Fast radio bursts from magnetar SGR 1935+2154 (illustration)
​Den 24 maj var fyra europeiska teleskop med när världens astronomer riktade sina blickar mot rymden i ett försök att förstå de kosmiska radioblixtarna. Teleskopen fångade millisekundsnabba signaler från en extrem, magnetiserad stjärna i vår galax. I denna illustration har rymdkonstnären Danielle Futselaar gestaltat alla spelarna i dramat, bland dem Sveriges två största teleskop. ​​​​​​​​​​
​Danielle Futselaar, artsource.nl​

Kosmiska blixtar finns i alla storlekar

​Astronomins mest spännande mysterium går mot en snabb lösning. Det bekräftar ett Chalmerslett forskarlag som bevakat en stjärna som hade ett spektakulärt utbrott i april 2020. De mystiska radioblixtarna – korta radiosignaler som syns på långt håll i universum – alstras av extrema, magnetiserade stjärnor och kan vara häpnadsväckande olika starka.
I över ett decennium har astronomer förundrats och gäckats av fenomenet som kallas radioblixtar (på engelska fast radio bursts). Dessa oerhört ljusstarka men extremt korta salvor av radiovågor - som varar bara millisekunder - når jorden ända från galaxer miljardtals ljusår bort.

I april 2020 upptäcktes radioblixtar för första gången från vår galax, Vintergatan, med radioteleskopen CHIME i Kanada och STARE2 i USA. Det oväntade utbrottet spårades till en tidigare känd källa bara 25 000 ljusår från jorden i stjärnbilden Räven. Forskare över hela världen reagerade snabbt med många olika teleskop för att följa upp upptäckten.

En forskargrupp som leds av Franz Kirsten vid Chalmers riktade fyra av Europas bästa radioteleskop mot källan, som har beteckningen SGR 1935+2154. Forskningsresultaten publiceras idag i en artikel i tidskriften Nature Astronomy.

– Vi visste inte vad vi kunde vänta oss. Våra radioteleskop hade tidigare knappt kunnat se radioblixtar, och den här källan tycktes hålla på med något helt nytt. Vi hoppades att bli förvånade!, säger Mark Snelders, teammedlem vid Anton Pannekoek-institutet för astronomi vid  Amsterdams universitet.

Radioteleskopen, ett vardera i Nederländerna och Polen samt två vid Onsala rymdobservatorium i Sverige, bevakade källan varje natt under mer än fyra veckor efter upptäckten av den första blixt: totalt blev det 522 timmars observationer.

På kvällen den 24 maj fick laget överraskningen de hade letat efter. Klockan 23:19 lokal tid fångade Westerbork-teleskopet i Nederländerna, som då var det enda i tjänst, en dramatisk och oväntad signal: två korta signaler, var och en millisekund lång men med 1,4 sekunders mellanrum.

Kenzie Nimmo, astronom vid Anton Pannekoek-institutet för astronomi och ASTRON, också i Nederländerna, är medlem i teamet.

– Vi såg tydligt två blixtar, extremt nära i tid. Precis som med blixten från samma källa den 28 april påminde detta om radioblixtarna som vi hade sett från det avlägsna universum, fast inte lika starka. De två blixtarna som vi upptäckte den 24 maj var ännu ljussvagare, sa hon.

Detta var ett nytt, starkt bevis för en länk mellan radioblixtar och magnetarer, tänkte forskarna. Liksom mer avlägsna radioblixtkällor verkade SGR 1935+2154 blixtra till med slumpmässiga mellanrum och med ett enormt spann i signalstyrka.
 
– De starkaste blixtarna från denna magnetar är minst tio miljoner gånger starkare än de svagaste. Vi frågade oss själva, kan detta gälla även för radioblixtar från utanför vår galax? Om det stämmer skapar universums magnetarer strålar av radiovågor som kontinuerligt korsar hela kosmos – och många av dessa kan vara inom räckhåll även för våra relativt små teleskop, säger teammedlem Jason Hessels (Anton Pannekoek-institutet för astronomi och ASTRON, Nederländerna).

Neutronstjärnor är de små, extremt täta resterna efter kortlivade, tunga stjärnor som exploderat som supernovor. I 50 år har astronomer studerat pulsarer, som är neutronstjärnor som med klockliknande regelbundenhet skickar ut pulser av radiovågor och annan strålning. Alla pulsarer antas ha starka magnetfält, men de mest extrema kallas magnetarer. Magnetarerna är de starkaste kända magneterna i universum, var och en med ett magnetfält hundratals biljoner gånger starkare än solens.

