Kosmiske blink kommer i alle forskellige størrelser

Ved at studere stedet for en spektakulær stjerneeksplosion set i april 2020, et Chalmers-ledet hold af forskere har brugt fire europæiske radioteleskoper til at bekræfte, at astronomiens mest spændende puslespil er ved at blive løst. Hurtige radioudbrud, uforudsigelige millisekunder lange radiosignaler set på enorme afstande over hele universet, genereres af ekstreme stjerner kaldet magnetarer - og er forbløffende forskellige i lysstyrke.

I over et årti, fænomenet kendt som hurtige radioudbrud har begejstret og mystificeret astronomer. Disse ekstraordinært lyse, men ekstremt korte glimt af radiobølger - der kun varer i millisekunder - når Jorden fra galakser milliarder af lysår væk.

I april 2020, et af udbruddene blev for første gang opdaget inde fra vores galakse, Mælkevejen, med radioteleskoper CHIME og STARE2. Det uventede blus blev sporet til en tidligere kendt kilde kun 25.000 lysår fra Jorden i stjernebilledet Vulpecula, ræven, og videnskabsmænd over hele verden koordinerede deres indsats for at følge op på opdagelsen.

I maj, et hold videnskabsmænd ledet af Franz Kirsten (Chalmers) pegede fire af Europas bedste radioteleskoper mod kilden, kendt som SGR 1935+2154. Deres resultater er offentliggjort i dag i et papir i tidsskriftet Natur astronomi .

"Vi vidste ikke, hvad vi skulle forvente. Vores radioteleskoper havde kun sjældent været i stand til at se hurtige radioudbrud, og denne kilde så ud til at gøre noget helt nyt. Vi håbede på at blive overrasket, " sagde Mark Snelders, teammedlem fra Anton Pannekoek Institute for Astronomy, Universitetet i Amsterdam.

Radioteleskoperne, en ret hver i Holland og Polen og to på Onsala Space Observatory i Sverige, overvågede kilden hver nat i mere end fire uger efter opdagelsen af ​​det første glimt, i alt 522 timers observation.

Om aftenen den 24. maj kl. holdet fik den overraskelse, de ledte efter. 23:19 lokal tid, Westerbork-teleskopet i Holland, den eneste i gruppen på vagt, fangede et dramatisk og uventet signal:to korte udbrud, hver et millisekund lang, men med 1,4 sekunders mellemrum.

Kenzie Nimmo, astronom ved Anton Pannekoek Institut for Astronomi og ASTRON, er medlem af holdet.

"Vi så tydeligt to udbrud, meget tæt i tid. Ligesom blitzen set fra samme kilde den 28. april, det lignede de hurtige radioudbrud, vi havde set fra det fjerne univers, kun lysdæmper. De to udbrud, vi opdagede den 24. maj, var endnu svagere end som så", hun sagde.

Dette var nyt, stærke beviser, der forbinder hurtige radioudbrud med magnetarer, mente forskerne. Ligesom fjernere kilder til hurtige radioudbrud, SGR 1935+2154 så ud til at producere udbrud med tilfældige intervaller, og over et enormt lysstyrkeområde.

"De klareste blink fra denne magnetar er mindst ti millioner gange så klare som de svageste. Vi spurgte os selv, kunne det også være sandt for hurtige radioburstkilder uden for vores galakse? Hvis så, så skaber universets magnetarer stråler af radiobølger, der kunne krydse kosmos hele tiden – og mange af disse kunne være inden for rækkevidde af teleskoper af beskeden størrelse som vores", sagde teammedlem Jason Hessels (Anton Pannekoek Institute for Astronomy and ASTRON, Holland).

Neutronstjerner er de små, ekstremt tætte rester efterladt, når en kortvarig stjerne på mere end otte gange Solens masse eksploderer som en supernova. I 50 år, astronomer har studeret pulsarer, neutronstjerner som med urlignende regelmæssighed udsender pulser af radiobølger og anden stråling. Alle pulsarer menes at have stærke magnetiske felter, men magnetarerne er de stærkeste kendte magneter i universet, hver med et magnetfelt hundreder af billioner af gange stærkere end Solens.

I fremtiden, holdet sigter mod at holde radioteleskoperne til at overvåge SGR 1935+2154 og andre nærliggende magnetarer, i håbet om at fastlægge, hvordan disse ekstreme stjerner faktisk laver deres korte strålingsudbrud.

Forskere har præsenteret mange ideer til, hvor hurtigt radioudbrud genereres. Franz Kirsten, astronom ved Onsala Space Observatory, Chalmers, hvem ledede projektet, forventer, at det hurtige tempo i forståelsen af ​​fysikken bag hurtige radioudbrud vil fortsætte.

"Fyrværkeriet fra dette fantastiske, nærliggende magnetar har givet os spændende ledetråde om, hvor hurtige radioudbrud kan genereres. De udbrud, vi opdagede den 24. maj, kunne indikere en dramatisk forstyrrelse i stjernens magnetosfære, tæt på dens overflade. Andre mulige forklaringer, som stødbølger længere ude fra magnetaren, synes mindre sandsynligt, men jeg ville være glad for at blive bevist, at jeg tog fejl. Uanset svarene, vi kan forvente nye målinger og nye overraskelser i de kommende måneder og år", han sagde.