Canadese wetenschappers die het CHIME (Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment) gebruiken, hebben 13 FRB's (Fast Radio Bursts) gedetecteerd, waaronder de voor de tweede keer herhaalde. En ze denken dat ze nog meer zullen vinden.
CHIME is een innovatieve radiotelescoop in de regio Okanagan Valley in British Columbia, Canada. Het is in 2017 voltooid en heeft als missie om als een soort tijdmachine te fungeren. CHIME helpt astronomen de vorm, structuur en het lot van het universum te begrijpen door de samenstelling van donkere energie te meten.
Het unieke ontwerp van CHIME maakt het ook zeer geschikt voor het detecteren van snelle radio-bursts.
Snelle radiostoten zijn hoogenergetische gebeurtenissen in de ruimte die we detecteren als een voorbijgaande puls van radiogolven. Ze duren meestal maar een paar milliseconden. Wetenschappers weten niet precies wat hun oorsprong is, hoewel het zeker van buiten de Melkweg komt. Enkele van de voorgestelde bronnen zijn zwarte gaten of snel roterende neutronensterren.
"We hebben het probleem niet opgelost, maar er zitten nog een aantal stukjes in de puzzel."
Tom Landecker, CHIME teamlid, National Research Council
“Tot nu toe was er maar één herhaalde FRB bekend. Wetende dat er nog een andere is, suggereert dat er meer zou kunnen zijn. En met meer repeaters en meer bronnen die beschikbaar zijn voor studie, kunnen we deze kosmische puzzels misschien wel begrijpen - waar ze vandaan komen en wat ze veroorzaakt '', zegt Ingrid Stairs, een lid van het CHIME-team en een astrofysicus bij UBC.
Het CHIME-observatorium heeft een uniek ontwerp. In tegenstelling tot andere telescopen, die bewegende houders hebben waarmee ze kunnen verplaatsen en specifieke objecten in de ruimte kunnen bestuderen, is CHIME statonair. CHIME zit stil terwijl de lucht boven je hoofd beweegt. Het brengt elke dag het hele noordelijk halfrond in kaart, wat betekent dat het waarschijnlijk meer van deze verschijnselen zal detecteren.
CHIME is gemaakt van 1024 aangepaste gsm-ontvangers in vier 100 meter halve cilinders, of 'halfpipes', die allemaal samenwerken als één grote interferometer. Ze zijn verbonden met een supercomputer die alle gegevens verwerkt.
Stairs denkt dat CHIME meer herhalende FRB's zal vinden. Als ze eenmaal zijn gevonden, kunnen andere telescopen onderzoeken waar ze vandaan komen voor aanwijzingen over hun aard.
"Met CHIME die elke dag het hele noordelijk halfrond in kaart brengt, zullen we in de loop van de tijd meer repeaters vinden", aldus Stairs. "Als ze weten waar ze zijn, kunnen wetenschappers hun telescopen erop richten, waardoor ze de kans krijgen om deze mysterieuze signalen in detail te bestuderen."
De oorsprong van snelle radiostoten is nog niet bekend. Hoewel sommige wetenschappers suggereren dat ze worden veroorzaakt door catastrofale gebeurtenissen, lijkt de ontdekking van herhaalde FRB's dat idee te elimineren.
"We zijn erg verheugd om te zien wat CHIME kan doen als het op volle capaciteit draait."
Deborah Good, PhD-student bij UBC, lid van het FRB-team van CHIME.
De zeldzaamheid van FRB maakt ze moeilijk te bestuderen. Ze zijn ook erg van voorbijgaande aard en duren slechts enkele milliseconden. Het opwindende aan deze ontdekking is dat CHIME nog niet eens op volle toeren draait. Als het eenmaal op snelheid is, zal het er nog veel meer ontdekken, misschien elke dag dat het in bedrijf is, en de poorten voor gegevensstroom zullen openen over deze intrigerende verschijnselen.
"We zijn erg verheugd om te zien wat CHIME kan doen als het op volle toeren draait", zegt Deborah Good, een PhD-student natuurkunde en astronomie bij UBC die deel uitmaakt van het FRB-team van CHIME. “Aan het einde van een jaar hebben we misschien nog 1000 bursts gevonden. Onze gegevens zullen enkele mysteries van FRB's openbreken. '
De eerste FRB werd in 2007 ontdekt door wetenschappers die door pulsar-gegevens keken. De meeste snelle radio-bursts duren even en dan zijn ze weg, hoewel we er met deze laatste CHIME-ontdekking nu twee kennen die zich herhaald hebben. De eerste herhalende FRB, FRB 121102 genaamd, werd in 2012 gedetecteerd en de bron was extragalactisch, in de richting van het sterrenbeeld Auriga.
