Merkelig radioutbrudd reiser nye spørsmål

Astronomer har funnet bare det andre eksemplet på en svært aktiv, repeterende rask radioutbrudd (FRB) med en kompakt kilde til svakere, men vedvarende radiostråling mellom utbruddene. Oppdagelsen reiser nye spørsmål om naturen til disse mystiske objektene og også om deres nytte som verktøy for å studere naturen til det intergalaktiske rommet. Forskerne brukte National Science Foundations Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) og andre teleskoper for å studere objektet, først oppdaget i 2019.

Objektet, kalt FRB 190520, ble funnet av det fem hundre meter lange Aperture Spherical radioteleskopet (FAST) i Kina. Et utbrudd fra objektet skjedde 20. mai 2019, og ble funnet i data fra det teleskopet i november samme år. Oppfølgingsobservasjoner med FAST viste at den, i motsetning til mange andre FRB-er, sender ut hyppige, gjentatte utbrudd av radiobølger.

Observasjoner med VLA i 2020 avslørte objektets plassering, og det tillot observasjoner av synlig lys med Subaru-teleskopet på Hawaii å vise at det er i utkanten av en dverggalakse nesten 3 milliarder lysår fra Jorden. VLA-observasjonene fant også at objektet konstant sender ut svakere radiobølger mellom utbruddene.

“Disse egenskapene gjør at denne ser mye ut som den aller første FRB hvis posisjon ble bestemt – også av VLA – tilbake i 2016,” sa Casey Law, fra Caltech. Denne utviklingen var et stort gjennombrudd, og ga den første informasjonen om miljøet og avstanden til en FRB. Imidlertid satte kombinasjonen av gjentatte utbrudd og vedvarende radioemisjon mellom utbrudd, som kommer fra et kompakt område, 2016-objektet, kalt FRB 121102, bortsett fra alle andre kjente FRB-er, til nå.

“Nå har vi to slike, og det reiser noen viktige spørsmål,” sa Law. Law er en del av et internasjonalt team av astronomer som rapporterer funnene sine i tidsskriftet Natur.

Forskjellene mellom FRB 190520 og FRB 121102 og alle de andre styrker en tidligere antydet mulighet for at det kan være to forskjellige typer FRB.

“Er de som gjentar forskjellige fra de som ikke gjør det? Hva med den vedvarende radiostrålingen – er det vanlig?” sa Kshitij Aggarwal, en doktorgradsstudent ved West Virginia University (WVU).

Astronomene antyder at det enten kan være to forskjellige mekanismer som produserer FRB-er, eller at objektene som produserer dem kan virke annerledes på forskjellige stadier av utviklingen. Ledende kandidater for kildene til FRB er de supertette nøytronstjernene som er igjen etter at en massiv stjerne eksploderer som en supernova, eller nøytronstjerner med ultra-sterke magnetiske feltkalt magnetarer.

Et kjennetegn ved FRB 190520 setter spørsmålstegn ved nytten av FRB som verktøy for å studere materialet mellom dem og jorden. Astronomer analyserer ofte effekten av intervenerende materiale på radiobølgene som sendes ut av fjerne objekter for å lære om selve det tynne materialet. En slik effekt oppstår når radiobølger passerer gjennom rom som inneholder frie elektroner. I så fall beveger bølger med høyere frekvens seg raskere enn bølger med lavere frekvens.

Denne effekten, kalt spredning, kan måles for å bestemme tettheten av elektroner i rommet mellom objektet og jorden, eller, hvis elektrontettheten er kjent eller antatt, gi et grovt estimat av avstanden til objektet. Effekten brukes ofte til å gjøre avstandsestimater til pulsarer.

Det fungerte ikke for FRB 190520. En uavhengig måling av avstanden basert på Doppler-forskyvningen av galaksens lys forårsaket av utvidelsen av universet plasserte galaksen i nesten 3 milliarder lysår fra Jorden. Imidlertid viser utbruddets signal en mengde spredning som vanligvis vil indikere en avstand på omtrent 8 til 9,5 milliarder lysår.

“Dette betyr at det er mye materiale i nærheten av FRB som ville forvirre ethvert forsøk på å bruke det til å måle gassen mellom galakser,” sa Aggarwal. “Hvis det er tilfelle med andre, så kan vi ikke regne med å bruke FRB-er som kosmiske målestokker,” la han til.

De astronomer spekulerte i at FRB 190520 kan være en “nyfødt”, fortsatt omgitt av tett materiale som ble kastet ut av supernovaeksplosjonen som etterlot nøytronstjernen. Etter hvert som materialet til slutt forsvinner, vil også spredningen av utbruddssignalene avta. Under “nyfødt”-scenariet, sa de, kan de gjentatte utbruddene også være karakteristiske for yngre FRB-er og avta med alderen.

“FRB-feltet beveger seg veldig raskt akkurat nå og nye funn kommer ut månedlig. Imidlertid gjenstår det fortsatt store spørsmål, og dette objektet gir oss utfordrende ledetråder om disse spørsmålene,” sa Sarah Burke-Spolaor, fra WVU.

---

---