Jawel, radioflitser FRB 200428 kwam van een magnetar in ons eigen Melkwegstelsel

Impressie van een magnetar die op uitbarsten staat. Credit: McGill University Graphic Design Team

De snelle radioflitser (Engels: Fast Radioburst, FRB) FRB 200428, die op 28 april is waargenomen met de Canadese radiotelescoop CHIME (‘Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment’) blijkt inderdaad geproduceerd te zijn door een magnetar in ons eigen Melkwegstelsel. Ik zeg ‘inderdaad’, want het vermoeden bestond al langer en ik heb er op 5 mei al over geblogd. Maar nu is het allemaal officieel en er zijn maar liefst drie vakartikelen over verschenen, achteraan deze blog te bekijken.

De CHIME radiodetector. Credit: CHIME.

Nog even FRB 200428 in een notendop: op 27 april, een dag voor het verschijnen van de snelle radioflits, zagen de Fermi Gamma-ray Space Telescope en het Neil Gehrels Swift Observatory, beiden gamma-ruimtetelescopen van de NASA, een uitbarsting van gammastraling vanuit een bron in het sterrenbeeld Vosje (Latijn: Vulpecula). Met NASA’s Neutron star Interior Composition Explorer (NICER), die zich aan boord van het ISS bevindt, zag men toen ook een uitbarsting van röntgenstraling.

Dertien uur later kwam er een nieuwe uitbarsting van röntgenstraling, die gedetecteerd werd met de Europese INTEGRAL satelliet, de Chinese Huiyan en de Russische Konus gamma-ray burst monitor, de laatste bevindt zich aan boord van NASA’s GGS-Wind satelliet. Die uitbarsting duurde maar een halve seconde, maar op hetzelfde moment werd ook een korte stoot radiostraling gedetecteerd en wel door de eerder genoemde CHIME als door de Survey for Transient Astronomical Radio Emission 2 (STARE2). Ter vergelijking: in die ene stoot van minder dan een seconde komt pakweg 100 miljoen keer zoveel energie vrij als wat de zon in dezelfde tijd uitstoot.

De door CHIME waargenomen uitbarsting van radiostraling van FRB 200428. Credit: Paul Scholz/CHIME.

Dé bron van de gamma-, röntgen- en radiostraling blijkt nu SGR 1935+2154 te zijn (SGR staat voor ‘soft gamma repeater’), vermoedelijk een magnetar, een snel ronddraaiende neutronenster met een zeer krachtig magnetisch veld. SGR 1935+2154 staat 30.000 lichtjaar van ons vandaan. Op 3 mei j.l. werd vervolgens nog een korte en sterk gepolariseerde radiouitbarsting waargenomen van SGR 1935+2154 met FAST, de 500 meter radiotelecoop in China, de grootste enkelvoudige radiotelescoop ter wereld.

FAST radiotelescoop credits; NAO / FAST

Daarmee is FRB 200428 de eerste snelle radioflitser die in ons eigen Melkwegstelsel is waargenomen. Snelle radioflitsen worden al sinds 2007 waargenomen, maar altijd kwamen ze van objecten van buiten de Melkweg. Vergeleken met die ‘extragalactische’ FRB’s was deze ‘eigen’ snelle radioflits overigens een kleintje.

De vraag die nu rijst is wat er precies voor gezorgd heeft dat de magnetar tot deze uitbarsting kwam. Wellicht dat SGR 1935+2154 een ‘flare’. meemaakte, een uitbarsting die bijvoorbeeld ontstaat door een beving in het interieur, en dat die flare in botsing kwam met gas in de omringende ruimte van de magnetar en dat er daardoor een schokgolf ontstond.

Vakartikelen

  • Bochenek et al., “A fast radio burst associated with a Galactic magnetar,” Nature 587 (2020), pp. 59-62 (abstract).
  • The CHIME/FRB paper is “A bright millisecond-duration radio burst from a Galactic magnetar,” Nature 587 (2020), pp. 54-58 (abstract).
  • The Lin paper is “No pulsed radio emission during a bursting phase of a Galactic magnetar,” Nature 587 (2020), pp. 63-65 (abstract).

Bron: Centauri Dreams.

