Kosmiske radioimpulser undersøger skjult stof omkring galakser

Kraftige radioimpulser, der stammer dybt i kosmos, kan bruges til at studere skjulte pøl af gas, der samler sig i nærliggende galakser, ifølge en ny undersøgelse, der vises i tidsskriftet Nature Astronomy .

Såkaldte fast radio bursts, eller FRB'er, er pulser af radiobølger, der typisk stammer fra millioner til milliarder af lysår væk (radiobølger er elektromagnetisk stråling ligesom det lys, vi ser med vores øjne, men har længere bølgelængder og frekvenser). Den første FRB blev opdaget i 2007, og siden da er der fundet hundredvis flere. I 2020 opdagede Caltechs STARE2-instrument (Survey for Transient Astronomical Radio Emission 2) og Canadas CHIME (Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment) en massiv FRB, der gik af i vores egen Mælkevejsgalakse. Disse tidligere resultater hjalp med at bekræfte teorien om, at de energiske begivenheder højst sandsynligt stammer fra døde, magnetiserede stjerner kaldet magnetarer.

Efterhånden som flere og flere FRB'er vælter ind, spørger forskere nu, hvordan de kan bruges til at studere den gas, der ligger mellem os og udbruddene. De vil især gerne bruge FRB'erne til at undersøge haloer af diffus gas, der omgiver galakser. Når radioimpulserne bevæger sig mod Jorden, forventes gassen, der omslutter galakserne, at bremse bølgerne og sprede radiofrekvenserne. I den nye undersøgelse så forskerne på en prøve af 474 fjerntliggende FRB'er opdaget af CHIME, som har opdaget flest FRB'er til dato, og viste, at undergruppen af ​​to dusin FRB'er, der passerede gennem galaktiske haloer, faktisk blev bremset mere end ikke- krydsende FRB'er.

"Vores undersøgelse viser, at FRB'er kan fungere som spyd af alt stof mellem vores radioteleskoper og kilden til radiobølgerne," siger hovedforfatter Liam Connor, Tolman Postdoctoral Scholar Research Associate in Astronomy, som arbejder med assisterende professor i astronomi og studie medforfatter, Vikram Ravi.

"Vi har brugt hurtige radioudbrud til at skinne et lys gennem haloerne af galakser nær Mælkevejen og måle deres skjulte materiale," siger Connor.

Undersøgelsen rapporterer også, at der er fundet mere stof omkring galakserne end forventet – specifikt omkring dobbelt så meget gas som teoretiske modeller forudsagde.

Alle galakser er omgivet og fodret af massive pøler af gas, som de er født ud af. Gassen er dog meget tynd og svær at opdage. "Disse gasformige reservoirer er enorme. Hvis det menneskelige øje kunne se den sfæriske glorie, der omgiver den nærliggende Andromeda-galakse, ville haloen virke tusind gange større end månen," siger Connor.

Forskere har udviklet forskellige teknikker til at studere de skjulte glorier. For eksempel udviklede Caltech-professor i fysik Christopher Martin og hans team et instrument ved W. M. Keck-observatoriet kaldet Keck Cosmic Webb Imager (KCWI), som kan sondere de gasfilamenter, der strømmer ind i galakser fra glorierne.

Denne nye FRB-metode giver astronomer mulighed for at måle den samlede mængde materiale i haloerne, hvilket vil hjælpe med at sammensætte et billede af, hvordan galakser vokser og udvikler sig over kosmisk tid.

"Dette er kun begyndelsen," siger Ravi. "Efterhånden som vi opdager flere FRB'er, kan vores teknikker anvendes til at studere individuelle glorier af forskellige størrelser og i forskellige miljøer, og løse det uløste problem med, hvordan stof er fordelt i universet."

I fremtiden forventes FRB-opdagelserne at fortsætte med at strømme ind. Caltechs 110-dish Deep Synoptic Array, eller DSA-110, har allerede opdaget adskillige FRB'er og identificeret deres værtsgalakser. Finansieret af National Science Foundation (NSF) er dette projekt placeret ved Caltechs Owen Valley Radio Observatory nær Bishop, Californien. I de kommende år har Caltech-forskere planer om at bygge et endnu større array, DSA-2000, som vil omfatte 2.000 retter og være det mest kraftfulde radioobservatorium, der nogensinde er bygget. DSA-2000, der i øjeblikket er ved at blive designet med finansiering fra Schmidt Futures og NSF, vil opdage og identificere kilden til tusindvis af FRB'er om året.

Nature Astronomy har titlen "Halogenas observerede indvirkning på hurtige radioudbrud." + Udforsk yderligere

Nyopdagede hurtige radioudbrud udfordrer, hvad astronomer ved om disse magtfulde astronomiske fænomener