PERSBERICHT ASTRON/JIVE/NOVA
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Repeterende ‘snelle radioflits’ uit een spiraalstelsel vergroot het mysterie
over de oorsprong van deze signalen
Telescopen van het European VLBI Network (EVN) hebben een repeterende fast
radio burst (FRB) waargenomen in een spiraalstelsel zoals het onze. De FRB is
de dichtstbijzijnde die ooit is gelokaliseerd en is aangetroffen in een
omgeving die radicaal afwijkt van eerdere gevallen. Door deze ontdekking moeten
wetenschappers hun ideeën over de oorsprong van dit geheimzinnige
extragalactische verschijnsel opnieuw bijstellen.
Een van de grootste astronomische raadsels is de vraag waar de korte, hevige
uitbarstingen van radiostraling vandaan komen die bekendstaan als fast radio
bursts (FRBs) oftewel ‘snelle radioflitsen’. Hoewel deze uitbarstingen maar een
duizendste van een seconde duren, zijn er tot nu toe al honderden van
gedetecteerd. Maar slechts van vier FRBs is de exacte bron bekend.
In 2016 werd vastgesteld dat een van deze vier gelokaliseerde bronnen zich op
onvoorspelbare wijze herhaalde. De betreffende radioflitsen kwamen steeds uit
hetzelfde stukje hemel. Sindsdien maken onderzoekers onderscheid tussen FRBs
waarvan slechts één uitbarsting is waargenomen (‘niet-repeterende’) en die
waarvan meerdere radioflitsen zijn geregistreerd (‘repeterende’).
‘De meervoudige flitsen die we van de eerste repeterende FRB hebben gezien,
kwamen voort uit heel specifieke en extreme omstandigheden in een heel klein
(dwerg)sterrenstelsel’, zegt Benito Marcote van het Joint Institute for VLBI
ERIC en hoofdauteur van het huidige onderzoek. ‘Die ontdekking vormde het
eerste stukje van de puzzel, maar riep meer vragen op dan zij beantwoordde,
zoals de vraag of er een fundamenteel verschil bestaat tussen repeterende en
niet-repeterende FRBs. En nu hebben we een tweede repeterende FRB
gelokaliseerd, die onze eerdere ideeën over wat de bron van deze radioflitsen
kan zijn in twijfel trekt.’
Op 19 juni 2019 deden acht telescopen van het European VLBI Network (EVN)
gelijktijdige waarnemingen van een radiobron die bekendstaat als FRB
180916.J0158+65. Deze bron was al in 2018 ontdekt met de CHIME-telescoop in
Canada, en dat stelde het team onder leiding van Marcote in staat om met het
EVN met zeer hoge resolutie naar FRB 180916.J0158+65 te kijken. In de loop van
vijf uur detecteerden de onderzoekers vier radioflitsen die stuk voor stuk
minder dan twee duizendsten van een seconde duurden. De hoge resolutie werd
bereikt door radiotelescopen die verspreid over de wereld staan opgesteld met
elkaar te combineren. Dankzij deze techniek, die Very Long Baseline
Interferometry (VLBI) wordt genoemd, kon worden vastgesteld dat de radioflitsen
allemaal afkomstig waren uit een slechts ongeveer zeven lichtjaar groot gebied.
Deze lokalisatie is vergelijkbaar met het vanaf de aarde opsporen van een mens
op de maan.
Met behulp van deze locatie kon het team waarnemingen doen met een van de
grootste optische telescopen ter wereld, de 8-meter Gemini North op de Mauna
Kea (Hawaï). Door de omgeving van de bron te onderzoeken kon worden vastgesteld
dat de radioflitsen afkomstig waren uit een spiraalstelsel (SDSS
J015800.28+654253.0 geheten) dat 500 miljoen lichtjaar van de aarde verwijderd
is, en specifiek uit een gebied in dat stelsel waar veel stervorming
plaatsvindt.
‘De gevonden locatie is compleet anders dan die van de eerder gelokaliseerde
repeterende FRB, maar verschilt ook van alle andere onderzochte FRBs’, legt
Kenzie Nimmo, promovendus aan de Universiteit van Amsterdam, uit. ‘De
verschillen tussen repeterende en niet-repeterende snelle radioflitsen zijn dus
minder duidelijk, en we denken nu dat deze verschijnselen niet gebonden zijn
aan een specifiek type sterrenstelsel of omgeving. Het zou zomaar kunnen zijn
dat FRBs op een grote verscheidenheid aan locaties in het heelal kunnen
optreden en alleen specifieke omstandigheden vereisen om waarneembaar te zijn.’
