Världens radioteleskop har samarbetat för att pricka in källan till en radioblixt i en fjärran galax. I denna illustration visas bland annat det berömda Areciboteleskopet i Puerto Rico och 25-metersteleskopet vid Onsala rymdobservatorium, som deltagit i upptäckten.​​​​​​
​Danielle Futselaar

Radioteleskop spårar mystiska radioblixtar till en galax långt, långt bort

Astronomer har med hjälp av många av världens främsta radioteleskop, bland dem 25-metersteleskopet vid Onsala rymdobservatorium, tagit ett avgörande steg mot att lösa ett astronomiskt mysterium. Teleskopen kunde första gången lokalisera källan till en så kallad ”radioblixt” – ett slags mycket kortvarig blixt av radiovågor med okänt ursprung – och därmed kunnat identifiera dess värdgalax. Forskningen presenteras vid Amerikanska Astronomiska Sällskapets vintermöte i Grapevine, Texas, USA,​ och i tidskrifterna Nature och Astrophysical Journal Letters.
De mystiska källorna på himlen som kallats radioblixtar (på engelska fast radio bursts, FRB) har fram tills nu varit svåra att lokalisera. Därför har astronomer hittills inte med säkerhet kunnat peka ut blixtarnas värdgalaxer, och definitiva bevis för att de har sitt ursprung långt utanför vår galax har saknats.
 
Nu med nya mätningar har forskare kunnat fastställa avståndet till en radioblixt långt utanför Vintergatan och därmed även uppskattat hur mycket energi den alstrar.
 
Radioblixtarna, som lyser endast under en bråkdels sekund, har gäckat astronomer i ett decennium sedan de upptäcktes. Att precist kunna lokalisera en radioblixt kräver mätningar med radioteleskop som är utspridda över stora avstånd. När samtidiga mätningar från flera teleskop kombineras kan högupplösta bilder skapas.
 
Den 23 augusti 2016 registrerade teleskopuppställningen Karl G. Jansky Very Large Array i New Mexico, USA, en radioblixt från den hittills enda kända källa till upprepade radioblixtar, känd som FRB 121102. Med hjälp av mätningen kunde källans läge på himlen fastställas till en bråkdel av en bågsekund.
 
Shami Chatterjee, astronom vid Cornelluniversitetet, New York, USA, är förstaförfattare på artikeln i Nature.
 
– Vid den här positionen hittade vårt forskarlag stadigt lysande källor i både radiovågor och synligt ljus. Rimligen pekade dessa källor ut galaxen som var värd för radioblixten, förklarar han.
 
Forskarna ville zooma in ännu ett snäpp, och för att göra det använde de Areciboteleskopet i Puerto Rico samt teleskopnätverket European VLBI Network (EVN), som länkar samman teleskop i hela världen, bland annat Sverige. Tack vare teleskopens spridning över jordklotet kunde forskarna bestämma källans position med ytterligare tio gånger bättre precision.
 
 Med den här precisionen har vi ett starkt bevis att blixtarnas källa har en fysisk koppling till det som ligger bakom den stadiga radiokällan, säger Benito Marcote, radioastronom vid JIVE, Nederländerna och förstaförfattare till en av artiklarna.
 
 Tack vare den stora känsligheten hos teleskopen i EVN, de stora avstånden mellan dem, samt de unika möjligheterna hos EVN:s centrala dataprocessor vid JIVE, kan astronomiska fenomen med varaktighet på så lite som en tusendels sekund lokaliseras på himlen med en precision på omkring 10 millibågsekunder, tillägger Zsolt Paragi, astronom vid JIVE.
 
Med hjälp av ett av världens största teleskop för synligt ljus kunde forskarna dessutom upptäcka att blixtarnas källa ligger i en galax. Genom att mäta upp galaxens spektrum med 8-metersteleskopet Gemini North på berget Mauna Kea, Hawaii, USA, fick de fram galaxens rödförskjutning, ett mått på hur mycket universums expansion sträckt ut strålningen under dess färd mot jorden. Det ger i sin tur en uppskattning av det oerhörda avståndet dit: mer än tre miljarder ljusår.
 
Värdgalaxen för radioblixten är dessutom överraskande liten: en så kallad dvärggalax. Nu när mysteriet om blixtens avstånd har fått en lösning innebär detta en ny gåta för astronomerna, menar Cees Bassa, astronom vid ASTRON i Nederländerna.
 
 Vi har fått en oemotsäglig bekräftelse att denna radioblixt ligger mycket långt ut i den extragalaktiska rymden. Vi visste inte riktigt vad vi skulle vänta oss men jag tror att hela teamet överraskades av att se att vår exotiska källa ligger i en mycket klen och ljussvag galax, säger han.
 
Att en dvärggalax är värd för FRB 121102 kan ge viktiga ledtrådar till vad som egentligen ligger bakom dess blixtar. Sådana galaxer väntas innehålla orörd gas som är renare än Vintergatans.
 
