Künstlerische Darstellung des australischen Radioteleskops SKA Pathfinder (ASKAP) von CSIRO, das einen schnellen Funkstoß findet und dessen genaue Position bestimmt. Die optischen Teleskope KECK, VLT und Gemini South schlossen sich ASKAP mit nachfolgenden Beobachtungen an, um die Wirtsgalaxie abzubilden.
(Bild: © CSIRO / Andrew Howells)
Astronomen beginnen, die Ware auf eines der mysteriösesten Phänomene im Universum zu bringen.
Zum zweiten Mal haben Forscher den Ort eines schnellen Funkstoßes (FRB) ermittelt, einer superkurzen Explosion, die in 1 Millisekunde so viel Energie freisetzt wie die Sonne der Erde über fast ein Jahrhundert.
Der einzige, zuvor lokalisierte Burst, bekannt als FRB 121102, ist ein seltener "Repeater", der in den letzten Jahren Dutzende Male aufgeflammt ist. Aber die neu entdeckte Explosion ist ein Mitglied der viel häufiger beobachteten "einmaligen" Klasse. Seine Entdeckung, die heute (27. Juni) in der Zeitschrift Science angekündigt wurde, zeigt, dass diese schwer fassbaren Bestien aufgespürt und verfolgt werden können, sodass Astronomen möglicherweise endlich herausfinden können, was sie verursacht.
"Dies ist der große Durchbruch, auf den das Feld gewartet hat, seit Astronomen 2007 schnelle Funkstöße entdeckten", sagte der Studienleiter Keith Bannister von der Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization (CSIRO) in einer Erklärung. (CSIRO ist Australiens nationale Wissenschaftsagentur.)
Bannister und seine Kollegen fanden die FRB mithilfe des Australian Square Kilometer Array Pathfinder (ASKAP), einem Netzwerk von 36 Radioteleskopen am MIRison Radio-Astronomy Observatory von CSIRO in Westaustralien. Sie entdeckten den Ausbruch am 24. September 2018, was seinen Namen erklärt - FRB 180924. (Der Repeater FRB 121102 wurde erstmals 2012 entdeckt, wie Sie jetzt vermutet haben.)
Dies war aufregend genug, da die Gesamtzahl der bekannten FRBs bei 85 lag. (Nur zwei davon sind Repeater.) Das Team ging jedoch neue Wege, indem es seinen Fund bis zur Quelle verfolgte.
Die Forscher entwickelten eine neue Technik, die FRB 180924 weniger als 300 Millisekunden nach dem Ausbruch der ASKAP-Schalen automatisch erkannte. Diese Geschwindigkeit war von entscheidender Bedeutung, da das Team auf Daten zugreifen musste, die alle 3,1 Sekunden überschrieben wurden.
Die Wissenschaftler maßen dann die winzigen Unterschiede in der Ankunftszeit von FRB 180924 bei den 36 ASKAP-Schalen bis auf etwa 1/100 Nanosekunde. Durch den Vergleich dieser Unterschiede konnten sie die Quelle des Ausbruchs am Himmel mit einer Genauigkeit von 0,00002 Grad bestimmen - dies entspricht der Breite eines menschlichen Haares aus einer Entfernung von 200 Metern.
Diese Quelle liegt am Rande einer großen Galaxie namens DES J214425.25−405400.81. Über diese Galaxie war wenig bekannt, daher charakterisierten die Forscher sie anhand optischer Beobachtungen mit dem Keck II-Teleskop in Hawaii und dem Very Large Telescope- und Gemini South-Teleskop, die sich beide in Chile befinden.
Das Studienteam stellte fest, dass DES J214425.25−405400.81 etwa 3,6 Milliarden Lichtjahre von der Erde entfernt liegt. Darüber hinaus ist die Galaxie etwa 1000-mal so massereich und bildet viel weniger aktiv Sterne als der Zwerg, in dem sich FRB 121102 befindet (der etwa 3 Milliarden Lichtjahre von der Erde entfernt liegt).
Und FRB 121102 liegt in der Nähe des Zentrums seiner Heimatgalaxie, der Region, in der wahrscheinlich ein supermassereiches Schwarzes Loch lauert.
Diese Unterschiede sind wichtig, weil sie zeigen, "dass FRBs aus einer Vielzahl von Arten von Galaxien und Umgebungen stammen können", sagte Bannister Space.com per E-Mail. "Sie scheinen keine besonderen Bedingungen zu benötigen."
Der Standort von FRB 180924 bietet auch einige Hinweise auf die mysteriösen Prozesse, die FRBs antreiben. Zum Beispiel sagte Bannister, dass supermassereiche Schwarze Löcher für diesen bestimmten Ausbruch aufgrund seiner beträchtlichen Entfernung (13.000 Lichtjahre) vom galaktischen Kern ausgeschlossen sind.
In der Tat könnte die neue Studie ein signifikantes Umdenken der FRB-Generation anregen, sagten Teammitglieder.
"Das glaubwürdigste Modell für Bursts, das zur Erklärung des Repeaters gebaut wurde, legt nahe, dass sie von jungen Magnetaren (hochmagnetisierten Neutronensternen) erzeugt werden", sagte Co-Autor Ryan Shannon von der Swinburne University of Technology in Melbourne gegenüber Space.com per E-Mail.
"Diese Magnetare werden bevorzugt in winzigen Zwerggalaxien gebildet, wie die des FRB 121102-Wirts", fügte Shannon hinzu. "Entweder muss das Modell gelockert werden, damit Bursts in einer Vielzahl von Umgebungen erzeugt werden können, oder es gibt zwei Mechanismen zur Erzeugung von Bursts."
(Es besteht natürlich immer die Möglichkeit, dass FRBs von fortgeschrittenen Zivilisationen erzeugt werden. Aber dies ist ein langer Weg, wie es bei außerirdischen Anrufungen der Fall ist.)
Die Modelle werden immer stärker, da immer mehr FRBs mit den von Bannister und seinem Team entwickelten Methoden lokalisiert werden. Und es gibt noch andere aufregende Implikationen des Fundes.
Zum Beispiel ist die Menge an Gas-FRBs, die durch die Bursts wandern, in den Burstsignalen codiert, sagte Bannister. Die Heimatgalaxie von FRB 180924 enthält relativ wenig Gas, so dass der Großteil der codierten Informationen des Bursts durch Gas im intergalaktischen Medium vermittelt wurde.
Das Gas, das zwischen Galaxien liegt, ist sehr schwer zu untersuchen, weil es nicht leuchtet - aber Astronomen haben jetzt möglicherweise eine praktikable Möglichkeit, es sich anzusehen.
"Wir haben gezeigt, dass es technisch möglich ist, einmalige Ausbrüche zu fangen, und dass es sich um saubere Sonden für intergalaktisches Medium handelt", sagte Shannon.
"Der nächste Schritt besteht darin, zu prüfen, ob andere einmalige Bursts wie FRB 180924 (mit Ursprung in massiven Galaxien) oder eher wie der erste Repeater sind", fügte er hinzu. "Ich denke, sie werden wie 180924 sein und wir werden in der Lage sein, ein neues Fenster im nahezu unsichtbaren kosmischen Netz zu öffnen."
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