Hoewel het huidige onderzoek eerdere aannames in twijfel trekt, is deze FRB de
meest nabije die ooit is waargenomen. Dat stelt astronomen in de gelegenheid om
dit verschijnsel gedetailleerder dan ooit te onderzoeken.
‘We hopen dat verder onderzoek duidelijk zal maken onder welke omstandigheden
deze geheimzinnige flitsen ontstaan. We streven ernaar om meer FRBs nauwkeurig
te lokaliseren en uiteindelijk hun ontstaan te begrijpen’, besluit Jason
Hessels, corresponderend auteur van het onderzoek, van het Nederlands Instituut
voor Radioastronomie (ASTRON) en de Universiteit van Amsterdam.
Publicatie
B. Marcote, K. Nimmo, J. W. T. Hessels, S. P. Tendulkar, C. G. Bassa, Z.
Paragi, A. Keimpema, M. Bhardwaj, R. Karuppusamy, V. M. Kaspi, C. J. Law, D.
Michilli, K. Aggarwal, B. Andersen, A. M. Archibald, K. Bandura, G. C. Bower,
P. J. Boyle, C. Brar, S. Burke-Spolaor, B. J. Butler, T. Cassanelli, P. Chawla,
P. Demorest, M. Dobbs, E. Fonseca, U. Giri, D. C. Good, K. Gourdji, A. Josephy,
A. Yu. Kirichenko, F. Kirsten, T. L. Landecker, D. Lang, T. J.W. Lazio, D. Z.
Li, H.-H. Lin, J. D. Linford, K. Masui, J. Mena-Parra, A. Naidu, C. Ng, C.
Patel, U.-L. Pen, Z. Pleunis, M. Rafiei-Ravandi, M. Rahman, A. Renard, P.
Scholz, S. R. Siegel, K. M. Smith, I. H. Stairs, K. Vanderlinde & A. V.
Zwaniga. 2020. A repeating fast radio burst source localised to a nearby spiral
galaxy. Nature. https://doi.org/10.1038/s41586-019-1866-z ;
<https://doi.org/10.1038/s41586-019-1866-z>
Beeldmateriaal
Film - A repeating Fast Radio Burst from a Spiral Galaxy:
https://youtu.be/eKo-Jx3l418 ;<https://youtu.be/eKo-Jx3l418>
Afbeeldingen met onderschrift zijn te downloaden via deze link:
https://filesender.surf.nl/?s=download&token=f1b19bdb-90c6-40d3-babd-b5a74102213e
<https://filesender.surf.nl/?s=download&token=f1b19bdb-90c6-40d3-babd-b5a74102213e>
Contact
Houd er rekening mee dat op het moment van het uitsturen van dit persbericht
onderstaande contactpersonen zich in verschillende tijdzones zullen bevinden
Gina Maffey – Wetenschapscommunicatiemedewerker
(In Nederland – CET)
The Joint Institute for VLBI ERIC (JIVE)
E-mail: maffey@xxxxxxx
Tel.: +31 521 596 543
Zsolt Paragi – auteur
(In Nederland – CET)
The Joint Institute for VLBI ERIC (JIVE)
E-mail: paragi@xxxxxxx
Tel.: +31 521 596 536
Cees Bassa – auteur
(In Nederland – CET)
ASTRON (Het Nederlands Instituut voor Radioastronomie)
E-mail: bassa@xxxxxxxxx
Tel.: +31 521 596 759
Benito Marcote – Hoofdauteur
(Aanwezig op de American Astronomical Society meeting, Hawaii -10 CET)
The Joint Institute for VLBI ERIC (JIVE)
E-mail: marcote@xxxxxxx
Tel.: +31 639 509 234
Jason Hessels – Corresponderend auteur
(Aanwezig op de American Astronomical Society meeting, Hawaii -10 CET)
ASTRON (het Nederlands Instituut voor Radioastronomie) en de Universiteit van
Amsterdam
E-mail: hessels@xxxxxxxxx
Tel.: +31 610 260 062
Kenzie Nimmo – auteur
(Aanwezig op de American Astronomical Society meeting, Hawaii -10 CET)
Universiteit van Amsterdam
E-mail: k.nimmo@xxxxxx
Tel.: +447 8888 175 25
Aanvullende informatie
Waarom de lokalisatie van snelle radioflitsen van belang is
Hoewel fast radio bursts (FRBs) een op zichzelf staand mysterie zijn, kan het
onderzoek ervan astronomen meer inzicht geven in het heelal zelf. Een van de
grote kosmologische vraagstukken is hoe de structuren op de verschillende
schalen zijn ontstaan. Vragen als deze kunnen worden aangepakt met kostbare
computersimulaties, maar de resultaten daarvan zijn sterk afhankelijk van de
veronderstelde omstandigheden in het vroege heelal. De resultaten van zulke
simulaties moeten met echte waarnemingen worden vergeleken om te kunnen bepalen
of de simulaties betrouwbare antwoorden geven. Dat is niet eenvoudig, omdat de
meeste materie binnen sterrenstelsels onzichtbaar is.