Wellicht is voor het eerst een snelle radioflits waargenomen IN het Melkwegstelsel

Impressie van een magnetar. Credit:
ESO/L. Calçada

Tot nu toe waren alle snelle radioflitsen (Engels: Fast Radiobursts, FRB’s) die zijn waargenomen afkomstig van buiten het Melkwegstelsel, 111 stuks volgens deze catalogus. Maar het zou kunnen dat er recent ook voor het eerst eentje is waargenomen in ons Melkwegstelsel. Op 28 april om 16u:34m:33s Nederlandse tijd zag de Canadese radiotelescoop CHIME (‘Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment’) een zeer kortstondige uitbarsting van radiostraling. Die kwam vanuit de richting van de een welbekende gammabron, SGR 1935+2154 (SGR staat voor ‘soft gamma repeater’). Dat is vermoedelijk een magnetar, een snel ronddraaiende neutronenster met een zeer krachtig magnetisch veld. SGR 1935+2154 staat 30.000 lichtjaar van ons vandaan in de richting van het sterrenbeeld Vosje (Vulpecula).

Op 27 april, dus een dag voor de radiouitbarsting, was al gezien dat SGR 1935+2154 gamma- en röntgenstraling begon uit te stoten, waargenomen door zeven instrumenten, waaronder de Swift en Agile ruimtetelescopen en NICER, dat verbonden is aan het ISS (zie de tweet hierboven over die waarneming). En toen zag CHIME de snelle radioflits een dag later, weliswaar aan de rand van z’n beeldveld – zeg maar in z’n ooghoek – hieronder de waarneming, die twee korte pieken van 5 milliseconde breed vertoont, 30 milliseconde na elkaar .

Credit: Paul Scholz/CHIME.

Met een sterkte van meer dan 1,5 miljoen Jansky per milliseconde was de uitbarsting sterk genoeg om ook vanuit een ander sterrenstelsel waargenomen te kunnen worden. Maar vergeleken met andere snelle radioflitsers was de FRB van SGR 1935+2154 zwak. De uitbarsting was ook gezien met de STARE2 survey. Hieronder een tweet met daarin aangegeven de uitbarsting SGR 1935+2154, die qua sterkte aan de onderkant zit van de groep FRB’s.

Op 3 mei j.l. werd vervolgens nog een korte en sterk gepolariseerde radiouitbarsting waargenomen van SGR 1935+2154 met FAST, de 500 meter radiotelecoop in China, de grootste enkelvoudige radiotelescoop ter wereld, die onlangs in gebruik is genomen – hieronder zie je die uitbarsting in beeld.

Credit: C.F. Zhang et al.

Of de uitbarsting van SGR 1935+2154 ook echt een snelle radioflitser is moet nog worden bevestigd. Zoals gezegd was ‘ie – voor Melkwegbegrippen weliswaar krachtig – voor FRB’s in andere sterrenstelsels een zwakke broeder. Onderzoek moet uitwijzen of het er echt eentje was en of ‘ie ook door een magnetar is uitgezonden. De theorie zegt dat magnetars FRB’s kunnen produceren als door de interactie van hun magnetische veld en zwaartekrachtsveld een soort van sterbeving plaatsvindt en er een stoot radiogolven wordt uitgezonden. Tot nu toe waren alle FRB’s te ver weg om daar precies achter te komen, dus als SGR 1935+2154 echt een snelle radioflits heeft uitgezonden is dat een unieke situatie, die de sterrenkundigen te gelegenheid biedt er eentje van dichtbij te onderzoeken. Bron: Sciencealert.

Westerbork telescoop legt eerste kosmische radioflitsen vast

De Westerbork Synthese Radio Telescoop (WSRT), credit ASTRON.

In Westerbork is in 2019 de upgrade van één van de snelste en meeste gevoelige radiotelescopen ter wereld voltooid. Het team van Nederlandse en internationale onderzoekers heeft hiermee ontdekt dat er grote onderlinge verschillen zitten in het gedrag van de zogenaamde snelle radioflitsers. Zulke flitsers, ook wel Fast Radio Bursts (FRBs) genaamd, zenden enorme hoeveelheden energie uit, die het heelal doorkruisen. Maar waar al dat felle radiolicht door wordt uitgezonden, is onbekend. De Westerbork resultaten laten zien dat deze puzzel voorlopig niet is opgelost. Het eerste wetenschappelijke resultaat van deze nieuwe radiohogesnelheidscamera’s verschijnt vandaag in het vakblad Astronomy & Astrophysics.

De ontdekkingen zijn gedaan door Leon Oostrum, promovendus bij het Nederlands instituut voor radioastronomie (ASTRON) en aan de Universiteit van Amsterdam. “Deze eerste resultaten laten al meteen zien dat de snelle radioflitsen nog vele mysteries bevatten”, zegt Oostrum.

Impressie van de straling van een radioflitser die bij de aarde arriveert. Credit: CSIRO/Dr Andrew Howells.

