Snelle radioflitsen (FRB's) zijn de krachtigste en meest verre radioflitsen die ooit zijn gemaakt, en de Hubble-ruimtetelescoop heeft de vreemde geboorteplaats van deze supergrote explosie onthuld. Astronomen hebben ontdekt dat snelle radio-uitbarstingen niet afkomstig zijn van één sterrenstelsel, maar van een groep sterrenstelsels die op weg zijn naar een mogelijke fusie.

In de zomer van 2022 ontdekten astronomen de krachtigste snelle radioflits (FRB) ooit waargenomen. Het komt van een plaats die dateert van halverwege de oerknal en is de verste bekende snelle radio-uitbarsting die ooit is ontdekt.

Nu hebben astronomen onder leiding van de Northwestern University de geboorteplaats van dit buitengewone object ontdekt – en het is inderdaad nogal eigenaardig.

Met behulp van beelden gemaakt door NASA's Hubble-ruimtetelescoop hebben onderzoekers de FRB teruggeleid naar zijn geboorteplaats en ontdekten dat deze niet uit één sterrenstelsel kwam, maar uit een groep sterrenstelsels die uit minstens zeven sterrenstelsels bestond. Het lijkt erop dat de sterrenstelsels in deze groep elkaar beïnvloeden – en mogelijk zelfs op weg zijn naar een mogelijke fusie. Dergelijke clusters van sterrenstelsels zijn zeer zeldzaam en kunnen de omstandigheden zijn die FRB's veroorzaken. De onverwachte bevinding zou wetenschappelijke modellen over hoe en waarom FRB's ontstaan, kunnen uitdagen.

Hubble-ruimtetelescoopopname van het gaststelsel van de ongewoon krachtige snelle radioflits FRB20220610A. De gevoeligheid en helderheid van Hubble onthullen een compacte groep sterrenstelsels die mogelijk aan het samensmelten zijn. Ze bestonden al toen het heelal nog maar 5 miljard jaar oud was. FRB20220610A werd voor het eerst gedetecteerd door de Australian Square Kilometre Array Pathfinder (ASKAP) radiotelescoop in West-Australië op 10 juni 2022. De Very Large Telescope van de European Southern Observatory in Chili bevestigde dat de FRB van een verre plaats kwam. Beeldbron: NASA, ESA, STScI, AlexaGordon (Northwestern University)

“Zonder Hubble-beeldvorming blijft het een mysterie of deze FRB uit één enkel sterrenstelsel komt of uit een soort interactief sterrenstelsel”, zegt Alexa Gordon van de Northwestern University, die het onderzoek leidde. "Het zijn dit soort omgevingen - deze vreemde omgevingen - die ons ertoe aanzetten het mysterie van FRB's beter te begrijpen."

Gordon presenteerde het onderzoek op de 243e bijeenkomst van de American Astronomical Society in New Orleans, Louisiana. Op 9 januari hield Gordon, als onderdeel van de conferentie "High-Energy Phenomena and Their Origins", een lezing met de titel "Revealing the Environment of the Most Distant Fast Radio Bursts with the Hubble Space Telescope."

Gordon is een afgestudeerde astronomiestudent aan het Weinberg College of Arts and Sciences in Northwestern, waar ze wordt begeleid door co-auteur van het onderzoek Wenhui Fang, universitair hoofddocent natuurkunde en astronomie. Fang Wenhui en Gordon zijn ook lid van het Center for Interdisciplinaire Exploration and Research in Astrophysics (CIERA).

Geboren uit een bal van bollen?

FRB's barsten en verdwijnen binnen milliseconden en zijn korte, krachtige radio-uitbarstingen die in één enkele snelle uitbarsting meer energie produceren dan de zon in een heel jaar vrijgeeft. Deze recordbrekende FRB (genaamd FRB20220610A) is nog extremer dan zijn voorgangers.

Niet alleen is het vier keer energieker dan de dichterbij gelegen FRB, het is ook de meest afgelegen FRB die ooit is ontdekt. Toen FRB20220610A ontstond, was het universum slechts 5 miljard jaar oud (vergeleken met de huidige leeftijd van 13,8 miljard jaar).