FRB’s zouden in de toekomst wel eens een elegante oplossing voor dit probleem
kunnen bieden. De korte pulsen van FRBs zijn ‘verstrooid’, wat wil zeggen dat
de puls op langere golflengten iets later aankomt dan op kortere golflengten.
Deze vertraging kan heel nauwkeurig worden gemeten en levert een indirecte
schatting op van de hoeveelheid materie tussen de bron en de aarde. Als
duizenden FRBs worden ontdekt, in alle mogelijke richtingen, wordt het mogelijk
om de verdeling van de materie in het heelal in kaart te brengen. Maar om de
ruimtelijke verdeling van de kosmische materie te kunnen bepalen, moeten
astronomen wel ook de afstanden van alle FRBs kennen.
Hoe je een snelle radioflits lokaliseert
Bij de meeste zoekacties naar FRBs wordt een enkelvoudige radiotelescoop
gebruikt om bij benadering het gebied te bepalen waar de radioflits vandaan
komt. Bij het doen van hoge-resolutie radiowaarnemingen met behulp van Very
Long Baseline Interferometry (VLBI) wordt een nieuwe aanpak toegepast.
Op dit moment is het European VLBI Network (EVN) het enige VLBI-netwerk dat
gevoelig genoeg is om FRBs te onderzoeken. Dat stelt astronomen in staat om
zowel het moederstelsel als de onmiddellijke omgeving van de radioflits aan te
wijzen. Door het moederstelsel te lokaliseren kunnen astronomen vervolgens
optische waarnemingen doen om het licht van het sterrenstelsel te analyseren.
Op die manier kan de afstand van het stelsel worden bepaald. Het onderzoek van
de omgeving waarin FRBs optreden is cruciaal voor de beantwoording van de vraag
hoe deze radioflitsen kunnen ontstaan en welke extragalactische objecten
daarbij betrokken zijn.
‘Bij het ontrafelen van het mysterie van de FRBs moeten astronomen de bronnen
ongelooflijk gedetailleerd kunnen onderzoeken. De gecombineerde gevoeligheid
van de telescopen van het EVN biedt de unieke mogelijkheid om deze
verschijnselen waar te nemen en we hopen dat verdere waarnemingen zullen
bijdragen aan ons begrip van deze raadselachtige bronnen’, zegt Francisco
Colomer, directeur van het Joint Institute for VLBI ERIC.
Betrokken instituten
De waarnemingen zijn verricht met het Very Long Baseline Interferometry Network
(EVN). Het EVN is het meest gevoelige Very Long Baseline Interferometry
(VLBI)-netwerk ter wereld en stelt onderzoekers in staat om unieke,
hoge-resolutie radiowaarnemingen te doen van kosmische radiobronnen. De data
van het EVN worden verwerkt door het Joint Institute for VLBI ERIC (JIVE) – een
internationale onderzoeksinfrastructuur gevestigd in Nederland, die ook
ondersteuning biedt, toonaangevend onderzoek uitvoert en de technische
ontwikkeling op het gebied van de radioastronomie bevordert.
Bij deze waarneming waren in totaal acht antennes betrokken: 25x38-meter
Jodrell Bank Mark2, Universiteit van Manchester (VK); 25-meter Westerbork
(enkelvoudige schotel), ASTRON (Nederland); 100-meter Effelsberg, Max Planck
Instituut voor Radioastronomie (Duitsland); 32-meter Medicina, Nationaal
Instituut voor Astrofysica (Italië); 25-meter Onsala, Onsala
Ruimte-Observatorium (Zweden); 32-m Toruń, Nicolaus Copernicus Universiteit
(Polen); 32-meter Irbene, Ventspils Internationaal Radio-Astronomie Centrum
(Letland) en 650-meter Tianma, Chinese Academie van Wetenschappen (China).
Vervolgwaarnemingen zijn gedaan met de 8,1-meter Gemini North-telescoop van het
National Optical-Infrared Astronomy Research Laboratory en de Association of
Universities for Research in Astronomy van de National Science Foundation (VS).
