Zullen we nu eindelijk de totale massa van het universum weten te achterhalen?
Op 10 juni 2022 hebben wetenschappers met behulp van de ASKAP-radiotelescoop van CSIRO een snelle radioflits waargenomen. Deze flits ontstond als gevolg van een raadselachtige kosmische gebeurtenis die in slechts milliseconden een hoeveelheid energie uitstootte die vergelijkbaar is met wat onze zon in 30 jaar zou uitstralen. In een nieuwe studie hebben onderzoekers zich nu over deze nieuw gedetecteerde radioflits gebogen. En dat leidt tot enkele fascinerende ontdekkingen.
Snelle radioflitsen zijn enkele van de meest krachtige explosies in het universum, voornamelijk bestaand uit radiogolven. Eén zo’n flits bevat een ongelooflijke hoeveelheid energie – tien biljoen keer het jaarlijkse energieverbruik van alle mensen op aarde. Het opvallende is dat deze uitbarstingen uiterst kortstondig zijn, met elk maar een duizendste van een seconde in duur. Daarnaast zijn ze onvoorspelbaar en lastig te lokaliseren, wat hen tot mysterieuze, extreem korte, maar enorm krachtige gebeurtenissen in de ruimte maakt.
Allereerst blijkt de radioflits, die de naam FRB 20220610A heeft gekregen, stokoud. In het recent gepubliceerde artikel stelt het internationaal team zelfs dat ze de oudste en verste snelle radioflits ooit hebben ontdekt, die ongeveer acht miljard jaar geleden plaatsvond. Deze opmerkelijke vondst overtreft het vorige record van hetzelfde team met maar liefst 50 procent.
Oorsprong
De oorsprong van deze flits is vastgesteld als een cluster van twee of drie sterrenstelsels die op het punt staan om samen te smelten. En dit ondersteunt de huidige wetenschappelijke verklaringen voor wat snelle radioflitsen veroorzaakt. “Met behulp van het netwerk van schotels van ASKAP waren we in staat om nauwkeurig te bepalen waar FRB 20220610A vandaan kwam,” vertelt onderzoeker Stuart Ryder. “Vervolgens hebben we de Very Large Telescope van het European Southern Observatory in Chili ingezet om het sterrenstelsel te lokaliseren dat verantwoordelijk is voor de flits. We ontdekten dat dit sterrenstelsel ouder en verder verwijderd is dan alle andere bronnen van snelle radioflitsen die tot nu toe zijn waargenomen, en het lijkt deel uit te maken van een kleine groep sterrenstelsels die samensmelten.”
Macquart-relatie
De ontdekking van de nieuwe oude en verre radioflits bevestigt dat snelle radioflitsen kunnen worden ingezet om de ‘ontbrekende’ materie die zich tussen sterrenstelsels bevindt, te meten. Deze theorie werd oorspronkelijk geopperd door de wijlen Australische astronoom Jean-Pierre Macquart. “Macquart heeft aangetoond dat hoe verder een snelle radioflits zich in de ruimte bevindt, hoe meer verspreide materie tussen de sterrenstelsels het onthult,” legt Ryder uit. “Dit principe staat bekend als de Macquart-relatie. Hoewel sommige recente snelle radioflitsen leken af te wijken van deze relatie, bevestigen onze metingen dat de Macquart-relatie geldig is tot voorbij het midden van het ons bekende universum.”
Massa van het universum
Dit inzicht is heel belangrijk. De huidige technieken die worden gebruikt om de totale massa van het universum te berekenen, leveren namelijk tegenstrijdige resultaten op en dagen daarmee het gevestigde kosmologische model uit. De exacte totale massa van het universum is dus complex en nog steeds een open vraagstuk in de kosmologie. “Als we de totale hoeveelheid gewone materie in het universum tellen – dus de atomen waaruit alles, inclusief wijzelf, is opgebouwd – dan merken we dat meer dan de helft van wat er theoretisch aanwezig zou moeten zijn, ontbreekt,” licht co-auteur Ryan Shannon toe. “We vermoeden dat de ontbrekende materie zich ergens tussen de sterrenstelsels bevindt. Maar het kan zijn dat deze gewoonweg te heet en te dun is om met conventionele technieken waar te nemen. Snelle radioflitsen hebben de unieke capaciteit om deze geïoniseerde materie te detecteren. Zelfs in schijnbaar lege ruimte kunnen ze ‘zien’ waar alle elektronen zich bevinden. Dit vermogen stelt ons in staat om te meten hoeveel materie zich tussen de sterrenstelsels bevindt.”
Toekomstige detecties
Daarvoor zou het natuurlijk helpen als astronomen in staat zijn om meer radioflitsen te detecteren. Tot nu toe hebben onderzoekers ongeveer 50 snelle radioflitsen weten te lokaliseren – en bijna de helft van deze ontdekkingen werd gedaan met behulp van ASKAP. De wetenschappers suggereren dat we in de toekomst in staat zouden moeten zijn om duizenden van deze flitsen te detecteren over de gehele hemel, zelfs op grotere afstanden. “Hoewel we nog altijd in het duister tasten over de oorzaak van deze immense energie-uitbarstingen, bevestigt ons artikel dat snelle radioflitsen geregeld van zich laten horen,” aldus Shannon. “Dit opent de deur om ze te gebruiken als hulpmiddel om de materie tussen sterrenstelsels op te sporen en zo een dieper inzicht te krijgen in de structuur van het heelal.”
Nieuwe telescoop
Op dit moment is ASKAP de toonaangevende radiotelescoop voor het detecteren en lokaliseren van snelle radioflitsen. Maar om die duizenden radioflitsen aan het licht te brengen, hebben we zwaarder geschut nodig. En daar hoeven we niet lang meer op te wachten. Op dit moment wordt namelijk de Square Kilometre Array in West-Australië en Zuid-Afrika gebouwd. Deze radiotelescoop zal bestaan uit duizenden ontvangers die onderling zijn verbonden. Hierdoor wordt een enorm grote radiotelescoop gecreëerd met een gezamenlijk ontvangstgebied dat zo groot is als een vierkante kilometer. Deze spiksplinternieuwe telescoop zal geavanceerder zijn dan de ASKAP en astromen in staat stellen om oudere en verder verwijderde radioflitsen te detecteren en lokaliseren. Bovendien zal de bijna 40 meter grote spiegel van ESO’s Extremely Large Telescope (ELT) die momenteel in de droge Chileense woestijn wordt gebouwd, nodig zijn om de bronsterrenstelsels van deze flitsen nader te onderzoeken. De ELT zal beelden kunnen leveren die maar liefst vijftien keer scherper zijn dan die van ruimtetelescoop Hubble.
Kortom, er staat ons een opwindende periode in het onderzoek naar snelle radioflitsen te wachten. De hoop is dan ook dat we uiteindelijk in staat zullen zijn om niet alleen te achterhalen waar deze nog altijd mysterieuze verschijnselen precies vandaan komen, maar ook hoe ze ontstaan. Bovendien kunnen deze radioflitsen ons nieuwe inzichten verschaffen in de massa van het onzichtbare deel van de kosmos. Snelle radioflitsen zijn dus waardevolle kosmische hulpmiddelen waarmee astronomen indirecte informatie kunnen verzamelen over de onzichtbare materie tussen sterrenstelsels, wat cruciaal is voor ons begrip van het universum en de evolutie ervan.
