19 juli 2024

Mogelijk zijn van een Fast Radio Burst voor het eerst zwaartekrachtgolven gemeten

Botsende neutronensterren. Hierbij zal meestal een zwart gat het gevolg zijn en dit soort gebeurtenissen produceren een specifiek soort zwaartekrachtgolven. Credit: University of Warwick/Mark Garlick.

Een Fast Radio Burst (FRB) is een korte, heldere radiopuls, die pakweg een duizendste van een seconde tot drie seconden duurt en waarbij enorm veel energie vrijkomt. De eerste FRB werd in 2007 waargenomen met het Australische Parkes Observatorium en sindsdien zijn er al tientallen ontdekt. Helemaal zekerheid over de bron hebben sterrenkundigen niet, maar ze hebben wel het vermoeden dat het moet gaan om botsende neutronensterren. Als die extreem compacte objecten (∼maatje zonsmassa in een bolletje van 20 km doorsnede) met elkaar botsen kunnen de magnetische velden van de twee neutronensterren plotseling verdwijnen, want het gevormde zwarte gat heeft geen magneetveld. De magnetische velden zijn dan overgegaan in een elektrisch veld en dat komt vrij in een enorme uitbarsting, die we als de FRB waarnemen.

Credit: Parkes Observatory

Mogelijk heeft men nu van één zo’n FRB de zwaartekrachtgolven ontdekt. Met de LIGO zwaartekrachtdetectoren in de VS zijn al tientallen malen zwaartekrachtgolven ontdekt, maar die waren allemaal geproduceerd door botsende zwarte gaten. Maar in twee gevallen betrof het zwaartekrachtgolven van neutronensterren, te weten en GW170817 en GW190425. Van die eerste zijn naast zwaartekrachtgolven ook allerlei vormen van straling waargenomen, zoals optische, radio en röntgenstraling – het eerste voorbeeld van Multimessenger-sterrenkunde. De tweede (GW190425 dus) was alleen bekend als bron van zwaartekrachtgolven, maar ruim 2,5 uur na die detectie werd er ook een FRB ontdekt op de plek van GW190425, dat was FRB 20190425A, die was ontdekt met de Canadese CHIME radiotelescoop. Probleem van de link tussen GW190425 en FRB 20190425A is echter dat op het moment van de detectie van GW190425 één van de twee LIGO-detectoren niet werkte en dat daarom de exactie lokatie van de bron van GW190425 aan de hemel moeilijk te bepalen is. De Fermi satelliet had ook gammastraling van de botsende neutronensterren kunnen detecteren, maar die stond op dat moment net achter de aarde, verscholen dus om iets van de FRB te kunnen zien. Wat men met de ene LIGO-detector wel kon bepalen was de afstand tot de aarde, bijna 160 megaparsec.

Impressie van een FRB waarvan de straling arriveert bij aarde. Credit: ESO/M. Kornmesser, CC BY

Toch denkt men GW190425 en FRB 20190425A aan elkaar te kunnen linken en wel dankzij de zogeheten Macquart relatie: de radiostraling die van de bron naar de aarde reist passeert onderweg intergalactisch gas. Radiogolven met hoge frekwentie reizen sneller door het gas dan radiogolven met lage frekwentie, dus door het tijdverschil te meten tussen de aankomst van hoogfrekwente en laagfrekwente radiostraling van FRB 20190425A was men in staat om de afstand tot de bron te meten en die kwam – jawel, je raad het al – overeen met de afstand van de bron van GW190425. De kans dat GW190425 en FRB 20190425A NIET aan elkaar gelinkt zijn is in het geval van de lokatie van de bronnen aan de hemel 1 op 20. Neem je er echter ook de afstand bij, dan is de kans dat ze niet gelinkt zijn en alles op toeval berust 1 op 200. Later dit jaar, vanaf mei als de verbeterde LIGO, Virgo en KAGRA zwaartekrachtdetectoren aan een nieuwe Run beginnen, wil men gecombineerd met CHIME meer samensmeltende neutronensterren ontdekken .

Meer informatie vind je in het vakartikel van Alexandra Moroianu et al, An assessment of the association between a fast radio burst and binary neutron star mergerNature Astronomy (2023).

Bron: Phys.org.

Share

Speak Your Mind

*