16 augustus 2022

Kosmische flitsen ontdekt op een verrassende locatie in de ruimte

Astronomen hebben mysterieuze flitsen aan de hemel waargenomen vanuit onverwachte bron, een bolvormige sterrenhoop in het sterrenstelsel M81. Het is de dichtstbijzijnde bron van snelle radioflitsen die tot nu toe is gelokaliseerd. De resultaten worden beschreven in twee artikelen die deze week worden gepubliceerd in Nature en Nature Astronomy.

Bron van mysterieuze radiosignalen: een artist’s impression van een magnetar in een cluster van oude sterren (in rood) dicht bij het spiraalstelsel Messier 81 (M81). Credit: Daniëlle Futselaar artsource.nl/ASTRON.

Snelle radioflitsen (Engels: fast radio bursts – FRB’s) zijn onvoorspelbare, extreem korte lichtflitsen uit de ruimte. Astronomen proberen ze al te begrijpen sinds ze in 2007 voor het eerst werden ontdekt. Tot nu toe zijn ze alleen gezien door radiotelescopen. Elke flits duurt slechts een duizendste van een seconde. Toch zendt elke flits evenveel energie uit als de zon in een dag afgeeft. Elke dag zijn er wel enkele honderden flitsen, over de hele hemel. De meeste bevinden zich op grote afstand van de aarde in sterrenstelsels op miljarden lichtjaren afstand. Slechts enkele zijn tot nu toe waargenomen.

In twee artikelen die deze week gelijktijdig in Nature en Nature Astronomy verschijnen, presenteert een internationaal team van astronomen waarnemingen die de wetenschappers een stap dichter bij de oplossing van het mysterie brengen, terwijl ze ook nieuwe raadsels opwerpen. Het team wordt geleid door Franz Kirsten (Chalmers, Zweden, en het Nederlands instituut voor radioastronomie ASTRON, Nederland) en Kenzie Nimmo (ASTRON en Universiteit van Amsterdam).

Dichtbij maar verrassende locatie

Het team traceerde de repeterende uitbarstingen naar de rand van het nabijgelegen spiraalvormige sterrenstelsel Messier 81 (M 81), op ongeveer 12 miljoen lichtjaar afstand van de aarde. Daarmee is dit de dichtstbijzijnde bron van FRB’s ooit gevonden. De ontdekking had nog een verrassing in petto: de locatie kwam precies overeen met de plek waar zich een bolvormige sterrenhoop bevindt, een dichte cluster van zeer oude sterren.

“Het is verbazingwekkend om snelle radioflitsen te vinden in een bolvormige sterrenhoop. Dit is een plek in de ruimte waar je alleen oude sterren vindt. Verderop in het heelal zijn snelle radioflitsen gevonden op plaatsen waar sterren veel jonger zijn. Dit moest iets anders zijn,” zegt Franz Kirsten.

De wetenschappers vermoeden dat de bron van de radioflitsen een object is dat wel is voorspeld, maar nog nooit eerder gezien: een magnetar die is gevormd nadat een witte dwergster onder zijn eigen gewicht was ingestort.

Veel sterren in sterrenhopen vormen dubbelsterren. Enkele naderen elkaar zo dicht dat de ene ster materiaal van de andere aantrekt. Zodra een van de witte dwergen genoeg extra massa van zijn begeleider heeft opgevangen, eindigt de ster zijn leven als een neutronenster. “Dat komt zelden voor, maar in een cluster van oude sterren is het de eenvoudigste manier om snelle radioflitsen te veroorzaken”, zegt teamlid Mohit Bhardwaj van de McGill University in Canada.

Extreem snelle radiosignalen van een verrassende bron. Een cluster van oude sterren (links) dicht bij het spiraalstelsel Messier 81 (M81) is de bron van buitengewoon heldere en korte radiosignalen. De afbeelding toont in blauw-wit een grafiek van hoe de helderheid van één flits veranderde in de loop van slechts tientallen microseconden. Credit: Daniëlle Futselaar artsource.nl/ASTRON.

Snelste ooit

Tot grote verrassing van het team waren sommige flitsen korter dan verwacht. “De flitsen flikkerden in helderheid binnen slechts enkele tientallen nanoseconden. Dat betekent dat ze afkomstig moeten zijn van een minuscuul volume in de ruimte, kleiner dan een voetbalveld en misschien maar tientallen meters in doorsnee”, zegt Kenzie Nimmo.

Toekomstige waarnemingen van de bolvormige sterrenhoop in M81 zullen moeten uitwijzen of de bron echt een ongewone magnetar is of iets anders, bijvoorbeeld een ongewone pulsar of een zwart gat dat in een nauwe baan om een zware ster draait.

“Deze snelle radioflitsen lijken ons nieuwe en onverwachte inzichten te geven in hoe sterren leven en sterven. Ze zouden ons net als supernova’s dingen kunnen vertellen over de levensloop van sterren in het heelal”, aldus Nimmo.

Om de bron met de hoogst mogelijke resolutie en gevoeligheid te bestuderen, combineerden de wetenschappers metingen van 12 radiotelescopen in het Europese VLBI-netwerk (EVN), verspreid over de halve aardbol, waaronder de Westerbork Synthese Radiotelescoop van ASTRON en telescopen in Zweden, Letland, Rusland, Duitsland, Polen, Italië en China. Zo konden zij precies achterhalen waar de bron van FRB’s zich aan de hemel bevond.

Vakartikelen: Het onderzoek is gepubliceerd in twee artikelen in de tijdschriften Nature en Nature Astronomy.
* A repeating fast radio burst source in a globular cluster, by Franz Kirsten et al: www.nature.com/articles/s41586-021-04354-w en https://arxiv.org/abs/2105.11445
* Burst timescales and luminosities link young pulsars and fast radio bursts, by Kenzie Nimmo et al: https://arxiv.org/abs/2105.11446

Bron: Astronomie.nl.

Speak Your Mind

*

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

%d bloggers liken dit: