Een internationaal team van astronomen heeft een ontdekking gedaan die onze kennis over kortstondige radiosignalen uit de ruimte op zijn kop zet. Voor het eerst is een zogenaamde ‘snelle radioflits’ (Fast Radio Burst, FRB) waargenomen aan de rand van een bejaard sterrenstelsel.
Het signaal, dat de wetenschappelijke naam FRB 20240209A kreeg, werd in februari 2024 opgevangen door het CHIME-observatorium in Canada. Het sterrenstelsel waar deze radioflitsen vandaan komen, blijkt ongeveer 11,3 miljard jaar oud te zijn en bevindt zich op twee miljard lichtjaar afstand van de aarde. Tot nu toe dachten wetenschappers dat dergelijke radioflitsen alleen voorkwamen in jonge sterrenstelsels waar nog veel nieuwe sterren worden gevormd. Deze ontdekking suggereert echter dat er meerdere soorten bronnen kunnen zijn die deze krachtige radiosignalen produceren. Het onderzoek werd uitgevoerd door wetenschappers van de Northwestern University en McGill University. Hun bevindingen worden gepubliceerd in het wetenschappelijke vakblad Astrophysical Journal Letters.
Nieuwe mechanismen
“Tot nu toe is geen enkele andere FRB gelokaliseerd in een oude, elliptische melkweg. De meeste FRB’s zijn namelijk terug te vinden in sterrenstelsels waar actieve stervorming plaatsvindt,” vertelt hoofdauteur van de studie Tarraneh Eftekhari aan Scientias.nl. “Dit was een van de belangrijkste aanwijzingen dat FRB’s afkomstig zijn van magnetars die worden gevormd via kerninstortingssupernovae, een proces dat geassocieerd wordt met jonge, massieve sterren. Het feit dat deze FRB afkomstig is uit een sterrenstelsel zonder duidelijke aanwijzingen voor jonge sterren, wijst erop dat sommige FRB’s door andere mechanismen ontstaan.”
“Deze ontdekking verandert fundamenteel hoe we naar deze verschijnselen kijken”, legt Wen-fai Fong, medeauteur van de studie, uit. “Enkele jaren geleden werd er al een vergelijkbaar signaal waargenomen bij het sterrenstelsel M81, maar dat leek een unieke gebeurtenis. Nu blijkt dat er wellicht meer van dit soort bronnen bestaan.”
Bolvormige sterrenhoop
Het onderzoeksteam vermoedt dat de radioflitsen mogelijk afkomstig zijn uit een compacte verzameling oude sterren (een bolvormige sterrenhoop). Om dit te bevestigen willen de wetenschappers de James Webb-ruimtetelescoop inzetten voor verder onderzoek. “Als dit wordt bevestigd, zou dit pas de tweede gebeurtenis zijn die hiermee in verband wordt gebracht”, zegt Eftekhari. “Dit versterkt het idee dat FRB-bronnen op verschillende manieren gevormd kunnen worden.”
De wetenschappers denken kort samengevat dus dat de bronnen van deze signalen, magnetars genoemd, ook op andere manieren kunnen ontstaan dan voorheen gedacht. “Dit zou bijvoorbeeld kunnen gebeuren door de fusie van twee neutronensterren of door een witte dwerg die onder zijn eigen zwaartekracht instort”, aldus Eftekhari.
Meer telescopen
Om meer van deze mysterieuze signalen te kunnen opsporen, wordt het CHIME-observatorium uitgebreid. “We installeren momenteel drie extra telescopen verspreid over Noord-Amerika”, licht Eftekhari toe. “Deze werken samen met de hoofdtelescoop om FRB’s veel nauwkeuriger te kunnen lokaliseren. Bij deze ontdekking hebben we één extra telescoop kunnen gebruiken, maar binnenkort zijn ze allemaal operationeel. Dat stelt ons in staat om honderden FRB’s precies te kunnen plaatsen.”
“We hebben de mogelijkheden van telescopen op aarde grotendeels benut”, voegt Fong toe. “Voor nieuwe doorbraken hebben we ook waarnemingen vanuit de ruimte nodig. Deze ontdekking laat zien dat het universum constant in beweging is – het is geen statische plaats, maar bruist van activiteit die we alleen maar hoeven waar te nemen met de juiste instrumenten.”
Waarom is dit belangrijk?
Snelle radioflitsen behoren tot de meest energetische verschijnselen in het heelal. In een fractie van een seconde komt evenveel energie vrij als onze zon in een jaar uitstraalt. Wetenschappers denken dat deze flitsen worden veroorzaakt door zogenaamde magnetars, een bijzonder type neutronenster met een extreem sterk magnetisch veld. Meestal ontstaan magnetars wanneer zeer zware sterren aan het einde van hun leven komen. De kern van zo’n ster stort dan in elkaar onder zijn eigen gewicht, een zogeheten kerninstortingssupernova. Wat overblijft is een onvoorstelbaar compacte ster met een magnetisch veld dat biljoenen keren sterker is dan dat van de aarde.
De nieuwe ontdekking suggereert echter dat er ook andere wegen zijn waarlangs magnetars kunnen ontstaan. Een mogelijkheid is dat twee neutronensterren met elkaar versmelten. Deze sterren, die elk ongeveer zo zwaar zijn als onze zon maar samengeperst tot de grootte van een stad, kunnen tijdens hun samensmelting een nieuwe magnetar vormen. Een andere mogelijkheid is dat een witte dwerg, het uitgebrande restant van een lichte ster zoals onze zon, zoveel massa verzamelt dat deze onder zijn eigen zwaartekracht instort. Ook dit proces zou kunnen leiden tot de vorming van een magnetar.
Deze verschillende ontstaansroutes verklaren mogelijk waarom we nu snelle radioflitsen waarnemen op plekken waar we ze niet verwachtten. Het zou betekenen dat deze mysterieuze verschijnselen ons nog veel kunnen leren over de meest extreme objecten in het heelal.