Hvordan vi lukkede ind for placeringen af ​​et hurtigt radioudbrud i en galakse langt, langt væk

Astronomer har brugt de sidste dusin år på at jage efter hurtige radioudbrud (FRB'er) - glimt af radiobølger, der kommer fra det ydre rum og varer kun millisekunder. Og efter et dusin års arbejde ved vi stadig ikke præcis, hvad der forårsager dem, kun at det må være noget meget stærkt, da de tydeligvis har rejst langt (milliarder af lysår).

FRB'er er svære at studere, fordi de er uforudsigelige, svært at opdage, og når du finder et, har du brug for en speciel slags teleskop for at få den rigtige opløsning til at finde ud af, hvilken galakse det kom fra.

De fleste FRB'er vises kun én gang, selvom et par procent af dem er "repeatere", der dukker op igen på det samme sted på himlen (dog ikke i noget regulært mønster).

I forskning offentliggjort i denne uge online i Videnskab , det er lykkedes os at lokalisere hjemmegalaksen for en engangs-FRB – første gang nogen har gjort dette. I 2017, et andet hold bestemte hjemmegalaksen for en repeater, men det er (relativt) nemt arbejde:det gentager, så du får en chance for at pege andre teleskoper mod det sted på himlen. Vores udfordring var meget sværere.

Vores FRB hedder 180924. Vi fandt ud af, at den stammede fra en galakse med det iørefaldende navn DES J214425.25–405400.81, som er omkring 4 milliarder lysår væk i stjernebilledet Grus (tranen).

Så hvordan gjorde vi det?

I nogle år har vi brugt CSIROs nyeste teleskop, Australian Square Kilometer Array Pathfinder (ASKAP), at finde en del hurtige radioudbrud.

Men i de sidste par måneder har vi konfigureret vores nye dræber-app, en "live action replay", der ville lade os lokalisere en FRB for første gang.

En af os (Shivani) arbejdede sent en nat, studerer en tidligere opdaget FRB og overvåger også de igangværende ASKAP-observationer. Omkring kl. 1 lagde hun mærke til, at ASKAPs software var holdt op med at virke, og ASKAP registrerede ingen data. Hun genstartede softwaren og gik i seng.

Næste morgen vågnede Shivani, tjekkede hendes indbakke, og så ASKAP havde sendt hende en dejlig besked:den havde fundet en FRB!

Men det betød mere end det:vi vidste, at vores nye live action-replay havde fungeret, og vi ville endelig være i stand til at finde ud af dette FRB's hjem.

Keith så også ASKAPs besked, og løb jublende gennem sit hus, vække sine børn (som var lige så glade som han, efter at have gennemlevet deres fars søgen efter FRB'er fra dag ét).

Derefter fulgte et ti dages vanvid med databehandling, kodning, kontrol og dobbeltkontrol. Vi ville stoppe ved intet mindre end navnet, adresse og telefonnummer på denne burst.

Vi delte vores team op i to grupper, der arbejdede uafhængigt. Da det blev tid til det sidste tjek, vi lagde to billeder oven på hinanden, og de blev enige. De to grupper havde lokaliseret denne FRB til nøjagtig den samme del af himlen. Vi havde bestemt dens position inden for størrelsen af ​​en galakse. Hvis der var en galakse der, vi ville kende FRB's hjem.

Hjem kære hjem

Vi søgte i et arkiv af optiske billeder og fandt hurtigt en galakse på det rigtige sted. Så underrettede vi vores samarbejdspartnere rundt om i verden, som havde ventet på at udløse teleskoper, da vi gav dem en galakse at se på.

De brugte tre af de største optiske teleskoper i verden - Keck, Gemini syd, og European Southern Observatory's Very Large Telescope - for at lave et detaljeret billede af galaksen og tage spektre (som giver os dens afstand).

Da data kom ind, alt var en overraskelse. Den eneste anden "hjemme"-galakse, vi skulle sammenligne den med, var repeaterens. Vores FRB's galakse var 1, 000 gange større, og indeholdt meget ældre stjerner.

Hvad mere er, vores FRB kom ikke fra centrum af galaksen, som nogle astronomer havde forventet, men fra dens udkant (eller i det mindste dens forstæder). I det mindste, det betyder, at vores FRB ikke blev produceret af et gigantisk sort hul i galaksens centrum (en af ​​de mange ideer, der er blevet tilbudt).

Selv med blot et udsnit af to, vi kan sige, at FRB'er har forskellige hjemmegalakser.

En kosmologisk guldgrube

Hvad mere er, nu kan vi finde ud af, hvor udbruddene kommer fra, vi kan bruge dem som værktøjer.

FRB'er interagerer med stof, når de rejser gennem rummet og ændres af alle disse møder. Vi kan "læse" disse ændringer, kombinere dem med hvor langt FRB'erne er kommet fra, og regne ud, hvor meget stof de har mødt.

Vi håber, at dette vil afdække det såkaldte "manglende stof", som astronomer har bekymret sig over i årevis. Dette er ikke det berygtede "mørke stof" (hvis natur vi ikke kender), men bare løbe-af-the-mill baryonisk stof, som vi mener burde være i rummet, men som endnu ikke har været i stand til at opdage særlig godt. Langt om længe vil vi være i stand til at rydde op i vores kosmiske regnskab.

Hvad er der i vente?

Den næste opgave er at lokalisere mange FRB'er for at opnå nok til at forstå deres kosmiske udvikling, hvilken type galakser de kommer fra og i sidste ende løser mysteriet om deres oprindelse. Det sjove er lige begyndt!

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