Een internationaal team van astronomen heeft een tweede aanhoudend actieve snelle radio-uitbarsting ontdekt, die vragen oproept over de aard van de mysterieuze verschijnselen.

Snelle radio-uitbarstingen (FRB’s) zijn intense, korte flitsen van radiofrequentie-emissies, die in de orde van milliseconden aanhouden. Het fenomeen werd in 2007 ontdekt door promovendus David Narkevic en zijn begeleider Duncan Lorimer. De bron van deze zeer energetische gebeurtenissen is een mysterie, maar geleidelijk worden er aanwijzingen voor hun aard verzameld.

De nieuwe bron, Fast radio burst 20190520B, werd op 20 mei 2019 gedetecteerd met de Vijfhonderd-meter Aperture Spherical Radio Telescope (FAST) in Guizhou, China, en in november van dat jaar in gegevens gevonden, meldt een nieuwe studie.

Vervolgwaarnemingen door het Jansky Very Large Array (VLA)-programma onder leiding van Caltech vonden zwakkere, constante radio-emissies die verband houden met de FRB, waardoor de Subaru-telescoop in Hawaï ook de bron kon lokaliseren binnen de marge van een dwergstelsel van bijna 3 miljard lichtjaar van de aarde.

Het is de tweede ontdekte herhalende FRB die wordt geassocieerd met een persistente radiobron (PRS), na de lokalisatie van FRB 121102 in 2012.

“De grote verrassing voor mij was dat ik me realiseerde dat de nieuwe FRB zo’n perfecte ‘tweeling’ lijkt te zijn voor een eerdere ontdekking,” vertelde Casey Law, een astronoom bij Caltech en een co-auteur die het VLA-programma leidde, aan Space.com.

“Misschien hadden sommigen liever gezegd dat de eerste associatie tussen een FRB en een radiobron toeval was, omdat het moeilijk uit te leggen was. Nu laat het tweede voorbeeld zien dat dit een reëel en cruciaal onderdeel is van het leven van een FRB.”

De ontdekking roept nieuwe vragen op over de aard van FRB’s, bijvoorbeeld of de bronnen van de FRB’s in de loop van de tijd evolueren, of als alternatief of verschillende soorten bronnen in staat zijn om FRB’s uit te zenden.

“Een van de belangrijkste vragen op het gebied van FRB’s is of alle FRB-bronnen zich herhalen”, vertelde Di Li van de National Astronomical Observatories of China (NAOC) en leider van de Commensal Radio Astronomy FAST Survey (CRAFTS) die FRB 190520B detecteerde via e-mail. “Persoonlijk ben ik voorstander van een evolutionair beeld omdat alle bronnen zich herhalen, maar het activiteitsniveau daalt snel naarmate de bron ouder wordt. Aangezien FRB 20190520B slechts de tweede is van ongeveer 500 bekende FRB’s met een zogenaamde PRS-tegenhanger en beide extreem actief zijn, zouden ze, in dit hypothetische evolutionaire beeld, de jeugd van FRB’s kunnen vertegenwoordigen, die niet erg lang duurt.”

Een ander speciaal kenmerk van FRB 190520B is de dispersiemeting, die aangeeft dat de emissies door de hoogste elektronendichtheid van alle FRB’s zijn gegaan voordat ze op aarde werden waargenomen. Dit suggereert dat de FRB actief is in een lokale plasma-omgeving, zoals die gecreëerd door een supernova, en een nieuw gecreëerde bron is.

Hoewel het inzicht geeft in de omgeving van FRB 190520B, roept het grote verschil in dispersiemetingen met andere FRB’s hun gebruik als “kosmische maatstaven” voor het meten van afstanden in twijfel.

Franz Kirsten, een postdoctoraal onderzoeker aan het Nederlands Instituut voor Radioastronomie (ASTRON) en Chalmers University in Zweden die niet betrokken was bij het onderzoek, vertelde Space.com dat een evolutionair pad voor FRB’s mogelijk is, maar met alleen deze twee bronnen is het moeilijk te zeggen.

“We moeten meer vinden en dit evolutionaire stadiummodel beperken. We hebben echt meer nodig op verschillende leeftijden om te zeggen oké, dit ding vervaagt de hele tijd,” zei Kirsten. “Dus wat echt leuk zou zijn om te zien, is of deze hardnekkige bronnen inderdaad in de loop van de tijd vervagen, bijvoorbeeld over een tijdschaal van 10 tot 20 jaar. Als we kunnen zeggen, oké, deze worden zwakker, dan is dat zeker een indicatie dat dit een mogelijkheid is.”

Om dit onderzoek op te volgen, vertelde co-auteur Yu Wenfei van het Shanghai Astronomical Observatory aan Space.com dat de “mechanismen die verantwoordelijk zijn voor de extra dispersiemaatregel en de near-source-omgeving van dergelijke zich herhalende FRB’s met een PRS-associatie de openstaande problemen zijn die moeten worden gevolgd en op te lossen.”

“Ik ben optimistisch dat de FRB-puzzel zal worden opgelost door dergelijke extreme FRB’s te onderzoeken,” zei Yu.

Di ziet ook grote waarde in de ontdekking van meer herhalende FRB-bronnen, samen met het proberen een veel beter beeld te krijgen van de omgevingen waarin ze voorkomen, bijvoorbeeld door de Hubble-ruimtetelescoop te gebruiken voor vervolgwaarnemingen.

Samenwerking tussen astronomen en faciliteiten over de hele wereld zal cruciaal zijn bij het vinden, lokaliseren en karakteriseren van deze mysterieuze verschijnselen, zoals in het geval van FRB 190520B.

“Deze ontdekking is onmogelijk zonder internationale samenwerking. FAST deed de ontdekking en alleen VLA is in staat om het zo efficiënt te lokaliseren. Elk instrument heeft zijn kracht en we hebben allemaal één hemel”, zegt Di.

Bronnen: Space.com