 Förhållandena i denna dvärggalax är sådana att mycket tyngre stjärnor kanske kan bildas där än vad som är möjligt i Vintergatan. Källan till radioblixtarna kanske är de mycket tätpackade resterna efter en sådan stjärna som exploderat, föreslår Jason Hessels (ASTRON och Amsterdams universitet), som är medförfattare till artiklarna.
 
Alternativt skulle radioblixtarna kunna skapas nära ett supertungt svart hål som håller på att sluka gas i sin omgivning, tror forskarna.
 
För att försöka skilja mellan dessa två scenarier använder nu forskarna några av världens främsta radioteleskop tillsammans med andra teleskop för synligt ljus, röntgenstrålning och gammastrålning.
 
 Om vi till exempel kan använda Areciboteleskopet för att upptäcka regelbundenhet i blixtarnas ankomsttider skulle det vara ett starkt belägg för att källan är en roterande neutronstjärna, säger Jason Hessels.
 
Astronomer vill nu ta reda på om alla radioblixtar som hittills upptäckts har samma ursprung – eller om det finns flera olika typer. För att gå till botten med radioblixtarnas ursprung behöver fler källor lokaliseras på liknande sätt som med FRB 121102.
 
Michael Lindqvist vid Onsala rymdobservatorium har haft insyn i observationskampanjen.
 
 Gåtan om radioblixtarna är en av de mest spännande inom dagens astronomiforskning. Radioteleskopnätverk som EVN har en nyckelroll att spela i att en gång för alla fastställa vad det är för fenomen som egentligen ligger bakom dessa oväntade och märkliga källor, säger han.

Kontakter:
 
Robert Cumming, kommunikatör, Onsala rymdobservatorium, Chalmers, tel: 031-772 5500 eller 070 493 3114, robert.cumming@chalmers.se.
 
Michael Lindqvist, astronom, Onsala rymdobservatorium och Chalmers, 031-772 5508, michael.lindqvist@chalmers.se

Bilder:

1 (överst) Världens radioteleskop har samarbetat för att pricka in källan till en radioblixt i en fjärran galax. I denna illustration visas bland annat det berömda Areciboteleskopet i Puerto Rico och 25-metersteleskopet vid Onsala rymdobservatorium, som deltagit i upptäckten. Bild: Danielle Futselaar

2 I nätverket European VLBI Network ingår 25-metersteleskopet vid Onsala rymdobservatorium och många andra radioteleskop i hela världen. Foto: Onsala rymdobservatorium/L. Wennerbäck. Ladda ner en höguppläst bild från Flickr

Mer om forskningen, om teleskopnätverken och om långbasinterferometri 

Forskningsresultaten presenteras den 4 januari 2017 vid Amerikanska astronomiska sällskapets (AAS) 229:e vintermöte i Grapevine, Texas, USA, och i tre artiklar i vetenskapliga tidskrifter. I Nature den 6 januari 2017 publiceras artikeln A direct localization of a fast radio burst and its host av S. Chatterjee (Cornelluniversitetet, USA) m. fl. I Astrophysical Journal Letters publiceras artiklarna The repeating fast radio burst 121102 as seen on milliarcsecond angular scales, av B. Marcote (JIVE) m. fl., och The host galaxy and redshift of the repeating fast radio burst 121102 av S. P. Tendulkar (McGill University, Montreal, Kanada) m. fl.

Långbasinterferometri eller VLBI (very long baseline interferometry) är en astronomisk metod som går ut på att flera radioteleskop som ligger långt från varandra samtidigt observerar samma område på himlen. Data från varje teleskop skickas sedan till en central dator, korrelatorn, för att skapa bilder med högre upplösning än till och med världens bästa teleskop för synligt ljus.

European VLBI Network (EVN; www.evlbi.org) är en interferometrisk uppställning av radioteleskop i Europa, Asien, Sydafrika och Amerika som genomför unika, högupplösta radioastronomiska observationer av kosmiska radiokällor. Nätverket grundades 1980, med Onsala rymdobservatorium bland de första fem medlemmarna, och har idag växt till världens känsligaste teleskopuppställning i sitt slag, med fler än 20 teleskop varav några av världens största och känsligaste radioteleskop. EVN drivs av European Consortium for VLBI, som består av 15 forskningsinstitut, bland dem Joint Institute for VLBI ERIC (JIVE).

Joint Institute for VLBI ERIC (JIVE; www.jive.eu) har som huvuduppdrag att stå för driften och utvecklingen av EVN-processorn, en kraftfull superdator som kombinerar signalerna från radioteleskop i hela världen. JIVE grundades 1993 och är sedan 2015 ett ERIC (European Research Infrastructure Consortium) med fem medlemsländer: Nederländerna, Storbritannien, Sverige, Frankrike och Spanien.

Mer om Onsala rymdobservatorium

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, bland dem European VLBI Network. Institutionen för rymd- och geovetenskap på Chalmers tekniska högskola är värd för observatoriet. Verksamheten drivs på uppdrag av Vetenskapsrådet. 


Publicerad: on 04 jan 2017.