Søgningen efter kilden til et mystisk hurtigt radioudbrud kommer relativt tæt på hjemmet

Hurtige radioudbrud (FRB'er) er netop det - enorme eksplosioner af radiobølger fra rummet, der kun varer en brøkdel af et sekund. Dette gør det til en stor udfordring at finde deres kilde.

Vores team opdagede for nylig 20 nye FRB'er ved hjælp af CSIRO's Australian Square Kilometer Array Pathfinder i den vestlige australske outback, næsten en fordobling af det kendte antal FRB'er.

I opfølgende forskning, offentliggjort i dag i The Astrofysiske tidsskriftsbreve , vi har taget en af ​​disse nye detektioner - kendt som FRB 171020 (den dag, radiobølgerne ankom til Jorden:20. oktober, 2017) – og indsnævrede placeringen til en galakse tæt på vores egen.

Dette er den nærmeste FRB, der er opdaget (indtil videre), men vi ved stadig ikke, hvad der forårsager disse mystiske radioudbrud, der kan indeholde mere energi, end vores sol producerer i årtier.

Bølger i rummet

Når radiobølger rejser gennem universet, passerer de gennem andre galakser og vores egen Mælkevej, før de ankommer til vores teleskoper.

De længere radiobølgelængder bremses mere end de kortere bølgelængder, hvilket betyder, at der er en lille forsinkelse i ankomsttiden for længere bølgelængder.

Denne forskel i ankomsttider kaldes spredningsmålet og angiver mængden af ​​stof, radioemissionen har rejst igennem.

FRB 171020 har det laveste spredningsmål af nogen FRB fundet til dato, hvilket betyder, at den ikke har rejst fra halvvejs på tværs af universet som de fleste andre FRB'er, der er opdaget indtil videre. Det betyder, at det stammer fra relativt nærliggende (efter astronomiske standarder).

Ved at bruge modeller for stoffets fordeling i universet kan vi sætte en hård grænse for, hvor langt radiosignalet har rejst. For denne særlige FRB, vi vurderer, at det ikke kunne stamme fra længere end en milliard lysår væk, og sandsynligvis skete meget tættere på. (Vores Mælkevejs galakse er omkring 100, 000 lysår på tværs.)

Denne afstandsgrænse, kombineret med det himmelområde, vi ved, at FRB kom fra (et område på en halv kvadratgrad - eller omkring to fuldmåner på tværs) indsnævrer søgevolumenet enormt for at lede efter værtsgalaksen.

Lukker ind

Et område på himlen på denne størrelse indeholder typisk hundredvis af galakser. Vi brugte gigantiske optiske teleskoper i Chile – inklusive det passende navngivne Very Large Telescope og Gemini South – til at udlede afstande til disse galakser ved enten at måle deres rødforskydninger direkte, eller ved at bruge deres optiske farver til at estimere deres afstand.

Dette gav os mulighed for drastisk at reducere antallet af mulige galakser inden for afstandsgrænsen til kun 16.

Langt det nærmeste, og vi tror mest sandsynligt at være vært for FRB, er en nærliggende spiralgalakse kaldet ESO 601-G036. Dette er 120 millioner lysår væk - hvilket gør denne FRB-vært til næsten vores næste nabo.

Det, der er særligt slående ved denne galakse, er, at den deler mange lignende træk som den eneste galakse, der vides at producere FRB'er:FRB 121102.

Denne FRB er også kendt som den gentagende FRB på grund af dens – indtil videre unikke – egenskab ved at producere flere bursts. Dette hjalp astronomer med at lokalisere den til en lille galakse omkring mere end 3 milliarder lysår væk.

ESO 601-G036 er ens i størrelse, og danner nye stjerner i omtrent samme hastighed, som værtsgalaksen for den gentagende FRB.

Men der er et spændende træk ved den gentagende FRB, som vi ikke ser i ESO 601-G036.

Andre emissioner

Ud over gentagne udbrud af radioemission, den gentagne FRB udsender konstant lavere energi radioemission.

Ved at bruge CSIRO's Australia Telescope Compact Array (ATCA) i Narrabri, NSW, vi har søgt efter denne vedvarende radioemission i ESO 601-G036. Hvis det var noget som repeaterens galakse, den burde have en blomstrende lysstærk radiokilde i sig. Vi så intet.

Ikke alene fandt vi ud af, at ESO 601-G036 ikke har nogen vedvarende radioemission, men der er ingen andre galakser i vores søgevolumen, der viser egenskaber, der ligner dem, der ses i den gentagende FRB.

Dette peger på muligheden for, at der er forskellige typer hurtige radioudbrud, som endda kan have forskellig oprindelse.

At finde de galakser, som FRB'er stammer fra, er et stort skridt i retning af at løse mysteriet om, hvad der producerer disse ekstreme udbrud. De fleste FRB'er rejser meget længere afstande, så at finde en så tæt på Jorden giver os mulighed for at studere miljøerne i FRB'er i hidtil usete detaljer.

Jagten på mere

Desværre, vi kan ikke med absolut sikkerhed sige, at ESO 601-G036 er den galakse, som FRB 171020 kom fra.

Den næste store forhindring for at forstå, hvad der forårsager FRB'er, er at udpege flere af dem. Hvis vi kan gøre det, vil vi være i stand til at finde ud af, ikke kun præcis hvilken galakse en FRB fandt sted i, men selv hvor i galaksen det fandt sted.

Hvis FRB'er forekommer i galaksernes centrale kerner, dette kunne måske pege på sorte huller som deres kilde. Eller foretrækker de udkanten af ​​galakser? Eller områder, hvor der for nylig er dannet en masse nye stjerner? Der er stadig så mange ubekendte om FRB'er.

Adskillige radioteleskoper rundt om i verden igangsætter systemer til at lokalisere udbrud. Vores undersøgelse har vist, at vi ved at kombinere observationer fra radio- og optiske teleskoper vil være i stand til at male et komplet billede af FRB-værtsgalakser, og endelig være i stand til at bestemme, hvad der forårsager disse FRB'er.

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons-licens. Læs den originale artikel.