Måling af afstande i universet med hurtige radioudbrud

Nu og da er der et stærkt radioblink et sted på himlen. Det kan vare alt fra et par millisekunder til et par sekunder. De vises lidt tilfældigt, og vi er stadig ikke sikre på, hvad de er. Vi kalder dem hurtige radioudbrud (FRB'er). Lige nu er den førende teori, at de er forårsaget af højmagnetiske neutronstjerner kendt som magnetarer. Med observatorier som CHIME er vi nu i stand til at se masser af dem, hvilket kan give astronomer en ny måde at måle den kosmiske ekspansionshastighed på.

Hastigheden af ​​kosmisk ekspansion er beskrevet af Hubble-parameteren, som vi kan måle til inden for få procent. Desværre er vores forskellige målemetoder nu så præcise, at deres usikkerheder ikke overlapper hinanden. Denne modsigelse i værdier er kendt som Hubble-spændingen. Adskillige re-evalueringer af vores metoder har udelukket systematiske fejl, så astronomer kigger efter nye uafhængige måder at måle Hubble-parameteren på, som er her en ny undersøgelse kommer ind i billedet.

Avisen, sendt til arXiv preprint-server, ser på at bruge FRB'er som en Hubble-foranstaltning. For at lys fra en FRB kan nå os, skal den rejse millioner af lysår gennem det diffuse intergalaktiske og interstellare medium. Dette får lysets frekvens til at sprede sig. Mængden af ​​spektral spredning er kendt som Dispersion Measure (DM), og jo større DM jo større er afstanden. Så vi kender afstanden til FRB'er. Men for at måle kosmisk ekspansion har vi også brug for et andet afstandsmål, og her foreslår papiret at bruge gravitationslinser.

Hvis FRB-lysbanen passerer relativt tæt på et massivt objekt såsom en stjerne, kan lyset linses gravitationsmæssigt rundt om objektet. Fra linsens bredde har vi en idé om dens relative afstand til FRB-kilden. Når FRB-lyset passerer fra det intergalaktiske medium til det mere tætte interstellare medium i vores galakse, er der en lysende effekt kendt som scintillation, som giver os endnu et afstandsmål. En smule geometri giver os så mulighed for at beregne Hubble-parameteren.

Baseret på deres beregninger estimerer forfatterne, at en enkelt optegnet FRB-observation ville give dem mulighed for at fastlægge Hubble-parameteren med en nøjagtighed på 6 %. Med 30 eller flere hændelser bør de være i stand til at øge deres præcision til en brøkdel af en procent usikkerhed. Dette ville sætte det på niveau med andre metoder. Dette burde være muligt givet nuværende og planlagte FRB-teleskoper.

Nye observationsmetoder som denne er den eneste måde, vi kan løse Hubble-spændingen på. Forhåbentlig vil vi løse dette mysterium, og måske vil det pege os på en radikalt ny forståelse af kosmisk evolution.

Flere oplysninger: Anna Tsai et al., Scintillated microlensing:måling af kosmiske afstande med hurtige radioudbrud, arXiv (2023). DOI:10.48550/arxiv.2308.10830

Leveret af Universe Today