Nu planerar forskarna att med radioteleskopen fortsätta bevaka SGR 1935+2154 och andra magnetarer i vår närhet i rymden, i hopp om att fastställa just hur dessa extrema stjärnor skapar sina korta men intensiva blixtar.

Forskare har lanserat många idéer för hur radioblixtar kan alstras. Franz Kirsten, astronomen vid Onsala rymdobservatorium, Chalmers, som ledde projektet, tror att den snabba utvecklingen mot nya insikter om fenomenet kommer att fortsätta.

– Fyrverkerierna från denna fantastiska närliggande magnetar har gett oss spännande ledtrådar om hur radioblixtarna kan skapas. De blixtarna som vi upptäckte den 24 maj tyder på att det skett en dramatisk störning i magnetosfären, helt nära stjärnans yta. Andra möjliga förklaringar, som chockvågor längre ut från magnetaren, verkar mindre troliga, men jag blir jätteglad om jag har fel. Oavsett svaren kan vi förvänta oss nya mätningar och nya överraskningar under de kommande månaderna och åren, sa han.



Mer om forskningen, teleskopen och Onsala rymdobservatorium

Forskningsresultaten publiceras i artikeln Detection of two bright radio bursts from magnetar
SGR 1935+2154 i Nature Astronomy, av Franz Kirsten (Onsala rymdobservatorium, Chalmers), M. P. Snelders, M. Jenkins (Anton Pannekoek-institutet för astronomi, Amsterdams universitet), K. Nimmo (Anton Pannekoek Institute for Astronomy, Amsterdams universitet. och ASTRON, Nederländska institutet för radioastronomi, Nederländerna), J. van den Eijnden (Anton Pannekoek-institutet för astronomi, Amsterdams universitet and Department of Physics, Astrophysics, University of Oxford), J. W. T. Hessels (Anton Pannekoek-institutet för astronomi, Amsterdams universitet och ASTRON, Nederländerna), M. P. Gawroński (Institutet för astronomi, Nicolaus Copernicus-universitetet, Toruń, Polen) och Jun Yang (Onsala rymdobservatorium, Chalmers).

Länk till artikeln hos Nature Astronomy:  https://www.nature.com/articles/s41550-020-01246-3
Artikeln finns även fritt tillgänglig på ArXiv: https://arxiv.org/abs/2007.05101

Hos Nature Astronomy Community skriver Franz Kirsten om bakgrund till upptäckten i artikeln "Behind the paper: Hunting for Galactic counterparts to fast radio bursts​": 
https://astronomycommunity.nature.com/posts/hunting-for-galactic-counterparts-to-fast-radio-bursts

Observationerna utfördes med 25-metersteleskopet RT1 i Westerbork, Nederländerna, både 25-metersteleskopet och 20-metersteleskopet vid Onsala rymdobservatorium, och 32-metersteleskopet i Toruń, Polen.

Onsala rymdobservatorium är Sveriges nationella anläggning för radioastronomi. Observatoriet förser forskare med utrustning för studier av jorden och resten av universum. I Onsala, 45 km söder om Göteborg, drivs två radioteleskop, en station i teleskopnätverket Lofar, samt utrustning för forskning om jorden och atmosfären. Observatoriet medverkar även i flera internationella projekt. Institutionen för rymd-, geo- och miljövetenskap vid Chalmers tekniska högskola är värd för observatoriet. 

Kontakter

Robert Cumming, kommunikatör, Onsala rymdobservatorium, Chalmers, tel: 070 493 3114, robert.cumming@chalmers.se.
 
Franz Kirsten, astronom, Onsala rymdobservatorium, Chalmers, 031-772 5532, franz.kirsten@chalmers.se

Bilder

A (överst) Den 24 maj var fyra europeiska teleskop med när världens astronomer riktade sina blickar mot rymden i ett försök att förstå de kosmiska radioblixtarna. Teleskopen fångade millisekundsnabba signaler från en extrem, magnetiserad stjärna i vår galax. I denna illustration har rymdkonstnären Danielle Futselaar gestaltat alla spelarna i dramat, bland dem Sveriges två största teleskop.
Bild: Danielle Futselaar, artsource.nl

B Så föreställer sig rymdkonstnären Danielle Futselaar en magnetar som skickar ut radioblixtar
Bild: Danielle Futselaar, artsource.nl

C Vid Onsala rymdobservatorium i norra Halland finns två av teleskopen som studerat magnetaren SGR 1935+2154. I förgrunden syns 20-metersteleskopet, en parabolantenn med vitt, sfäriskt skyddstäcke. Längre bort syns 25-metersteleskopet tillsammans med de två vita antennerna som utgör Onsalas tvillingteleskop.
Foto: Chalmers/Magnus Falck


Publicerad: ti 17 nov 2020.