Fast Radio Bursts (FRBs) har blitt et hovedfokus for forskning det siste tiåret. I radioastronomi refererer dette fenomenet til forbigående radiopulser som kommer fra fjerne kosmologiske kilder, som vanligvis bare varer noen få millisekunder i gjennomsnitt. Siden den første hendelsen ble oppdaget i 2007 ("Lorimer Burst"), er trettifire FRB observert, men forskere er fremdeles ikke sikre på hva som forårsaker dem.
Med teorier som spenner fra eksploderende stjerner og sorte hull til pulsarer og magnetarer - og til og med meldinger som kommer fra utenomjordiske intelligenser (ETI) - har astronomer vært fast bestemt på å lære mer om disse rare signalene. Og takket være en ny studie fra et team av australske forskere, som brukte Australia Square Kilometer Array Pathfinder (ASKAP), er antallet kjente kilder til FRB nesten doblet.
Studien som beskriver deres forskning, som nylig dukket opp i tidsskriftet Natur, ble ledet av Dr. Ryan Shannon - en forsker fra Swinburne University of Technology og OzGrav ARC Center of Excellence - og inkluderte medlemmer fra International Center for Radio Astronomy Research (ICRAR), Australia Telescope National Facility (ATNF), ARC Center of Excellence for All-Sky Astrophysics (CAASTRO), og flere universiteter.
Som de uttaler i sin studie, har forsøk på å forstå FRB-er som helhet blitt hindret av en rekke faktorer. For det første har tidligere søk blitt utført med teleskoper som varierer med tanke på følsomhet, ved en rekke forskjellige radiofrekvenser, og i miljøer med forskjellige nivåer av radiofrekvensinterferens - som er resultatet av menneskelig aktivitet.
For det andre har tidligere søk blitt komplisert av kildenes forbigående natur og den dårlige vinkeloppløsningen ved å oppdage instrumenter, noe som har resultert i usikkerhet når det gjelder kildene til FRB-er og lysstyrken. For å adressere dette gjennomførte teamet en godt kontrollert, bredfeltradioundersøkelse for en serie utbrudd som ble oppdaget i 2016 og spores til en dverggalakse som ligger 3,7 milliarder lysår unna.
Teamet gjennomførte denne undersøkelsen ved hjelp av ASKAP-matrisen, verdens raskeste telekop for radioundersøkelse lokalisert i det vestlige Australia. ASKAP-gruppen er designet og konstruert av Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization (CSIRO), og består av 36 "parabolantenner" som er spredt over en terrengstrekning på 6 km (3,7 mi) i diameter.
Ved hjelp av denne matrisen, som er forløperen for det fremtidige Square Kilometer Array (SKA) -teleskopet, undersøkte forskerteamet utbruddene som kom fra denne fjerne kosmologiske kilden. I tillegg til å finne flere FRB-er på ett år enn noen tidligere undersøkelse, observerte de også at signalene kom fra kilder langt lenger unna enn tidligere antatt. Som Dr. Shannon forklarte i en pressemelding fra ICRAR:
"Vi har funnet 20 raske radioutbrudd i løpet av et år, nesten doblet antallet som ble oppdaget over hele verden siden de ble oppdaget i 2007. Ved å bruke den nye teknologien til Australia Square Kilometer Array Pathfinder (ASKAP), har vi også bevist at raske radiobrister kommer fra den andre siden av universet i stedet for fra vårt eget galaktiske nabolag. ”
Oppfølgingsobservasjoner utført mellom 8 og 46 dager etter de første oppdagelsene fant at ingen av utbruddene gjentok seg. De 20 utbruddene de oppdaget, inkluderte også de nærmeste kildene som noen gang er observert, for ikke å nevne de lyseste. Funnene deres demonstrerte også at det er en sammenheng mellom spredning av sprengning og lysstyrke, samt intensitet og avstand.
Årsaken til dette har å gjøre med det faktum at fjernere spreng reiser i milliarder av lysår før de når Jorden. I løpet av reisen deres passerer de materiale som befinner seg mellom kilden og jorden (for eksempel skyer av gass), som har en effekt på dem. Som Dr. Jean-Pierre Macquart, fra Curtin University-noden til ICRAR og en medforfatter på papiret, forklarte:
“Hver gang dette skjer, bremses de forskjellige bølgelengdene som utgjør en burst med forskjellige mengder. Etter hvert når utbruddet Jorden med sin spredning av bølgelengder som ankommer teleskopet til litt forskjellige tider, som svømmere i mål. Tidspunktet for ankomsten av de forskjellige bølgelengdene forteller oss hvor mye materiale sprengningen har reist gjennom på reisen. Og fordi vi har vist at raske radioutbrudd kommer langtfra, kan vi bruke dem til å oppdage all den manglende saken som befinner seg i rommet mellom galakser - noe som er en virkelig spennende oppdagelse. "
Takket være denne siste gruppen av funn, forstår forskere nå at FRB-ene som hittil har oppdaget, oppsto på den andre siden av kosmos, snarere enn i vår galakse. Vi er likevel ikke nærmere å bestemme hva som forårsaker dem eller hvilke galakser de kommer fra. Men med en forskningsprøve som nå består av 48 deteksjoner, vil forskere sannsynligvis lære mye mer de kommende årene.
For Dr. Shannon og hans forskerteam vil den neste utfordringen være å kartlegge plasseringen av utbrudd på himmelen. "Vi vil kunne lokalisere utbruddene til bedre enn en promille," sa han. "Det handler om bredden på et menneskehår sett ti meter unna, og bra nok til å binde hver burst til en bestemt galakse."
Og i mellomtiden forventes studiet av FRB også å føre til noen store gjennombrudd innen astronomi. Allerede brukte et team av CSIRO-forskere Parkes Observatory i Australia for å oppdage en FRB i 2016, som deretter ble observert av flere observatorier rundt om i verden. Som et resultat var teamet i stand til å identifisere kilden (en elliptisk galakse 6 milliarder lysår unna) og bestemme signalets rødforskyvning.
Denne enestående bragden gjorde at forskerteamet kunne måle tettheten av den mellomliggende materien mellom denne galaksen og jorden, noe som bekreftet at våre nåværende modeller for måling av tetthet i universet er riktige. Med andre ord, teamet var i stand til å finne den "manglende saken" av universet ved å bruke FRB-er som en målepinne. Eller som Dr. Jean-Pierre Macquart, universitetslektor ved Curtin University og en av forskerne som er ansvarlig for funnet, sa det:
“[FRB-er] er i realiteten fysikklaboratorier som undersøker ekstremer av materie og energi som vi ikke får tilgang til på landlaboratorier. Og det er nettopp denne typen fysikk som vil drive fremtidige fremskritt innen teknologi i generasjoner fremover. ”
Nyere forskning har også slått fast at FRB er en veldig vanlig kosmologisk hendelse, som forekommer omtrent hvert sekund i vårt univers. Med kraftige observasjonsverktøy som snart kommer på nettet - for eksempel Square Kilometer Array (SKA), den store latinamerikanske millimeterarrayen (LLAMA) og Qitai 110m radioteleskopet - vil forskerne garantert observere mange flere FBR-er i løpet av en nær fremtid.
Med hver nye deteksjon vil vi lære mer om hva som forårsaker disse rare blitzene, og hvordan de kan brukes til å låse opp mysteriene i vårt univers. I mellomtiden må du huske å sjekke ut dette intervjuet med Dr. Shannon og oppdagelsesteamet, med tillatelse fra CSIRO:
