Radiosignaal uit de verre ruimte volgt periodiek patroon als een hartslag
Astronomen die de kosmos verkennen, hebben uitbarstingen van radiogolven waargenomen van een melkwegstelsel ver, ver weg, die zich elke 0,2 seconden herhalen in een duidelijk periodiek patroon, vergelijkbaar met dat van een kloppend hart.
Het lijkt erop dat een ver sterrenstelsel met verrassende regelmaat flitst, wat wordt gedetecteerd door onderzoekers van het MIT en universiteiten in Canada en de Verenigde Staten.
FRB’s zijn intens krachtige uitbarstingen van radiogolven van onbekende astrofysische oorsprong , die meestal maximaal enkele milliseconden duren. Echter, in tegenstelling tot de gemiddelde FRB, blijft dit nieuwe signaal maximaal drie seconden aan, wat volgens onderzoekers ongeveer duizend keer langer is dan de gemiddelde snelle radio-uitbarsting.
Het team ontdekte duidelijke periodieke patronen van radiogolven in dit venster, vergelijkbaar met een hartslag .
Het signaal is FRB 20191221A genoemd en is momenteel de langstdurende en meest periodieke FRB die tot nu toe is gevonden.
Dit signaal vindt zijn oorsprong in een sterrenstelsel op enkele miljarden lichtjaren van de aarde. Er is geen duidelijk antwoord op wat de bron zou kunnen zijn, maar astronomen vermoeden dat het signaal afkomstig kan zijn van een radiopulsar of een magnetar, beide typen neutronensterren.
“Er zijn niet veel dingen in het universum die strikt periodieke signalen uitzenden”, zegt Daniele Michilli , een postdoc aan het Kavli Institute for Astrophysics and Space Research van MIT.
Onderzoekers wijzen op de radiopulsars en magnetars in onze melkweg als voorbeeld, die roteren en lichtstralen uitzenden die vergelijkbaar zijn met vuurtorens.
Een magnetar of pulsar op steroïden zou volgens wetenschappers de bron van dit nieuwe signaal kunnen zijn.
Deze bron kan periodieke signalen produceren die ze willen detecteren, die kunnen worden gebruikt om een astrofysische klok te creëren. Een meting van de uitdijingssnelheid van het universum zou bijvoorbeeld kunnen worden gedaan door te kijken naar de frequentie en verandering van de uitbarstingen wanneer de bron zich van de aarde verwijdert.
De ontdekking wordt vandaag gerapporteerd in het tijdschrift Nature en geschreven door CHIME/FRB Collaboration- leden.
Een kosmische hartslag van onbekende oorsprong
FRB’s zijn sinds 2007 honderden keren in het heelal ontdekt, de meest recente werd gedetecteerd in het Dominion Radio Astrophysical Observatory van British Columbia door CHIME – een interferometrische radiotelescoop met vier grote parabolische reflectoren.
De CHIME-telescoop houdt continu de lucht in de gaten terwijl de aarde ronddraait en detecteert radiogolven van waterstof in de vroegste leeftijden van het universum. Sinds CHIME in 2018 de lucht begon te observeren, heeft het honderden snelle radioflitsen kunnen detecteren die uit verschillende richtingen komen .
Tot op heden zijn FRB’s grotendeels eenmalige gebeurtenissen geweest – korte uitbarstingen van ultraheldere radiogolven die na een paar milliseconden wegknipperen. Onlangs hebben onderzoekers echter periodieke FRB’s ontdekt die regelmatige radiogolven uitzenden die periodiek verschijnen .
In dit signaal werden elke 16 dagen vier dagen willekeurige bursts herhaald. Ondanks het feit dat het signaal van de eigenlijke radio-uitbarstingen eerder willekeurig dan periodiek was, duidde deze 16-daagse cyclus op een systematisch patroon van activiteit.
In december 2019 ontdekte CHIME een potentiële FRB, wat Michilli, die de binnenkomende gegevens scande, onmiddellijk opmerkte.
“Het was ongebruikelijk”, herinnert hij zich.
“Het duurde niet alleen erg lang, ongeveer drie seconden, maar er waren periodieke pieken die opmerkelijk nauwkeurig waren en elke fractie van een seconde – boem, boem, boem – uitstraalden als een hartslag. Dit is de eerste keer dat het signaal zelf periodiek is.”
Briljante uitbarstingen
Michilli en zijn collega’s vonden overeenkomsten in de patronen van radioflitsen van FRB 20191221A met die van radiopulsars en magnetars in onze melkweg. Een radiopulsar is een neutronenster die radiogolven uitzendt die pulseren terwijl hij draait, terwijl een magnetar een vergelijkbare emissie produceert vanwege zijn extreme magnetische veld.
Dit nieuwe signaal lijkt echter meer dan een miljoen keer helderder te zijn dan die van onze galactische pulsars en magnetars.
Tijdens een zeldzaam venster van drie seconden dat CHIME gelukkig kon opvangen , zond een verre radiopulsar of magnetar een reeks schitterende uitbarstingen uit waarvan Michilli denkt dat ze waarschijnlijk afkomstig zijn.
“CHIME heeft nu veel FRB’s met verschillende eigenschappen gedetecteerd”, legt Michilli uit.
“We hebben sommigen gezien die in zeer turbulente wolken leven, terwijl anderen eruitzien alsof ze in een schone omgeving leven. Uit de eigenschappen van dit nieuwe signaal kunnen we opmaken dat er rond deze bron een wolk van plasma zit die extreem turbulent moet zijn.”
Extra uitbarstingen van periodieke FRB 20191221A zouden meer informatie kunnen opleveren over de bron en algemene neutronensterren, denken de onderzoekers.
Volgens de onderzoekers roept de detectie de vraag op wat dit extreme signaal veroorzaakt dat we in het verleden nog nooit hebben gezien en hoe je het kunt gebruiken om het universum te bestuderen met toekomstige telescopen die klaar staan om elke maand duizenden FRB’s te ontdekken. Op dit punt kunnen we meer van deze periodieke signalen zien.
Snelle radio-uitbarstingen hebben geleid tot talloze theorieën, waaronder Magnetars, Pulsars, Black Hole Mergers en zelfs signalen van buitenaardse beschavingen.