Wat de golflengten ons vertellen over snelle radio-uitbarstingen
De golflengte van de FRB kan wetenschappers helpen begrijpen waar ze vandaan komen en wat voor soort materie ze hebben doorgemaakt om ons te bereiken. Maar FRB's met een langere golflengte vertellen hen meer.
"De omgeving van de FRB heeft een veel groter effect op de vorm van de signalen bij lange golflengten."
Deborah Good, UBC / CHIME
Terwijl de meeste eerdere snelle radiostoten werden gedetecteerd bij golflengten van slechts enkele centimeters, had deze laatste batch golflengten van enkele meters. Dit is een bonus voor het CHIME-team, dat zegt dat de langere golflengten nieuwe onderzoekslijnen openen.
"De omgeving van de FRB heeft een veel groter effect op de vorm van de signalen bij lange golflengten", aldus Good. "Het zien van deze bursts met CHIME zal ons een goed idee geven over hoe FRB's zijn en waar ze vandaan komen, door ons meer te laten zien hoe hun helderheid verandert bij verschillende frequenties en wat er gebeurt met het signaal op weg naar de aarde," voegde ze eraan toe .
CHIME-teamlid Tom Landecker, van de National Research Council, zegt dat deze nieuw ontdekte snelle radio-uitbarstingen uiteindelijk zullen helpen de puzzel op te lossen van waar FRB's vandaan komen.
“[We weten nu] dat de bronnen laagfrequente radiogolven kunnen produceren en die laagfrequente golven kunnen uit hun omgeving ontsnappen en niet te verspreid zijn om te worden gedetecteerd tegen de tijd dat ze de aarde bereiken. Dat zegt iets over de omgevingen en de bronnen. We hebben het probleem niet opgelost, maar het zijn nog een aantal stukjes in de puzzel '', zei hij.
Telkens wanneer er snelle radio-uitbarstingen worden ontdekt of een ander fenomeen van onzekere oorsprong, licht het internet op met gesprekken over buitenaardse wezens en buitenaardse intelligenties. We kunnen onszelf niet helpen. Maar in de meeste van die gevallen, en waarschijnlijk ook deze, is er een natuurlijke verklaring. Wetenschappers hebben het nog niet gevonden.
Maar wanneer ze de bron van FRB's vinden, kan CHIME een leidende rol spelen bij het vinden ervan.
CHIME bevond zich pas in de inbedrijfstellingsfase toen het deze bursts ontdekte. Het werkte niet op volle capaciteit. Als het eenmaal zover is, zullen er interessante tijden in het verschiet liggen, vooral als het 1000 extra snelle radiostoten kan detecteren, zoals Good suggereert.
"De bevindingen zijn nog maar het begin van de ontdekkingen van CHIME", voegde Stairs, de UBC-astrofysicus, toe. “In de volgende fase zijn we van plan om de volledige gegevensstroom met hoge resolutie van de helderste bursts vast te leggen, waardoor we hun posities, kenmerken en magnetische omgevingen beter kunnen begrijpen. De komende jaren worden heel spannend. ”
De detectie van de snelle radio-uitbarstingen werd gepresenteerd tijdens de winterbijeenkomst van de American Astronomical Society.
Deze nieuwe ontdekkingen worden ook uitgelegd in twee wetenschappelijke artikelen, beide gepubliceerd in Nature online op 9 januari 2019. Het eerste artikel is getiteld "
Waarnemingen van snelle radiostoten met frequenties tot 400 megahertz. ” De tweede is "Een tweede bron voor het herhalen van snelle radiostoten."
Bronnen:
- Persbericht: CHIME-telescoop detecteert voor de tweede keer herhalende snelle radiostoot
- Persbericht: Nieuwe Canadese telescoop brengt het grootste volume van de ooit onderzochte ruimte in kaart
- CHIME Telescope Homepagina
- Research Paper: een tweede bron voor het herhalen van snelle radiostoten
- Onderzoekspaper: Waarnemingen van snelle radioflitsen bij frequenties tot 400 megahertz
- Wikipedia-vermelding: Fast Radio Burst
