Fast Radio Bursts (FRB'er) er blevet et stort fokus inden for forskning i det sidste årti. I radioastronomi henviser dette fænomen til forbigående radioimpulser, der kommer fra fjerne kosmologiske kilder, der typisk kun varer et par millisekunder i gennemsnit. Siden den første begivenhed blev fundet i 2007 ("Lorimer Burst"), er der observeret 34 FRB'er, men forskere er stadig ikke sikre på, hvad der forårsager dem.
Med teorier, der spænder fra eksploderende stjerner og sorte huller til pulsarer og magnetarer - og endda meddelelser fra udenjordiske intelligenser (ETI'er) - har astronomer været fast besluttet på at lære mere om disse underlige signaler. Og takket være en ny undersøgelse fra et team af australske forskere, der brugte Australia Square Kilometer Array Pathfinder (ASKAP), er antallet af kendte FRB-kilder næsten fordoblet.
Undersøgelsen, der beskriver deres forskning, som for nylig blev vist i tidsskriftet Natur, blev ledet af Dr. Ryan Shannon - en forsker fra Swinburne University of Technology og OzGrav ARC Center of Excellence - og inkluderede 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 anfører i deres undersøgelse, er forsøg på at forstå FRB'er som helhed blevet hindret af en række faktorer. For det første er der tidligere foretaget søgninger med teleskoper, der varierer med hensyn til følsomhed, ved en række forskellige radiofrekvenser og i miljøer med forskellige niveauer af radiofrekvensinterferens - som er resultatet af menneskelig aktivitet.
For det andet er tidligere søgninger blevet kompliceret af kildernes forbigående art og den dårlige vinkelopløsning af detekteringsinstrumenter, hvilket har resulteret i usikkerhed, når det kommer til FRB'ernes kilder og deres lysstyrke. For at tackle dette udførte holdet en godt kontrolleret, bredfelt radioundersøgelse for en række bursts, der blev opdaget i 2016 og spores til en dværg galakse beliggende 3,7 milliarder lysår væk.
Holdet udførte denne undersøgelse ved hjælp af ASKAP-matrixen, verdens hurtigste radioundersøgelseskikkert placeret i det vestlige Australien. ASKAP-gruppen er designet og konstrueret af Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization (CSIRO) og består af 36 'parabolantenner', der er spredt over en terrænstrækning på 6 km (3,7 mi) i diameter.
Ved hjælp af denne matrix, som er forløberen for det fremtidige Square Kilometer Array (SKA) -teleskop, undersøgte forskerteamet udbruddene fra denne fjerne kosmologiske kilde. Ud over at finde flere FRB'er i et enkelt år end nogen tidligere undersøgelse, observerede de også, at signalerne kom fra kilder langt længere væk end tidligere antaget. Som Dr. Shannon forklarede i en ICRAR-pressemeddelelse:
”Vi har fundet 20 hurtige radioudbrud på et år, næsten fordoblet antallet, der er blevet registreret over hele verden, siden de blev opdaget i 2007. Ved hjælp af den nye teknologi fra Australia Square Kilometre Array Pathfinder (ASKAP) har vi også bevist, at hurtige radio sprænger kommer fra den anden side af universet snarere end fra vores eget galaktiske kvarter. ”
Opfølgningsobservationer udført mellem 8 og 46 dage efter de indledende detektioner fandt, at ingen af bristerne gentog sig. De 20 bursts, de opdagede, omfattede også de nærmeste kilder, der nogensinde er observeret, for ikke at nævne de lyseste. Deres fund demonstrerede også, at der er et forhold mellem burst-spredning og lysstyrke, samt intensitet og afstand.
Årsagen hertil har at gøre med det faktum, at fjernere bursts rejser i milliarder af lysår, før de når Jorden. I løbet af deres rejse passerer de gennem materiale, der er placeret mellem kilden og Jorden (såsom gasskyer), som har en effekt på dem. Som Dr. Jean-Pierre Macquart, fra Curtin University-noden i ICRAR og en medforfatter på papiret, forklarede:
”Hver gang dette sker, bremses de forskellige bølgelængder, der udgør en burst, med forskellige mængder. Til sidst når bursten Jorden med sin spredning af bølgelængder, der ankommer til teleskopet på lidt forskellige tidspunkter, ligesom svømmere ved en målstregen. Timing af ankomsten af de forskellige bølgelængder fortæller os, hvor meget materiale bursten har rejst igennem på sin rejse. Og fordi vi har vist, at hurtige radioudbrud kommer langtfra, kan vi bruge dem til at opdage alt det manglende stof, der findes i rummet mellem galakser - hvilket er en virkelig spændende opdagelse. ”
Takket være denne seneste gruppe opdagelser forstår videnskabsmænd nu, at FRB'erne, der hidtil har opdaget, stammer fra den anden side af kosmos snarere end inden for vores galakse. Vi er dog stadig ikke tættere på at bestemme, hvad der forårsager dem eller hvilke galakser de kommer fra. Men med en forskningsprøve, der nu består af 48 detektioner, vil forskere sandsynligvis lære meget mere i de kommende år.
For Dr. Shannon og hans forskerteam er den næste udfordring at kortlægge placeringen af bursts på himlen. ”Vi kan lokalisere sprængningerne bedre end en tusindedel af en grad,” sagde han. ”Det handler om bredden af et menneskehår set ti meter væk, og godt nok til at binde hvert burst til en bestemt galakse.”
Og i mellemtiden forventes studiet af FRB'er også at føre til nogle større gennembrud inden for astronomi. Allerede anvendte et team af CSIRO-forskere Parkes Observatory i Australien til at opdage en FRB i 2016, som derefter blev observeret af flere observatorier over hele verden. Som et resultat var teamet i stand til at identificere kilden (en elliptisk galakse 6 milliarder lysår væk) og bestemme signalets rødskift.
Denne hidtil uset bedrift gjorde det muligt for forskerteamet at måle tætheden af det mellemliggende stof mellem denne galakse og Jorden, hvilket bekræftede, at vores nuværende modeller til måling af materialetæthed i universet er korrekte. Med andre ord var teamet i stand til at finde ”manglende stof” i universet ved hjælp af FRB'er som en målepind. Eller som Dr. Jean-Pierre Macquart, universitetslektor ved Curtin University og en af forskerne, der er ansvarlig for opdagelsen, udtrykte det:
”[FRB'er] er faktisk fysiklaboratorier, der undersøger ekstreme stoffer og energi, som vi ikke kan få adgang til i jordbaserede laboratorier. Og det er netop denne form for fysik, der vil drive fremtidige fremskridt inden for teknologi i de kommende generationer. ”
Nyere forskning har også bestemt, at FRB'er er en meget almindelig kosmologisk begivenhed, der forekommer cirka en gang hvert sekund i vores univers. Med kraftfulde observationsværktøjer, der snart kommer online - som Square Kilometre Array (SKA), den store latinamerikanske millimetergruppe (LLAMA) og Qitai 110m radioteleskop - vil forskerne helt sikkert observere mange flere FBR'er i den nærmeste fremtid.
Med hver nye opdagelse står vi over for at lære mere om, hvad der forårsager disse mærkelige blink, og hvordan de kunne bruges til at låse vores universers mysterier op. I mellemtiden skal du huske at tjekke denne samtale med Dr. Shannon og opdagelsesteamet med tilladelse fra CSIRO:
