In februari dit jaar werd voor het eerst van een zogeheten ‘Fast Radio Burst’ (FRB) – een zeer kortstondige uitbarsting van radiostraling, voor ’t eerst waargenomen in 2007 – de bron gelokaliseerd, FRB 150418 die gekoppeld kon worden aan het elliptisch sterrenstelsel genaamd WISE J071634.59-190039.2 (kortweg WISE 0716-19), dat zes miljard lichtjaar van de aarde staat. Van deze FRB zag men een ‘afterglow’, een nagloed van radiostraling. Kort na de koppeling waren er al tegengeluiden, die riepen dat die nagloed géén verband kon hebben met de FRB, omdat de nagloed op een gegeven moment weer helderder werd – niet iets wat je verwacht bij de hypothetische bron van de FRB’s, twee neutronensterren die tegen elkaar knallen en samensmelten. Degenen die hiermee kwamen waren de Harvard sterrenkundigen Peter Williams en Edo Berger en die zijn deze week met nieuwe waarnemingen gekomen, gedaan met de Jansky Very Large Array (zie afbeelding hieronder), waaruit zou blijken dat de nagloed afkomstig is van het centrale zwarte gat in WISE 0716-19. In de radiostraling zit een variatie, die niet van een FRB kan zijn. Men denkt dat een actief superzwaar zwart gat in de kern van het sterrenstelsel verantwoordelijk is voor de nagloed, een deel van de variatie heeft vermoedelijk te maken met iets wat men scintillatie noemt, waarbij radiostraling door tussenliggende interstellaire gaswolken gaat fluctueren.

De radiotelescopen van de Jansky Very Large Array (credit: NRAO).

De nagloed was af en toe zo helder dat de lichtkracht van de allereerste nagloed werd bereikt, een factor drie sterker dan de zwakste lichtkracht van de nagloed – zo bleek uit de waarnemingen met de Jansky VLA.

Onlangs op de SETI-bijeenkomst in Dwingeloo vorige maand sprak ik de sterrenkundige Emily Petroff, voor ASTRON werkzaam in Leiden, die betrokken is bij het team dat in februari die eerste identificatie van een FRB  deed. Petroff vertelde mij toen dat haar team naar aanleiding van de eerste kritiek van Williams en Berger zou komen met een vakartikel, dat als reactie op die kritiek zou dienen. Ik heb het artikel nog niet voorbij zien komen, maar ik verwacht naar aanleiding van deze nieuwe berichtgeving, dat dat niet lang op zich zal laten wachten.  Bron: CfA.

<!-- if(wpa2a)wpa2a.script_load(); //-->

Ruim een week geleden kwam daar het bericht dat sterrenkundigen er voor het eerst in zijn geslaagd om van een snelle radioflits – in het Engels een ‘fast radio burst’, afgekort tot FRB – vast te stellen waar ‘ie precies aan de hemel plaatsvond en wat de bron van de radioflits was. Het ging om FRB 150418, een uitbarsting die nog geen duizendste van een seconde duurde en die in april vorig jaar werd gedetecteerd met de Parkes radiotelescoop in Australië. Het was de 17e keer dat zo’n FRB was waargenomen en de eerste keer dat de bron ervan werd gelokaliseerd, een elliptisch sterrenstelsel genaamd WISE J071634.59-190039.2 (kortweg WISE 0716-19), dat zes miljard lichtjaar van de aarde staat (zie de afbeelding hierboven). Vermoedelijke bron van de snelle radioflits: twee neutronensterren die tegen elkaar knalden en samensmolten. Echter, in de dagen er na kwam er berichten die deze waarneming en de interpretatie ervan ter discussie stellen. Op 2 maart bijvoorbeeld kwam daar het bericht dat men met een andere radiotelescoop, de 305 meter grote Arecibo radiotelescoop op Puerto Rico, een andere snelle radioflits heeft gezien, die niet één keer uitbarstte, maar wel 11 keer (zie afbeelding hieronder van alle 11 de flitsen) –  FRB 121102 heette de repeterende snelle radioflits.

OK, als het twee neutronensterren zijn die tegen elkaar knallen krijg je één uitbarsting te zien, niet 11. Er werd direct geopperd dat er wellicht meerdere vormen van snelle radioflitsen zijn en dat je repeterende en eenmalige FRB’s kunt hebben. Maar dat is niet alles wat is gezegd over FRB 150418 en de claim dat ’t een stel botsende neutronensterren in het ver verwijderd ellipsstelsel WISE 0716-19 zijn. Zo is de helderheid van WISE 0716-19 op 26 en 27 februari j.l. gemeten door de sterrenkundigen Edo Berger en Peter Williams (Universiteit van Harvard) en die blijkt te zijn toegenomen. De twee wilden de radio-nagloed van de FRB meten en die bleek er een half jaar later nog steeds te zijn, hij is zelfs sterker geworden. Het gaat kennelijk om een actief sterrenstelsel en dat maakt het minder waarschijnlijk dat de bron van FRB 150418 twee botsende neutronensterren zijn.  Bron: Astrobites + Francis Naukas + National Geographic

<!-- if(wpa2a)wpa2a.script_load(); //-->

Beeld: Artistieke impressie van de Arecibo-telescoop (diameter 305 meter) in Puerto Rico met zijn hangende platform waaraan de radio-ontvanger is bevestigd. Credit: Danielle Futselaar

Astronomen hebben voor het eerste een zogeheten ‘snelle radioflits’ van een bron buiten onze Melkweg ontdekt die niet één, maar in totaal elf keer van zich heeft laten horen. FRB 121102 is ontdekt met de 305 meter grote Arecibo-radiotelescoop in Puerto Rico. Aan het onderzoek werkten twee astronomen mee uit Nederland, onder wie ‘corresponding author’ Jason Hessels (ASTRON/UvA). Het resultaat wordt op 2 maart online gepubliceerd in Nature.

De snelle radioflitsen (fast radio bursts – FRB’s) zijn al een decenniumlang een raadsel voor sterrenkundigen. Het handjevol eerder ontdekte FRB’s leek steeds afkomstig van een eenmalige gebeurtenis. Daardoor gaan de meeste theorieën over de herkomst van de flitsen uit van zeer heftige gebeurtenissen die een bron vernietigen, zoals een ster die als supernova ontploft of een neutronenster die in een zwart gat valt.

Eerste auteur Laura Spitler (Max Planck Instituut voor Radioastronomie, Bonn, Duitsland) stelt dat “in ieder geval sommige FRB’s hun oorsprong lijken te vinden in zeer energierijke roterende neutronensterren, die regelmatig extreem heldere flitsen produceren.”

Toen promovendus en tweede auteur Paul Scholz (McGill University, Montreal, Canada) eind 2015 waarnemingen van eerder dat jaar analyseerde, ontdekte hij in de data een flits met dezelfde eigenschappen als de oorspronkelijke FRB 121102 die hetzelfde team drie jaar eerder had ontdekt. Nader speurwerk leerde dat er sinds de ontdekking in 2012 in totaal tien nieuwe uitbarstingen van FRB 121102 waren geweest.

Intrigerend is dat de nieuwste bevinding van de Arecibo-radiotelescoop ingaat tegen de resultaten van een vorige week in Nature gepubliceerd onderzoek, van een ander team. In dat onderzoek wordt gesuggereerd dat FRB’s afkomstig zijn van gewelddadige gebeurtenissen in het heelal, zoals gammaflitsen, die zichzelf niet herhalen. “Het is echter mogelijk dat er ten minste twee soorten FRB’s bestaan.”, zegt Hessels. “In dat geval is de tegenstrijdigheid tussen de twee onderzoeksresultaten opgelost.”

Om de precieze aard en herkomst van de extragalactische FRB’s, die slechts een paar duizendsten van een seconde duren, te achterhalen, hebben astronomen nog krachtiger telescopen nodig. “Interferometrie is daarvoor de oplossing,” zegt Hessels. Daarbij worden radiotelescopen over de hele wereld gekoppeld aan Arecibo om zo een virtuele, nog veel grotere te vormen. Hessels: “Zodra we weten wat de locatie is van onze FRB, kunnen we de waarnemingen vergelijken met die van optische en röntgentelescopen. Het zou een volgende grote doorbraak zijn als we op die plek een sterrenstelsel ontdekken, zodat we de eigenschappen van de bron kunnen begrijpen.”

