Snelle radio-uitbarstingen – intense flitsen van radio-energie uit de ruimte in milliseconden – hebben astronomen voor een raadsel gesteld sinds ze voor het eerst werden ontdekt in 2007. Een enkele uitbarsting kan in zijn korte leven evenveel energie uitzenden als de zon in een paar dagen.
De overgrote meerderheid van de kortstondige pulsen vindt zijn oorsprong buiten ons Melkwegstelsel. We weten niet wat de meeste van hen produceert, of hoe.
In nieuw onderzoek gepubliceerd in Wetenschapwe observeerden een terugkerende snelle radioflits gedurende meer dan een jaar en ontdekten tekenen dat deze omgeven is door een sterk maar zeer variabel magnetisch veld.
Onze resultaten suggereren dat de bron van deze kosmische explosie een binair systeem kan zijn dat bestaat uit een neutronenster die wervelt door winden van dicht, gemagnetiseerd plasma geproduceerd door een massieve begeleidende ster of zelfs een zwart gat.
Een snelle radio-uitbarsting die zich blijft herhalen
De terugkerende uitbarsting die bekend staat als FRB 20190520B werd in 2022 ontdekt door astronomen bij de Five Hundred Meter Spherical Radio Telescope (FAST) in China. Herhaalde snelle radio-uitbarstingen zijn zeldzaam, maar FRB 20190520B is de zeldzaamste van allemaal: het is de enige die nooit rust en een paar keer per uur radio-uitbarstingen produceert, soms op meerdere radiofrequenties.
Nadat dit intrigerende object voor het eerst was gevonden, volgden astronomen snel de oorspronkelijke waarneming op met behulp van andere radiogolflengten.
Verder onderzoek toonde aan dat FRB 20190520B zich in een extreem dichte omgeving bevindt in een dwergstelsel op 3,9 miljard lichtjaar afstand. Er is ook materiaal rond de FRB-bron dat sterke, aanhoudende radio-emissies produceert.
Dit heeft geleid tot de suggestie dat de bron van de explosie een jonge neutronenster in een complexe omgeving is.
Sterke magnetische velden
Wat kunnen we nog meer leren over dit intergalactische vuurwerk en zijn omgeving? We hebben waarnemingen gedaan van FRB 20190520B met behulp van CSIRO’s Parkes Radio Telescope, Murriyang, New South Wales, en de Green Bank Telescope in de Verenigde Staten.
Tot onze verbazing bleek FRB 20190520B sterke signalen te produceren bij relatief hoge radiofrequenties. Deze hoogfrequente signalen bleken sterk gepolariseerd te zijn – wat betekent dat de elektromagnetische golven veel sterker in de ene richting “rimpelen” dan in de andere.
We ontdekten dat de richting van deze polarisatie verandert bij verschillende frequenties. Meten hoeveel het verandert, vertelt ons over de sterkte van het magnetische veld waar het signaal doorheen is gegaan.
Het blijkt dat deze polarisatiemaatregel suggereert dat de omgeving rond FRB 20190520B sterk gemagnetiseerd is. En wat meer is, de sterkte van het magnetische veld leek te variëren gedurende de 16 maanden dat we de bron observeerden – en keerde zelfs twee keer volledig om.
Deze verandering in de richting van het magnetische veld rond een snelle radioflits is nog nooit eerder waargenomen.
Het plaatje compleet maken
Wat zegt dit ons over FRB 20190520B? De meest populaire theorieën om recente waarnemingen van herhaalde snelle radioflitsen te verklaren, hebben betrekking op binaire systemen bestaande uit een neutronenster en een andere massieve ster of een zwart gat.
Hoewel we andere hypothesen nog niet kunnen uitsluiten, zijn onze resultaten in het voordeel van het massieve sterscenario.
Van massieve sterren is bekend dat ze sterke stellaire winden hebben met georganiseerde magnetische velden eromheen. Als de bron van de uitbarstingen in en uit het stellaire windgebied zou bewegen terwijl het door zijn baan reist, zouden we verwachten dat de waargenomen richting van het magnetische veld omkeert.
De tijdschaal van de magnetische veldomkering, de gemeten variabiliteit in de sterkte van het veldeffect en het dichte plasma rondom de burst-bron passen in dit beeld.
Wat is het volgende?
Onze waarnemingen kunnen cruciaal bewijs leveren ter ondersteuning van de hypothese dat de bronnen van terugkerende snelle radioflitsen een enorme metgezel hebben die in staat is om sterk gemagnetiseerd plasma te produceren.
Wat nog belangrijker is, de binaire hypothese geeft ons een voorspelling over de toekomst. Indien correct, zouden veranderingen in de polarisatie van radiosignalen van FRB 20190520B gedurende langere tijd moeten toenemen en afnemen.
Dus we gaan kijken. Toekomstige waarnemingen met Murriyang en de Green Bank Telescope zullen uitwijzen of FRB 20190520B echt in een binair systeem zit – of dat het heelal ons opnieuw zal verrassen.
Shi Dai, ARC DECRA Fellow, Universiteit van West-Sydney. Di Li, professor, Nationale Astronomische Observatoria, Chinese Academie van Wetenschappen. Miroslav Filipovic, Professor, University of Western Sydney en Reshma Anna-Thomas, PhD-kandidaat Afdeling Natuurkunde en Sterrenkunde, West Virginia University
Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanuit The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees het originele artikel.
