15 juni 2021

FRB 20180916B op microseconde niveau onder de loep genomen

Een team astronomen van het Anton Pannekoek-instituut te Amersterdam en ASTRON o.l.v. Kenzie Nimmo heeft recent één van de FRB’s of ‘Fast Radio Burst’ in het microseconden-bereik geanalyseerd. Het team onderzocht FRB 20180916B in miniscule periodes van slechts 3 tot 4 microseconden binnen de milliseconden die de FRB’s normaliter duren. Van FRB’s, plotselinge en tot op heden onverklaarbare radiopulsen in het heelal, is de oorsprong nog onbekend. De astronomen werkten met gegevens verkregen van het European Very Long Baseline Interferometry Network (EVN, een uitgebreid netwerk van radiotelescopen dat zich uitstrekt over vier continenten. Het team, dat eerder al deze FRB gelokaliseerd had, publiceerde de resultaten van dit onderzoek recent in Nature Astronomy. Nimmo heeft er recent tevens een artikel op AstronomyCommunity aan gewijd.*

Neutronenster als oorsprong van FRB? Credits; wikimedia commons

FRB’s zijn heldere flitsen van radiostraling die doorgaans slechts enkele milliseconden duren. Ze zijn afkomstig van ver buiten ons eigen melkwegstelsel. Deze grote afstand impliceert dat FRB’s extreem energetisch zijn, soms vergelijkbaar met de hoeveelheid energie die de zon produceert in een hele dag. Ontdekt in 2007, blijft het vooralsnog een raadsel welk type object FRB’s kan produceren, en welke emissiefysica nodig is om de grote hoeveelheid energie die in zo’n korte tijd vrijkomt te verklaren.

Het ‘doelwit’ van het team was dezelfde FRB, en met dezelfde EVN-dataset ging men meer in detail kijken. De FRB 20180916B, is een FRB met een cyclus van 16 dagen; vier dagen actief, 12 dagen ‘rustig’. NImmo stelt: “De microstructuur waarnaar we verwijzen in de titel [de studie] is dat we de helderheid van de FRB zien variëren op microseconde tijdschalen. Eraan toevoegend dat de gepolariseerde eigenschappen van de FRB ook fluctueren op microseconde-niveau. Nimmo: “De resultaten zijn interessant, daar deze helderheidsvariaties op korte tijdschaal sterk de grootte van het FRB-emissiegebied beperken, wat bepalend is voor welke modellen er gunstig zijn voor productie van FRB’s.” Nimmo e.a. konden bepalen dat de grootte van het emissiegebied, d.w.z. het gebied dat deze pulsen genereert, ongeveer een kilometer (0,62 mijl) is.

FRB details zijn eerder vastgelegd op tijdschalen van ongeveer 20 tot 30 microseconden, wat het nieuwe onderzoek ongeveer 10 keer nauwkeuriger maakt dan de andere studies. Bij deze resolutie kon het team o.a. details onderscheiden over de ‘polarization position angle’ (PPA), de hoek waaronder het gepolariseerde licht van de puls oscilleert. Deze eigenschap is belangrijk voor het uitzoeken van details over de rotatie van de FRB-bron, en hoe dicht de radio-emissie bij de bron is, wat op zijn beurt licht kan werpen op de mogelijke identiteit. “We merkten dat op zeer korte tijdschalen (minder dan 100 microseconden), we kleine variaties in de PPA zien. En dit zou kunnen betekenen dat we beginnen met het ontrafelen van de rotatie van welk object het ook is, dat de FRB’s produceert.”

Op basis van de resultaten denkt het team aan neutronensterren, als ‘het meest overtuigende voorlopermodel van FRB’s’, aldus Nimmo. Deze zouden in staat kunnen zijn tot het soort extreme radio-uitbarstingen van FRB’s. Ooit leidde een radio-uitbarsting in onze Melkweg, terug naar een type sterk gemagnetiseerde neutronenster die zich op zo’n 30.000 lichtjaar van de aarde bevond.** Nimmo stelt dat enkele modellen van FRB’s suggereren dat hun radiopulsen dicht bij de ster vandaan komen, binnen zijn magnetosfeer, terwijl andere studies suggereren dat de emissie het resultaat is van een relativistische schok die verder weg van de bron plaatsvindt. Nimmo geeft de voorkeur aan het eerstgenoemde scenario, waarin de emissie dichtbij de neutronenster verschijnt. De zich herhalende periodiciteit van FRB 180916 duidt er mogelijk op dat het afkomstig kan zijn van een binair systeem
dat een precesserende neutronenster (wiebelend) en een massieve ster bevat die een omlooptijd van 16 dagen delen. Wanneer deze objecten het dichtst bij elkaar zijn, kunnen interacties tussen hen de uitbarstingen versterken, waardoor de vierdaagse periode van activiteit ontstaat die astronomen opgemerkt hebben.

Ondanks de technische uitdagingen hopen Nimmo en haar collega’s in de toekomst FRB’s op nog kortere tijdschalen te kunnen. “Het zoeken naar deze reeks tijdschalen in de toekomst zou een manier kunnen zijn om een ??herhalende FRB te identificeren van een niet-herhalende FRB”, aldus Nimmo.
Tot nu is er nog steeds discussie over of (niet)-repeterende FRB’s soortgelijk van aard zijn, mogelijk leidt meer van dit type onderzoek tot een soort identficator om ze te onderscheiden. Dit is van belang voor de discussie of herhalende en niet-herhalende FRB’s hetzelfde zijn, of dat ze afkomstig zijn van verschillende voorlopers. Bronnen:astronomycommunity, Vice, Jive.eu, Astron

Speak Your Mind

*

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