Arecibo-illustratie

Danielle Futselaar, de maker van de illustratie van de Arecibo radiotelescoop en de FRB

De prachtige artistieke impressie van de Arecibo-telescoop in Puerto Rico, die je bovenaan de blog ziet, is gemaakt door Danielle Futselaar, de Nederlandse illustrator en Astroblogs-auteur, die internationaal bekend is van de illustraties die zij heeft gemaakt voor organisaties zoals NASA, SETI-instituut en ASTRON. Zo heeft zij de illustraties gemaakt van Kepler 186f, een exoplaneet die op de aarde lijkt. De opdracht om van de Arecibo radiotelescoop een illustratie te maken was niet gemakkelijk. Van de telescoop, waarmee de waarnemingen aan FRB 121102 zijn gedaan, kreeg zij een foto die bij daglicht was gemaakt. Maar de vraag was of zij er een nachtbeeld van kon maken, zodat de sterrenhemel en de stralen vanuit de FRB er op te zien waren. Dat was best veel werk, maar als we het resultaat zien mogen we toch wel stellen dat ze daar fantastisch in geslaagd is. Meer over Daniëlle’s space art vind je op haar website, Artsource.

Bron: Astronomie.nl.

<!-- if(wpa2a)wpa2a.script_load(); //-->

Vanaf 2007 hebben sterrenkundigen verspreid aan de hemel zeer kortstondige uitbarstingen in radiostraling waargenomen, de zogeheten Fast Radio Bursts (FRB’s). Ze duren slechts enkele milliseconden en bij de uitbarsting wordt naar schatting even veel energie uitgezonden als de zon in één maand produceert. Er zijn nu elf van die FRB’s waargenomen, waarvan de laatste (FRB 140514) live werd waargenomen. Onlangs hebben de sterrenkundigen Michael Hippke (Institute for Data Analysis in Neukirchen-Vluyn, Duitsland0 en John Learned (University of Hawaii in Manoa) de 11 waargenomen FRB’s geanalyseerd en daarbij ontdekten ze een merkwaardig en ook wel mysterieus patroon in de radiostraling. Het blijkt namelijk dat alle 11 FRB’s een dispersie hebben – da’s het verschil in de aankomsttijd tussen de radiostraling met hoge en lage frequentie – dat telkens een veelvoud van 187,5 blijkt te zijn. Hier het op de arXiv verschenen artikel van Hippke en Learned, hieronder de grafiek waarop je de dispersie van de FRB’s ziet, allemaal op de lijn liggend.

De sterrenkundigen hebben op dit moment geen verklaring voor het patroon. Ze hebben berekend dat de kans dat het toeval is dat de FRB’s op één lijn liggen in de grafiek 5 op 10.000 is. Van FRB’s wordt gedacht dat ze van ver buiten de Melkweg komen en dat ze op afstanden van miljarden lichtjaren staan. Hippke en Learned denken daarentegen dat ze in de Melkweg gelegen zijn en dat de bron in staat is op de een of andere manier laag-frequente straling ná hoog-frequente straling uit te zenden met tussenpozen die een veelvoud van 187,5 zij. Het tweetal houdt er rekening mee dat de FRB’s uitgezonden worden door een hoog-intelligente beschaving. “In case this would hold, an extragalactic origin would seem unlikely, as high (random) DMs would be added by intergalactic dust. A more likely option could be a galactic source producing quantized chirped signals, but this seems most surprising. If both of these options could be excluded, only an artificial source (human or non-human) must be considered.” Bron: New Scientist.

Ze worden al enkele jaren waargenomen, eerst zes stuks met de Parkes Radio Telescoop in het oosten van Australië in 2007 werden gezien, daarna nog eentje met de Arecibo radiotelescoop in Puerto Rico: Fast Radio Bursts (FRB’s). Al deze extreem kortstondige uitbarstingen van radiostraling, met een duur van ongeveer een duizendste seconde, waren achteraf in de data gezien. Maar door gebruik van nieuwe technologieën zijn Australische sterrenkundigen onder leiding van Emily Petroff (Swinburne University of Technology) er in geslaagd om zo’n FRB live waar te nemen – FRB 140514 voor de meeschrijvers. Hij vond plaats op 14 mei 2014 en het was opnieuw de Parkes telescoop waarmee dit werd waargenomen. Uit de gegevens kan men afleiden dat de bron van de FRB op 5,5 miljard lichtjaar afstand staat. Direct na de waarneming werden diverse telescopen over de gehele wereld ingezet om te kijken of er naast radiostraling ook andere straling van de bron kwam, net zoals de ‘nagloeiers’ bij gammaflitsers.

Met verschillende instrumenten werd geprobeerd de FRB ook in andere golflengtes waar te nemen.

