6 juli 2022

Kunnen milliseconde-radiouitbarstingen de vermiste baryonen verklaren?

Credit: NASA/CXC/M.Weiss; NASA/CXC/Ohio State/A Gupta et al

Sinds 21 maart 2013 weten we dankzij de metingen met Planck dat van het heelal 4,9% bestaat uit gewone materie, 26,8% uit donkere materie en maar liefst 68,3% uit donkere energie. Die 4,9% noemt men ook wel baryonische materie, omdat het gevormd wordt door baryonen, de subatomaire deeltjes die uit drie quarks bestaan en waarvan de protonen en neutronen de bekendste voorbeelden zijn. Van 95,1% van het heelal hebben we dus geen idee wat het precies is en waar het uit bestaat, een bekend probleem waar sterren- en natuurkundigen al jaren mee worstelen. Minder bekend is het probleem van de vermiste materie of baryonen: van die 4,9% baryonische materie is ongeveer de helft bekend:

  • 10% in de vorm van sterren in sterrenstelsels
  • 40% in de vorm van diffuus heet gas in halo’s rondom de sterrenstelsels (zie afbeelding hierboven)

De rest van de baryonen is zoek, hetgeen feitelijk een gat van zo’n 97,5% slaat in onze kennis over het heelal. Men heeft wel een idee waar men moet zoeken – diffuus, heet gas van voornamelijk waterstof tússen de clusters van sterrenstelsels – maar het probleem is dat dat gas zo dun is en ook zo ver verwijderd dat het moeilijk te detecteren valt. Met de Chandra röntgensatelliet hebben ze in 2012 een eerste indruk gekregen van dat warme-hete intergalactische medium (WHIM), zoals het heet en dat deed men met behulp van een ver verwijderde quasar, wiens licht door dat gas scheen en er absorptielijnen in achterliet:

Quasar H2356-309 straalt door ‘de muur’ heen. Credit: Illustration: NASA/CXC/M.Weiss; Spectrum: NASA/CXC/Univ. of California Irvine/T. Fang et al.

Onlangs diende zich een tweede mogelijkheid aan om meer te weten te komen over de vermiste baryonen in het intergalactische medium, niet via röntgenwaarnemingen, maar via waarnemingen in het radiogedeelte van het spectrum. Enkele jaren terug ontdekten sterrenkundigen dat op geheel onverwachte momenten felle uitbarstingen in het radiogebied aan de hemel plaatsvinden, die slechts enkele milliseconden duren – de zogeheten radioflitsen. De eerste was een uitbarsting die in 2007 met de Australische Parkes radiotelescoop was ontdekt, de zogeheten Lorimer uitbarsting, genoemd naar één van de ontdekkers.

De Lorimer uitbarsting, die slechts 5 milliseconde duurde. Credit: Lorimer et al. 2007.

In eerste instantie werden deze korte radiouitbarstingen alleen met de Parkes telescoop ontdekt en kon men vermoeden te maken te hebben met een instrumentele afwijking. Maar in april dit jaar werd zo’n uitbarsting ook gedetecteerd met de grote Arecibo radiotelescoop op Puerto Rico en vanaf dat moment is komen vast te staan dat we te maken hebben met een nieuw fenomeen: de Fast Radio Bursts (FRB’s). Over de bron van die radioflitsen wordt druk gespeculeerd – het zouden bijvoorbeeld blitzars kunnen zijn, ineenstortende zware neutronensterren, maar in verband met die vermiste baryonen kunnen ze best wel eens goed van pas komen. Het idee is namelijk dat de radiostraling van die FRB’s onderweg naar de aarde dwars door het warme-hete intergalactische medium gaat en dat daarvan als vingerafdrukken absorptielijnen in het spectrum te zien moeten zijn, net zoals het licht van de quasar in 2012 liet zien. Volgens sommige berekeningen zouden er per dag wel 10.000 FRB’s aan de hemel te zien moeten zijn, op willekeurige plekken oplichtend en zichtbaar met radioapparatuur. Vandaar dat in 2013 Matthew McQuin en dit jaar Wei Deng en Bing Zhang met het idee kwamen om de vermiste baryonen op te sporen met de FRB’s.

credit: Kevin Gill/flickr (CC BY-SA 2.0)

Men denkt dat met toekomstige radiotelescopen, zoals de Square Kilometer Array (SKA), op grote schaal FRB’s gemeten kunnen worden, die in hun licht informatie herbergen over het warme-hete intergalactische medium, het gas dat vermoedelijk het vermiste deel van de baryonen in het heelal verklaart. En wellicht dat we niet hoeven te wachten tot SKA een keertje klaar is, maar dat het al met de Lofar radiotelescoop in West-Europa kan, waarvan het hart zich in Drenthe bevindt. Zie deze presentatie van Heino Falcke met de suggestie om FRB’s met Lofar waar te nemen. Bron: Koberlein + The Planetary Society + Astrobites.

Comments

  1. Een milliseconde is een duizendste van een seconde (10-3 van een seconde of 1 ms). Het woord wordt gevormd door het voorvoegsel milli, gevoegd bij de eenheid seconde.
    Trivia

    In een milliseconde legt een auto die 108 kilometer per uur rijdt 3 centimeter af.
    In een milliseconde legt het licht een afstand van 299,792 kilometer af.

    bron: wikipedia
    —————————–

    diezelfde auto doet rijdend in zijn 3e of 4e 3600 toeren per minut, ofwel 60 per seconde ,
    bij 1 toer per ms zou dat plots 0.6 miljoen toeren zijn.

    ik ben dan ook benieuwd wat voor iets zoveel energie in een flits op kan bouwen,
    en loslaten.
    ja zelfs indien het er 5 x langer over mag doen (5 ms).

    • Zoals ik schreef zijn blitzars één van de verklaringen die door de sterrenkundigen worden geopperd om de radioflitsers of FRB’s te verklaren. Zie: http://en.wikipedia.org/wiki/Blitzar

      • bedankt voor de link,

        als je doorlinkt zie je dat het een “burst” betreft op wat minder dan 1 giga-parsec maar toch weer zo’n 3 miliard lichtjaar geleden dus.
        gesteld wordt dat indien blitzars inderdaad bestaan ze zich elke 10 sec. voordoen.
        maar nou net eens nooit hier om de hoek, in de melkweg dus.

        ik heb er vrede mee hoor, maar alles is altijd letterlijk “zo ver gezocht”.

  2. moet natuurlijk 0.06 miljoen ofwel 60.000 per ms. nog steeds heel veel in no time.

    nu zal een sterren-wind best wel snel zijn,
    die van ons duurt in ieder geval een stuk langer en laat zich ook beter detecteren.

Speak Your Mind

*

Deze site gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.

%d bloggers liken dit: