FRB 121102: Et ekstremt underligt signal fra rummet
I en galakse ca. tre milliarder lysår væk findes et objekt, der jævnligt, men uregelmæssigt udsender kortvarig stråling i korte intervaller på mellem få hundrededele millisekunder og et par millisekunder.
I løbet af et millisekund udsender kilden en energimængde, der er sammenlignelig med Solens energioutput i løbet af en hel dag.
Der er tale om et såkaldt fast radio burst eller blot FRB. Disse er signaler, der hører til universets største mysterier, og den aktuelle kilde, døbt FRB 121102, er måske den mest usædvanlige af alle disse. Den er eksempelvis den eneste, som er detekteret i flere omgange med flere års mellemrum.
Selv om årsagen til den kortvarige, intense og uregelmæssige stråling ikke kendes med sikkerhed, viser polarisationen, at strålingen stammer fra et område med et meget højt magnetfelt.
Den såkaldte Faraday-rotation angiver, hvor meget polarisationsretningen af stråling ændres i et magnetfelt. Den er helt ekstremt stor for FRB 121102 – også i sammenligning med andre fast radio bursts.
Forklaring savnes
Det korteste af de nye signaler har en varighed på 0,03 ms. Det indikerer, at objektet har en udstrækning på ca. 10 km og formodentlig derfor er en neutronstjerne. En tænkelig forklaring på observationerne er, at neutronstjernen befinder sig tæt på et sort hul, der er ved at opsluge materiale.
Men forskerne har ikke en rigtig god forklaring på, hvordan et sådant meget tungt sort hul, som det skulle være tilfældet, kan findes i en dværggalakse, som FRB 121102 er spottet til, så de hælder også til andre forklaringer, som at nærmiljøet er en stjernetåge med interstellart gas og støv.
Artiklen fortsætter efter grafikken
Heller ikke den forklaring er dog problemfri, oplyser Danielle Michelli fra Amsterdams Universitet og det hollandske institut for radioastronomi, Astron, som står bag de nye observationer, som er beskrevet i en artikel i Nature. Han lader derfor i princippet alle muligheder stå åbne – også for noget helt ukendt.
De nye målinger af FRB 121102 er foretaget i slutningen af 2016 og 2017 med henholdsvis Arecibo-radioteleskopet og Green Bank Telescope og omfatter 18 hændelser.
Det er astronomernes håb, at fast radio bursts, som er mysterier i sig selv, måske kan være med til at opklare og identificere andre usædvanlige fænomener i universet.
Higer og søger i gamle data
Astronomerne har kun kendt til de underlige signaler i 10 år.
I 2007 bad professor Duncan Lorimer fra West Virginia University i USA sin studerende David Narkevic lede gennem gamle data fra Parkes-radioteleskopet i Australien med henblik på at finde pulsarer, som regelmæssigt udsender kraftige elektromagnetiske signaler i form af mikrobølgestråling.
Det havde karakter af en triviel opgave fra en professor til en begavet studerende, der i de fleste tilfælde kun fører til begrænset videnskabeligt udbytte. Men i dette tilfælde kunne den vakse studerende konstatere, at data gemte på noget helt uventet.
Da David Narkevic så på data fra 2001, hvor teleskopet havde været rettet mod de Magellanske Skyer, der er mindre galakser et par hundrede tusinder lysår fra Jorden, opdagede han et enkelt mystisk kortvarigt signal, som kom fra området uden for galakserne, og som ikke blev gentaget, som det gælder for pulsarer.
Lorimer og Narkevic studerede signalet nærmere sammen med et par kolleger, og de kunne, som de efterfølgende skrev i deres videnskabelige artikel i Science, konstatere, at der var tale om et kraftigt millisekund radioburst af ekstragalaktisk oprindelse – fra en galakse tre milliarder lysår borte – af en type, som aldrig før havde været set.
Kilden havde en elektromagnetisk flux på 30 jansky (1 Jy = 10^-26 W/m²/Hz) og en varighed på nogle få millisekunder.
Det var ikke mindst denne høje flux, som er på niveau med andre meget kraftige radiosignaler i rummet og hundrede gange over det minimale detektionsniveau, forskerne fandt overraskende og forvirrende. Det første såkaldte fast radio burst var opdaget og blev kaldt Lorimer-burstet efter professoren.
Siden har man fundet flere fast radio bursts gemt i gamle data fra radioteleskoper – de fleste noget svagere end Lorimer-burstet.
Fra de andre opdagelser er det værd at fremhæve, at det i 2014 lykkedes at se et FRB, mens det hændte – og altså ikke ved at gennemse allerede optagne data. Forskere fra Niels Bohr Institutet ved Københavns Universitet anvendte det nordiske teleskop på La Palma til at studere området, som signalet kom fra.
De kunne identificere to kilder til røntgenstråling fra positionen, og Daniele Malesani fra Niels Bohr Institutet forklarede, at fast radio bursts måtte være knyttet til meget kompakte objekter som neutronstjerner eller sorte huller. Præcis som det stadig spekuleres i.
Noget nemmere at forklare FRB ved en plasmaudladning end roterende objekter.
Det korteste af de nye signaler har en varighed på 0,03 ms. Det indikerer, at objektet har en udstrækning på ca. 10 km og formodentlig derfor er en neutronstjerne.
Udstrækning 10km -> omkreds ~ 31000m
0,03ms =0,00003s
Overfladens hastighed: 1.000.000.000 m/s ved en pol, selv ved tre poler er overfladens hastighed lysets hastighed.
Der skal noget Lorentz–FitzGerald contraction til, for at det kan lade sig gøre.