En kort historie:Hvad vi hidtil ved om hurtig radio bryder ud i universet

Hurtige radioudbrud er et af universets store mysterier. Siden deres opdagelse, vi har lært meget om disse intense millisekunders varighedsimpulser.

Men vi har stadig meget at lære, såsom hvad der forårsager dem.

Vi ved, at de intense udbrud stammer fra galakser milliarder af lysår væk. Vi har også brugt disse bursts (kaldet FRB'er) til at finde manglende stof, som ellers ikke kunne findes.

Med hold af astronomer rundt om i verden, der ræser for at forstå deres gåde, hvordan kom vi dertil, hvor vi er nu?

Det første udbrud

Den første FRB blev opdaget i 2007 af et hold ledet af den britisk-amerikanske astronom Duncan Lorimer ved hjælp af Murriyang, det traditionelle indfødte navn for det ikoniske Parkes radioteleskop (billede, top).

Holdet fandt en utrolig lys puls - så lys, at mange astronomer ikke troede, den var ægte. Men der var endnu flere intriger.

Radioimpulser giver en enorm gave til astronomer. Ved at måle, hvornår et udbrud ankommer til teleskopet ved forskellige frekvenser, astronomer kan fortælle den samlede mængde gas, som den passerede igennem på sin rejse til Jorden.

Lorimer-udbruddet havde rejst gennem alt for meget gas til at være opstået i vores galakse, Mælkevejen. Holdet konkluderede, at det kom fra en galakse milliarder af lysår væk.

At være synlig fra så langt væk, uanset hvad der er produceret, må det have frigivet en enorm mængde energi. På bare et millisekund frigav den lige så meget energi, som vores sol ville gøre på 80 år.

Lorimers hold kunne kun gætte, hvilken galakse deres FRB var kommet fra. Murriyang kan ikke udpege FRB-placeringer særlig nøjagtigt. Det ville tage flere år for et andet hold at få gennembruddet.

Lokalisering af FRB'er

For at lokalisere en burst-placering, vi er nødt til at detektere en FRB med et radiointerferometer - en række antenner spredt ud over mindst et par kilometer.

Når signaler fra teleskoperne kombineres, de producerer et billede af en FRB med nok detaljer, ikke kun til at se, hvilken galakse udbruddet stammer fra, men i nogle tilfælde for at fortælle, hvor i galaksen den blev produceret.

Den første lokaliserede FRB var fra en kilde, der udsendte mange udbrud. Det første udbrud blev opdaget i 2012 med det gigantiske Arecibo-teleskop i Puerto Rico.

Efterfølgende udbrud blev detekteret af Very Large Array, i New Mexico, og viste sig at komme fra en lille galakse omkring 3 milliarder lysår væk.

I 2018, ved hjælp af Australian Square Kilometer Array Pathfinder Telescope (ASKAP) i det vestlige Australien, vores hold identificerede den anden FRB-værtsgalakse.

I skarp kontrast til den tidligere galakse, denne galakse var meget almindelig. Men vores offentliggjorte opdagelse blev i denne måned tildelt en pris af American Association for the Advancement of Science.

Tillykke til holdet af astronomer og astrofysikere baseret på 21 forskningsinstitutioner rundt om i verden, som er vinderne af 2020 AAAS Newcomb Cleveland Prize! https://t.co/FPcirjGUrM #AAASmtg

— AAAS (@aaas) 10. februar, 2021

Hold inklusive vores har nu lokaliseret omkring et dusin flere udbrud fra en lang række galakser, store og små, unge og gamle. Det faktum, at FRB'er kan komme fra en så bred vifte af galakser, forbliver et puslespil.

Et udbrud fra tæt på hjemmet

Den 28. april, 2020, en byge af røntgenstråler stødte pludselig ind i Swift-teleskopet, der kredsede om Jorden.

Satellitteleskopet bemærkede pligtskyldigt, at strålerne var kommet fra en meget magnetisk og uberegnelig neutronstjerne i vores egen Mælkevej. Denne stjerne har form:den går i anfald med få års mellemrum.

To teleskoper, CHIME i Canada og STARE2-arrayet i USA, opdagede et meget lysende radioudbrud inden for millisekunder fra røntgenstrålerne og i retning af den stjerne. Dette viste, at sådanne neutronstjerner kunne være en kilde til de FRB'er, vi ser i galakser langt væk.

Den samtidige frigivelse af røntgenstråler og radiobølger gav astrofysikere vigtige fingerpeg om, hvordan naturen kan producere sådanne lyse udbrud. Men vi ved stadig ikke med sikkerhed, om dette er årsagen til FRB'er.

Så hvad er det næste?

Mens 2020 var året for den lokale FRB, vi forventer, at 2021 bliver året for den fjerntliggende FRB, endnu længere end allerede observeret.

CHIME-teleskopet har samlet langt den største prøve af udbrud og er ved at udarbejde et omhyggeligt katalog, som snart skulle være tilgængeligt for andre astronomer.

Et team hos Caltech bygger et array, der er specifikt dedikeret til at finde FRB'er.

Der er også masser af action i Australien. Vi er ved at udvikle en ny burst-detection supercomputer til ASKAP, der vil finde FRB'er i en hurtigere hastighed og finde fjernere kilder.

Det vil effektivt gøre ASKAP til en højhastigheds- high-definition videokamera, og lav en film af universet med 40 billioner pixels i sekundet.

Ved at finde flere udbrud, og fjernere udbrud, vi vil bedre kunne studere og forstå, hvad der forårsager disse mystisk intense energiudbrud.

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