Om te leren wat deze radioflitsers zijn, is met Westerbork gekeken naar de twee eerst ontdekte radiobronnen die regelmatig korte pulsen uitzenden, genaamd R1 en R2. Van R1 werden 30 flitsen gezien, maar R2 bleef onzichtbaar, ondanks 300 uur aan waarnemingen. R2 gedraagt zich, onverwacht, al meteen heel anders dan R1. Het zou kunnen dat R2 onzichtbaar is voor Westerbork omdat de flitsen te zwak zijn, of niet de “kleur” radiolicht hebben die Westerbork kan waarnemen. Een andere optie is dat R2 tijdelijk of permanent helemaal geen flitsen meer uitzendt. Het is nog onbegrepen wat precies de reden is dat R2 niet zichtbaar was.

De flitsen van R1 zijn de eerste radioflitsen die Westerbork heeft vastgelegd. De telescopen gaan nu ook op zoek naar nieuwe flitsers. Hoe meer radioflitsen de onderzoekers ontdekken, hoe meer duidelijk zal worden over hoe deze radioflitsen ontstaan.

Onderzoeksleider Joeri van Leeuwen (ASTRON) zegt: “Door de bestaande radioschotel van Westerbork te hergebruiken, hebben we een enorm gevoelige telescoop. Die hebben we uitgerust met een hypermodern ontvangersysteem, Apertif genaamd, en een gigantische supercomputer. Daarmee maken we 20.000 beelden per seconde van het heelal.”

Met deze complete revisie is de Westerbork radiotelescoop, eigendom van ASTRON, weer één van de beste radiotelescopen van de wereld. Omdat het beeld wordt opgebouwd door de signalen van 12 schotels te combineren, kan een zeer gedetailleerd beeld van de hemel worden gemaakt. Door de nieuwe Apertif techniek kunnen deze scherpe beelden gemaakt worden van een groot stuk van de hemel in één keer. Waar andere vergelijkbare telescopen met sluitertijden werken van 1 seconde, kan de Apertif supercomputer films maken met meerdere beelden per 1/1000e seconde.

Oostrum: “Die combinatie is uniek in de wereld, en essentieel om te onderzoeken hoe de mysterieuze snelle radioflitsen werken”. Bron: ASTRON.

Snelle radioflitser ontdekt met een min of meer vaste cyclus

Credit: Shriharsh Tendulkar / Gemini Observatory.

Snelle radioflitsers (Engels: Fast Radiobursts, FRB’s) zijn in meerderheid eenmalige, kortstondige uitbarstingen van radiostraling. Maar sinds enkele jaren kennen de sterrenkundigen ook FRB’s die meer dan één keer uitbarstingen hebben laten zien. En nu is er dan voor het eerst eentje die een vaste cyclus blijkt te hebben, een FRB die elke 16 dagen (16,35 +/- 0,18 dagen om precies te zijn) een verhoogde radiostraling vertoont. Een internationaal team van sterrenkundige bestudeerde deze snelle radioflitser, genaamd FRB 180916.J0158+65, met het Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment (CHIME). Zij hebben ‘m gedurende een periode van 409 dagen waargenomen. Daaruit kwam naar voren dat de radioflitser gedurende vier dagen gedurende elk uur twee korte radiosignalen geeft en daarna twaalf dagen niets van zich laat horen. Vervolgens herhaalt het zich weer met vier dagen van radiosignalen gedurende ieder uur.

Credit: © B. Marcote et al. / Nature 2020

Helemaal vast is die cyclus overigens niet, want soms zijn er vier dagen zonder uitbarstingen en soms zijn er ook meer uitbarstingen. Men denkt dat de verklaring voor dit ritme een object is dat de signalen uitzendt, dat draait om een ster, vermoedelijk een zogeheten magnetar bij een gewone ster, een neutronenster met een zeer sterk magnetisch veld. Als het object zich dan gezien vanaf de aarde achter de ster bevindt ontvangen we geen signaal – een mogelijke verklaring van de twaalf dagen van stilte. Maar dat verklaart dan weer niet waarom FRB 180916.J0158+65 ieder uur zo’n signaal uitzendt.

Het zou ook kunnen dat het object roteert en dat die rotatie ervoor zorgt dat we om het uur iets van z’n radiostraling oppikken. Verder onderzoek aan FRB 180916.J0158+65 laat zien dat ‘ie gelegen is in een spiraalstelsel op zo’n 500 miljoen lichtjaar afstand (SDSS J015800.28+654253.0). Hij bevindt zich ergens aan de buitenkant van dat stelsel, een vreemde positie, waar ik eerder ook al op wees. Bron: Science Alert.