De onwaarschijnlijke bron van een snelle radio-uitbarsting kan een cluster van oude sterren zijn

In een melkwegstelsel niet zo ver weg hebben astronomen een verrassende bron van een mysterieus, snel radiosignaal gevonden.

Het signaal, een zich herhalende snelle radio-uitbarsting, of FRB, werd in 2021 gedurende enkele maanden waargenomen, waardoor astronomen om zijn locatie te lokaliseren naar een bolvormige sterrenhoop – een strakke, bolvormige sterrenhoop – in M ​​81, een massief spiraalstelsel op 12 miljoen lichtjaar afstand. De bevindingen, gepubliceerd op 23 februari in Natuurdagen de aannames van astronomen uit over welke objecten FRB’s creëren.

“Dit is een zeer revolutionaire ontdekking”, zegt Bing Zhang, een astronoom aan de Universiteit van Nevada, Las Vegas, die niet bij het onderzoek betrokken was. “Het is opwindend om een ​​FRB van een bolvormige sterrenhoop te zien. Dat is niet de favoriete plek die mensen zich hadden voorgesteld.”

Astronomen puzzelen sinds hun ontdekking in 2007 over deze mysterieuze kosmische radiosignalen, die doorgaans minder dan een milliseconde duren (SN: 25-7-14). Maar in 2020 werd een FRB gezien in ons eigen melkwegstelsel, waardoor wetenschappers konden bepalen dat één bron magnetars moet zijn: jonge, sterk gemagnetiseerde neutronensterren met magnetische velden die een biljoen keer zo sterk zijn als die van de aarde (SN: 6/4/20).

De nieuwe bevindingen komen als een verrassing omdat bolvormige sterrenhopen alleen oude sterren herbergen – enkele van de oudste in het universum. Magnetars, aan de andere kant, zijn jonge overgebleven dichte kernen die typisch zijn ontstaan ​​door de dood van kortlevende massieve sterren. Men denkt dat de gemagnetiseerde kernen na ongeveer 10.000 jaar de energie verliezen die nodig is om FRB’s te produceren. Bolvormige sterrenhopen, waarvan de sterren gemiddeld vele miljarden jaren oud zijn, zijn veel te oud om een ​​voldoende recente jonge sterdood te hebben gehad om dit type magnetar te creëren.

Om de FRB te lokaliseren, gebruikten astronoom Franz Kirsten en collega’s een web van 11 radiotelescopen verspreid over Europa en Azië om vijf bursts van dezelfde bron te vangen. Door de radio-waarnemingen te combineren, konden de astronomen de oorsprong van het signaal bepalen en ontdekten dat het vrijwel zeker van binnen een bolvormige sterrenhoop kwam.

“Dit is een zeer opwindende ontdekking omdat het volkomen onverwacht was”, zegt Kirsten van ASTRON, het Nederlands Instituut voor Radioastronomie, gevestigd in het Onsala Space Observatory in Zweden.

De nieuwe FRB kan nog steeds worden veroorzaakt door een magnetar, stelt het team voor, maar een die op een andere manier is gevormd, zoals van oude sterren die veel voorkomen in bolvormige sterrenhopen. Deze magnetar kan bijvoorbeeld zijn gemaakt van een overblijfsel van een stellaire kern die bekend staat als een witte dwerg en die te veel materiaal van een begeleidende ster had verzameld, waardoor deze instortte.

“Dit is een [magnetar] formatiekanaal dat is voorspeld, maar moeilijk te zien is”, zegt Kirsten. “Niemand heeft ooit zo’n evenement gezien.”

Als alternatief kan de magnetar zijn gevormd door de samensmelting van twee sterren – zoals een paar witte dwergen, een paar neutronensterren of een van elk – in een dichte baan om elkaar heen, maar dit scenario is minder waarschijnlijk, zegt Kirsten. Het is ook mogelijk dat de FRB-bron helemaal geen magnetar is, maar een zeer energetische millisecondepulsar, wat ook een type neutronenster is die in een bolvormige sterrenhoop zou kunnen worden gevonden, maar een die een zwakker magnetisch veld heeft.

Tot op heden zijn slechts enkele FRB-bronnen nauwkeurig gelokaliseerd, en hun locaties bevinden zich allemaal in of nabij stervormingsgebieden in sterrenstelsels. Naast het toevoegen van een nieuwe bron voor FRB’s, suggereren de bevindingen dat magnetars die zijn gemaakt op basis van iets anders dan de dood van jonge sterren, vaker voorkomen dan verwacht.