Hubble-ruimtetelescoopopname van het gaststelsel van de ongewoon krachtige snelle radioflits FRB20220610A. De gevoeligheid en helderheid van Hubble onthullen een compacte groep sterrenstelsels die mogelijk aan het samensmelten zijn. Ze bestonden al toen het heelal nog maar 5 miljard jaar oud was. FRB20220610A werd voor het eerst gedetecteerd door de Australian Square Kilometre Array Pathfinder (ASKAP) radiotelescoop in West-Australië op 10 juni 2022. De Very Large Telescope van de European Southern Observatory in Chili bevestigde dat de FRB van een verre plaats kwam. Bron: NASA, ESA, STScI, AlexaGordon (Northwestern University)

Bij vroege waarnemingen leek de uitbarsting afkomstig te zijn in de buurt van een niet-identificeerbare amorfe bol, waarvan astronomen aanvankelijk dachten dat het een enkel onregelmatig sterrenstelsel was of een cluster van drie verre sterrenstelsels. Maar in een nieuwe wending laten de scherpe beelden van Hubble nu zien dat de bol minstens zeven sterrenstelsels kan bevatten, allemaal heel dicht bij elkaar. In feite staan ​​deze sterrenstelsels zo dicht bij elkaar dat ze regelrecht onze Melkweg zouden binnendringen.

"Er zijn enkele tekenen dat de leden van deze sterrenstelselgroepen 'interactie' hebben", zei Fong. "Met andere woorden: ze kunnen materie uitwisselen, of ze zijn misschien op weg naar fusies. Deze groepen van sterrenstelsels (compacte groepen van sterrenstelsels genoemd) zijn uiterst zeldzame omgevingen in het universum en zijn de dichtste structuren op sterrenstelselschaal die we kennen."

‘Deze interactie heeft mogelijk een uitbarsting van stervorming teweeggebracht,’ zei Gordon. ‘Dit kan erop wijzen dat de voorouder van FRB20220610A verwant was aan een vrij nieuwe populatie sterren, wat consistent is met wat we weten van andere FRB’s.’

‘Hoewel er tot nu toe honderden FRB-gebeurtenissen zijn ontdekt, is slechts een klein deel ervan gelokaliseerd in hun gaststelsels’, zegt Dong Yuxin (Vic), co-auteur van de studie, een doctoraalstudent in de astronomie aan de National Natural Science Foundation van de Chinese Graduate Research Division, een doctoraalstudent in de astronomie in het Fong Laboratory, en lid van CIERA. "Van deze kleine fractie komen er maar een paar uit dichte galactische omgevingen, maar zijn nog nooit gezien in zo'n compacte groep sterrenstelsels. Daarom is de geboorteplaats ervan inderdaad zeer zeldzaam."

mysterieuze explosie

Hoewel astronomen sinds hun ontdekking in 2007 maar liefst duizend FRB’s hebben ontdekt, blijft de bron achter deze verblindende flitsen moeilijk te achterhalen. Hoewel astronomen nog geen consensus hebben bereikt over de mogelijke mechanismen achter FRB's, zijn ze het er in het algemeen over eens dat FRB's een compact object moeten omvatten, zoals een zwart gat of een neutronenster.

Door de ware aard van FRB’s te onthullen, kunnen astronomen niet alleen dit mysterieuze fenomeen begrijpen, maar ook de ware aard van het universum zelf. Wanneer radiogolven van FRB's eindelijk onze telescopen tegenkomen, hebben ze miljarden jaren gereisd vanuit het verre vroege universum. Tijdens hun reis door het universum hebben ze onderweg interactie met materie.

"Vooral radiogolven zijn gevoelig voor interferentie vanaf de locatie van de FRB tot onze gezichtslijn", zei Fong. "Dit betekent dat de radiogolf door elke wolk van materiaal rond de FRB-locatie moet gaan, door het gaststelsel, door het universum en uiteindelijk door de Melkweg. Door de tijdsvertraging van het FRB-signaal zelf kunnen we de som van al deze bijdragen meten."

Om FRB’s en hun oorsprong te blijven onderzoeken, moeten astronomen meer FRB’s detecteren en bestuderen. Gordon zei dat naarmate de technologie de gevoeligheid blijft verbeteren, er meer detecties - mogelijk zelfs extreem zwakke FRB's - op komst zijn.

"Met FRB-monsters op grotere afstand kunnen we beginnen met het bestuderen van de evolutie van FRB's en hun gasteigenschappen, ze verbinden met meer nabijgelegen FRB's en misschien meer vreemde populaties gaan identificeren," zei Dong.

In de nabije toekomst zullen FRB-experimenten hun gevoeligheid vergroten, waardoor het aantal FRB's dat op deze afstanden wordt gedetecteerd in een ongekend tempo kan groeien. Astronomen zullen binnenkort ontdekken hoe speciaal de omgeving van deze FRB is.

Samengestelde bron: ScitechDaily