Met de Swift telescoop zag men in de richting twee röntgenbronnen staan, twee quasars met actieve zwarte gaten, maar al snel bleek dat deze niets met de FRB te maken hadden. Uiteindelijk vond men geen andere straling. Op grond van deze non-detectie vallen enkele kandidaat-bronnen voor de FRB’s af, zoals gewone supernovae en langdurige gammaflitsers. De Parkesgroep kon zien dat de straling gepolariseerd is – het radiosignaal was voor 20% circulair gepolariseerd – en daaruit kan men afleiden dat er in de bron sprake is van magnetische velden. Men schat dat bij deze FRB in één milliseconde net zoveel energie werd geproduceerd als de zon in één dag uitzendt. Wellicht dat botsingen van zwarte gaten of bevingen in neutronensterren de bron zijn. Enkele weken geleden werd ook een verband gelegd tussen FRB’s, zwarte gaten en donkere materie. Meer live waarnemingen van FRB’s moet hier duidelijkheid in brengen. Hieronder een video over de live waarneming van deze FRB.

Radio Telescopes Detect Strong, Mysterious Signal Bursts

Bron: Science Daily.

Radiotelescopen zien de laatste jaren veel FRB’s, fast radio bursts

Een paar jaar terug kende niemand het verschijnsel, maar nu zijn Fast Radio Bursts (FRB’s) een vaak waargenomen verschijnsel, waar de sterrenkundigen nog geen goede verklaring voor hebben. Ze worden ook wel Lorimer Bursts genaamd, naar de sterrenkundige D.L. Lorimer (Parkes Observatorium, Australié), die deze korte, heldere uitbarstingen in het radiogedeelte van het spectrum tien jaar geleden voor het eerst waarnam. Tot voor kort waren er twee verklaringen voor: uitbarstingen van gewone sterren (‘stellar flares’) en samensmeltende neutronensterren. Sinds kort is er een derde verklaring, bedacht door Jim Fuller en Christian Ott. Dit tweetal legt een direct verband tussen de FRB’s en het raadsel van de vermiste pulsars. In de kern van ons eigen Melkwegstelsel, binnen een straal van pakweg 33 lichtjaar, komen zeer veel zware sterren voor, maar er is niet één pulsar te vinden, snel ronddraaiende neutronensterren, wiens radiobundel naar de aarde gericht is. Je zou verwachten dat vanuit die richting vele pulsars te zien moeten zijn, maar dat is er dus niet eentje, afgezien van één enkele magnetar, J1745-29.

Model van een pulsar

Fuller en Ott komen met het volgende als verklaring voor de FRB’s én de vermiste pulsars: daar in de kern van de Melkweg is de dichtheid van donkere materie hoger dan bij ons, het gedeelte van de Melkweg waar het zonnestelsel ligt, 27.000 lichtjaar van de kern vandaan. We weten dat donkere materie bestaat en dat het zo’n 85% van alle materie in het heelal vormt, alleen kunnen we het niet zien. Fuller en Ot denken dat er wel degelijk pulsars kunnen ontstaan in de kern van de Melkweg, maar dat die vanwege de donkere materie een kort leven beschoren zijn: als er een pulsar (of eigenlijk neutronenster) is, dan komen de deeltjes donkere materie daarmee in botsing en zullen deze langzaam naar de kern van de pulsar zakken. De donkere materie verzamelt zich in de kern en dat zorgt er op den duur voor dat de massa van de pulsar een kritische grens overschrijdt en dat de pulsar ineenstort tot een zwart gat. Dat gaat gepaard met een laatste uitbarsting, die we op aarde als de FRB waarnemen, een soort van laatste boer na de maaltijd, die de donkere materie in de kern van de pulsar heeft gelaten.

Bovenste helft: de dichtheid van gewone materie en donkere materie als functie van de afstand tot de kern van de sterrenstelsels. Onderste afbeelding: de frequentie (‘rate’) van FRB’s, welke hoger ligt in de kern van sterrenstelsels.

Fuller en Ott hebben berekend dat er gemiddeld één FRB per 100 jaar in een sterrenstelsel plaatsvindt. Op basis van het aantal zichtbare sterrenstelsels aan de hemel komen ze op zo’n 5000 FRB’s, die per dag waar te nemen zijn, de helft van het daadwerkelijke aantal dat nu waargenomen wordt. Bron: Astrobites.

