan komen, maar die in diskrediet brengt wat ze niet zijn. Sommigen zouden beweren dat weten wat iets niet is, net zo belangrijk is als weten wat het is, vooral als je te maken hebt met de potentieel donkere materie, aangezien er veel minder bekend is over dit onderwerp dan enig ander vermogen in de ruimte.

Wanneer er een groot gebrek aan kennis is, zullen er zowel gezonde als absurde wetenschappelijke theorieën ontstaan. Dat is het geval geweest met de mysterieuze radio-uitbarstingen, waar Lorimer heeft voorspeld dat de situatie zich de komende tien jaar alleen maar zal uitbreiden, door te stellen dat "er een tijdje meer theorieën zullen zijn dan individuele gedetecteerde bursts." 

Er is zelfs gehoord dat hij het vermoeden ondersteunt dat deze uitbarstingen zelfs een teken van buitenaardse intelligentie kunnen zijn. Duncan Lorimer, de astrofysicus die het team van het Parkes Observatory leidde en naar wie de FRB's sindsdien zijn vernoemd, hoorde spelen met het idee dat deze golven het resultaat zouden kunnen zijn van een vriendelijke marsman die een ochtend 'hallo' probeerde te morsen. van een ver en ver sterrenstelsel. Lorimer werd tijdens een interview met NPR geciteerd en zei dat "er in de literatuur zelfs discussies zijn geweest over handtekeningen van buitenaardse beschavingen", hoewel hij nog moet bevestigen of hij deze beschuldigingen volledig ondersteunt. 

In feite lijkt de meerderheid van de wetenschappelijke gemeenschap een beetje aarzelend om enig gewicht te hechten aan deze, of wat dan ook, speculaties, aangezien ze precies dat zijn; theorieën zonder enige geluidsisolatie.

Voordat er zelfs maar enige theorieën waren om te betwisten, werd algemeen aangenomen door wetenschappers (tot voor kort) dat de FRB's die Lorimer oorspronkelijk had verzameld uit de gegevens in 2001, een oorzaak en locatie hadden die veel lokaler was in het terrein en zelfs minder origineel. in oorsprong. Hoewel Lorimer en zijn team één exemplaar van een FRB hadden verzameld uit hun gegevens uit 2011, waren er geen andere geregistreerde gevallen van deze radiogolven die werden geproduceerd vanuit de dataset van het Parkes Observatory of andere gelijkgestemde apparaten over de hele wereld. En aangezien wetenschappers erom bekend staan ​​zeer sceptisch te zijn over enig rapport of onderzoek dat zonder enige vorm van bevestiging door een derde partij is opgesteld, werden de Lorimer-uitbarstingen afgeschreven als een toevalstreffer van de technologie die het voor het eerst had ontdekt. Dit vermoeden leek alleen maar toe te nemen toen in 2013 nog eens vier uitbarstingen werden gedetecteerd door de Parkes-telescoop, maar deze keer vertoonden de FRB's eigenschappen die veel ongemakkelijke overeenkomsten vertoonden met een radiostoring waarvan bekend is dat deze van aardse oorsprong is: perytons.

Wetenschappers konden uit de hoge spreidingsmetingen van de Lorimer-uitbarstingen concluderen dat ze uit een astronomisch gebied kwamen. De technische wetenschap achter deze meting, die zal helpen begrijpen waarom deze golven werden aangezien voor perytons, is eigenlijk vrij eenvoudig. Hoe verder een object verwijderd is, hoe meer plasma het moet interageren (dwz geladen ionen), wat vaak resulteert in een verspreid spectrum, wat betekent dat de langzamere frequenties na de snellere zullen arriveren. De ruimte tussen wanneer deze aankomsttijden zijn, geeft typisch een oorsprongsbron aan die zich binnen of buiten de omtrek van ons melkwegstelsel bevindt. Dit type dispersiespectrum komt over het algemeen niet voor bij objecten die in ons sterrenstelsel worden gevonden, met uitzondering van het ongebruikelijke geval van perytonen. Hoewel ze de spot drijven met het gedrag van een bron die afkomstig is uit de extragalactische ruimte, zijn perytons in feite van aardse oorsprong en zijn, net als de Lorimer-uitbarstingen, alleen waargenomen door het Parkes Observatory. 

Je kunt nu beginnen te zien hoe de wetenschappers die oorspronkelijk voorstelden dat de bron van de FRB's van hemelse oorsprong zou zijn, door hun eigen technologie ongedaan begonnen te worden, een simpele fout die alleen kan worden toegeschreven aan een gebrek aan diversiteit binnen hun bemonsteringen. Ongelovigen en nee-zeggers werden al snel steeds aarzelender om deze golven een extragalactische status toe te kennen, zelfs een unieke gebeurtenis, totdat ze waarnemingen van deze golven vanaf een andere telescoop op een andere locatie hadden bevestigd. Lorimer was het er zelfs mee eens dat zijn bevindingen pas de wetenschappelijke legitimiteit zouden krijgen die de gemeenschap eist als bevestiging van een ander observatorium werd vastgelegd met "verschillende groepen [en], andere apparatuur".

In november 2012 kregen de wanhopige gebeden van Lorimer en andere onderzoekers die geloofden dat deze FRB's van buiten ons sterrenstelsel kwamen hun antwoord. FRB12110, een snelle radio-uitbarsting van dezelfde soort die in Australië is gemeld, werd gedetecteerd op het Arecibo-observatorium in Puerto Rico. De afstand tussen Puerto Rico en Australië - ongeveer 17,000 kilometer - is precies het soort ruimte dat onderzoekers hoopten te creëren tussen waarnemingen van FRB's. Ze konden nu bevestigen dat deze buitenaardse golflengten geen anomalie waren van de Parkes-telescoop of de locatie ervan.

Nu deze FRB's hun legitimiteit binnen de studie van de astrofysica hebben bewezen, is de volgende stap om erachter te komen waar deze uitbarstingen eigenlijk vandaan komen en wat ze veroorzaakt. Testen met de SWIFT-telescoop bevestigden dat er 2 röntgenbronnen aanwezig waren in de richting van de FRB, maar verder werden er geen andere golflengten gedetecteerd. Door geen enkele andere vorm van activiteit in het spectrum van de andere golflengten te detecteren, konden wetenschappers vele andere strijdende theorieën uitsluiten van geldige verklaringen voor de oorsprong van de FRB. 

Behalve dat ze deze uitbarstingen niet op een andere golflengte waarnamen, ontdekten ze dat de FRB's circulair gepolariseerd waren in plaats van lineair, wat aangeeft dat ze ook in de aanwezigheid van een krachtig magnetisch veld moeten zijn. Door het proces van eliminatie hebben wetenschappers de mogelijke bronnen van deze uitbarstingen kunnen opsplitsen in drie categorieën: instortende zwarte gaten (nu bekend als blitzars), gigantische fakkels geproduceerd door magnetars (neutronensterren met een hoog magnetisch veld), of dat ze zijn het resultaat van botsingen tussen neutronensterren en zwarte gaten. Alle drie de theorieën hebben het potentieel om op dit moment geldig te zijn, omdat de informatie die we niet weten over deze krachtige uitbarstingen nog steeds zwaarder weegt dan de kennis die we wel hebben gecatalogiseerd.