Het universum is een plek die ons nog steeds wacht met veel verrassingen en fenomenen om te ontdekken. Bekend als Fast Radio Bursts (FRB’s), zijn het lichtflitsen die worden waargenomen op radiofrequenties die slechts een duizendste van een seconde duren en die pas 15 jaar bekend zijn. Het is onmogelijk te voorspellen wanneer ze zullen gebeuren, maar wat we wel weten is dat het een veel voorkomend fenomeen is in het heelal. Elke dag zouden ongeveer duizend FRB’s kunnen worden gedetecteerd, als we continu naar de hele lucht zouden kijken. Hiervan blijkt de overgrote meerderheid maar één keer voor te komen. Een lichtflits in een duizendste van een seconde en de rest van de tijd helemaal niets. Wat we wel weten is dat ze voorkomen op kosmologische afstanden, in sterrenstelsels die ver van ons verwijderd zijn.
Hoewel de eerste FRB in 2007 werd ontdekt, was het pas tien jaar later mogelijk om met voldoende precisie in de lucht te lokaliseren waar een van deze uitbarstingen vandaan kwam. Hiervoor hebben we de hulp van het EVN, zo heet het Europese VLBI (Very Long Baseline Interferometry) netwerk, een netwerk van over de hele wereld verspreide antennes die gelijktijdig de hemel observeren. De data die deze antennes verzamelen, gaan naar het JIVE-instituut, midden in het natuurgebied Dwingeldverld, in het noorden van Nederland, waar het wordt gecombineerd tot zeer hoge resolutie radiofrequentiebeelden.
Juist met deze beelden konden we voor het eerst de oorsprong van een van deze FRB’s onthullen, de enige tot nu toe die meer dan een enkele burst had geproduceerd. En wat we vonden was een hoogst onverwachte habitat. Deze uitbarstingen waren niet afkomstig van een van die grote, actieve sterrenstelsels die de meeste activiteit in het heelal veroorzaken. In plaats daarvan vonden we een dwergstelsel, een zwak conglomeraat waar sterren zich meer dan twee miljard lichtjaar van ons verwijderd vormden (heel ver!), en dat zou door niemand onopgemerkt blijven (Chatterjee et al., Natuur, 2017;Marcote et al., ApJ, 2017;Tendulkar et al., ApJ, 2017). Waarom daar? Was er iets bijzonders aan die omgeving? Sterker nog, ja, we hebben ontdekt dat het zich in een van de meest extreme omgevingen bevindt die we daar kunnen vinden (Michilli et al., Natuur, 2018). Deze FRB’s leken afkomstig te zijn van een zeer jonge neutronenster (10-1000 jaar oud) die zich ofwel in de buurt van een enorm zwart gat bevond, vergelijkbaar met die in het centrum van ons melkwegstelsel, of in het overblijfsel dat was achtergelaten door een vorige ster explosie bij overlijden.
En inderdaad, dit idee werd versterkt (al was het maar gedeeltelijk) toen we een tweede FRB in de lucht aangaven (Marcote et al., Natuur, 2020). In tegenstelling tot de eerste bevond deze zich in een melkwegstelsel dat sterk lijkt op het onze, op slechts 500 miljoen lichtjaar afstand (een kwart van de afstand tot het vorige). Maar de buurt waar de uitbarstingen plaatsvonden, was ook een regio die de bakermat was van nieuwe sterren.
Dus alles op wielen? Min of meer, tot vorig jaar vonden we een FRB op een plaats tegenover alle vorige. Melkwegstelsels hebben vaak jonge gebieden waar zich sterren vormen; regio’s waar oude sterren worden gevonden; en bolvormige sterrenhopen, groepen zeer, zeer oude sterren. Waar de jongste is, is de familiering van Toetanchamon. Welnu, precies in een van deze bolvormige sterrenhopen vonden we een andere van deze FRB’s die behoorlijk actief was en verschillende flitsen produceerde (Kirsten, Marcote, et al., Natuur, 2022). Alsof dat nog niet genoeg is, is dit een van de snelst knipperende FRB’s ooit waargenomen. Hun bursts kunnen zo kort zijn als enkele tientallen nanoseconden (honderd miljoenste van een seconde!).
Hoe dit te integreren in alles wat voorheen bekend was? Er is nog een lange weg te gaan voordat we volledig begrijpen wat FRB’s zijn en wat de oorzaak is van deze felle lichtflitsen. En in feite is het een volledig dynamisch veld, met volledige veranderingen in ons begrip in een tijdsbestek van een paar maanden. Maar het wordt duidelijk dat er een breed scala aan regio’s is waar deze uitbarstingen vandaan kunnen komen. Algemeen wordt aangenomen dat de lichtflits moet komen uit een gebied dat heel dicht bij het “oppervlak” van een jonge neutronenster ligt, meestal ondergedompeld in een zeer extreme omgeving (zoals in de buurt van een zwart gat zoals dat in het centrum van ons melkwegstelsel). ), of interactie met de overblijfselen van eerdere sterexplosies), of een galactisch paar vormen met een andere ster in een binair systeem:
Kun je ons helpen om meer te worden? Word lid en doe mee. Zeg het voort op de netwerken. Neem contact met ons op en vertel ons over uzelf en uw project.
Benito Marcote Martin
Staff Support Scientist at the Joint Institute for VLBI ERIC
Vengo de Cantabria, donde crecí e hice la licenciatura de física (en la Universidad de Cantabria). Soy doctor en Física por la Universidad de Barcelona. Realicé mi etapa postdoctoral en Joint Institute for VLBI ERIC (JIVE), in Dwingeloo (Países Bajos), donde actualmente me encuentro como científico de soporte de la European VLBI Network (EVN). Mi trabajo se centra en operar esta red de antenas, organizar las observaciones y preparar los datos recogidos para que los astrónomos consigan buenas imágenes con las mismas.
Mi investigación ha ido divergiendo en los últimos años y actualmente cubro varias líneas, siempre a través de observaciones de radio y sobre objetos transitorios (variables) de muy alta energía. Empecé en el campo de las binarias de rayos gamma y de cómo aceleran partículas relativistas, pero pronto incorporé otro tipo de estrellas binarias: las colliding wind binaries que producen choques entre los vientos de las dos estrellas. En los últimos años el campo activo de FRBs ha marcado claramente la mayor parte de mi tiempo. Pero todavía me ha dejado tiempo para poder seguir varias de las explosiones famosas que se han descubierto en los últimos años: el choque de dos estrellas de neutrones produciendo ondas gravitacionales por primera vez; los estallidos de rayos gamma, y una nova que explota recurrentemente cada unos 15 años.