Sinds 21 maart 2013 weten we dankzij de metingen met Planck dat van het heelal 4,9% bestaat uit gewone materie, 26,8% uit donkere materie en maar liefst 68,3% uit donkere energie. Die 4,9% noemt men ook wel baryonische materie, omdat het gevormd wordt door baryonen, de subatomaire deeltjes die uit drie quarks bestaan en waarvan de protonen en neutronen de bekendste voorbeelden zijn. Van 95,1% van het heelal hebben we dus geen idee wat het precies is en waar het uit bestaat, een bekend probleem waar sterren- en natuurkundigen al jaren mee worstelen. Minder bekend is het probleem van de vermiste materie of baryonen: van die 4,9% baryonische materie is ongeveer de helft bekend:

10% in de vorm van sterren in sterrenstelsels

40% in de vorm van diffuus heet gas in halo’s rondom de sterrenstelsels (zie afbeelding hierboven)

De rest van de baryonen is zoek, hetgeen feitelijk een gat van zo’n 97,5% slaat in onze kennis over het heelal. Men heeft wel een idee waar men moet zoeken – diffuus, heet gas van voornamelijk waterstof tússen de clusters van sterrenstelsels – maar het probleem is dat dat gas zo dun is en ook zo ver verwijderd dat het moeilijk te detecteren valt. Met de Chandra röntgensatelliet hebben ze in 2012 een eerste indruk gekregen van dat warme-hete intergalactische medium (WHIM), zoals het heet en dat deed men met behulp van een ver verwijderde quasar, wiens licht door dat gas scheen en er absorptielijnen in achterliet:

Onlangs diende zich een tweede mogelijkheid aan om meer te weten te komen over de vermiste baryonen in het intergalactische medium, niet via röntgenwaarnemingen, maar via waarnemingen in het radiogedeelte van het spectrum. Enkele jaren terug ontdekten sterrenkundigen dat op geheel onverwachte momenten felle uitbarstingen in het radiogebied aan de hemel plaatsvinden, die slechts enkele milliseconden duren. De eerste was een uitbarsting die in 2007 met de Australische Parkes radiotelescoop was ontdekt, de zogeheten Lorimer uitbarsting, genoemd naar één van de ontdekkers.

De Lorimer uitbarsting, die slechts 5 milliseconde duurde

In eerste instantie werden deze korte radiouitbarstingen alleen met de Parkes telescoop ontdekt en kon men vermoeden te maken te hebben met een instrumentele afwijking. Maar in april dit jaar werd zo’n uitbarsting ook gedetecteerd met de grote Arecibo radiotelescoop op Puerto Rico en vanaf dat moment is komen vast te staan dat we te maken hebben met een nieuw fenomeen: de Fast Radio Bursts (FRB’s). Over de bron van die uitbarstingen wordt druk gespeculeerd – het zouden bijvoorbeeld blitzars kunnen zijn, ineenstortende zware neutronensterren, maar in verband met die vermiste baryonen kunnen ze best wel eens goed van pas komen. Het idee is namelijk dat de radiostraling van die FRB’s onderweg naar de aarde dwars door het warme-hete intergalactische medium gaat en dat daarvan als vingerafdrukken absorptielijnen in het spectrum te zien moeten zijn, net zoals het licht van de quasar in 2012 liet zien. Volgens sommige berekeningen zouden er per dag wel 10.000 FRB’s aan de hemel te zien moeten zijn, op willekeurige plekken oplichtend en zichtbaar met radioapparatuur. Vandaar dat in 2013 Matthew McQuin en dit jaar Wei Deng en Bing Zhang met het idee kwamen om de vermiste baryonen op te sporen met de FRB’s.

Impressie van een blitzar, de mogelijke bron van een FRB

Men denkt dat met toekomstige radiotelescopen, zoals de Square Kilometer Array (SKA), op grote schaal FRB’s gemeten kunnen worden, die in hun licht informatie herbergen over het warme-hete intergalactische medium, het gas dat vermoedelijk het vermiste deel van de baryonen in het heelal verklaart. En wellicht dat we niet hoeven te wachten tot SKA een keertje klaar is, maar dat het al met de Lofar radiotelescoop in West-Europa kan, waarvan het hart zich in Drenthe bevindt. Zie deze presentatie van Heino Falcke met de suggestie om FRB’s met Lofar waar te nemen. Bron: Koberlein + The Planetary Society + Astrobites.