Snelle radioflitsen (FRB's) zijn korte maar krachtige flitsen van radiogolven afkomstig van andere sterrenstelsels dan het onze. Hoewel er inmiddels duizenden FRB's zijn gedetecteerd, blijft hun fysieke oorsprong een mysterie. De meeste FRB's worden slechts eenmaal waargenomen, maar een klein deel herhaalt zich, waardoor astronomen ze gedetailleerder kunnen bestuderen.

Deze resultaten werden verkregen met behulp van het European VLBI Network (EVN), een verzameling radiotelescopen verspreid over Europa en daarbuiten die samenwerken als één instrument ter grootte van de aarde.

De signalen van deze antennes worden gecombineerd bij het Joint Institute for VLBI ERIC (JIVE) in Nederland, waardoor astronomen de posities van kosmische radiobronnen met buitengewone precisie kunnen bepalen – vergelijkbaar met het spotten van een handtas op de Eiffeltoren vanuit New York.

Ingezoomd op een extreme omgeving

FRB 20190417A is een herhalende FRB die in 2019 werd ontdekt door de CHIME/FRB-samenwerking. Zijn ongebruikelijke eigenschappen suggereren dat de FRB zich in een dichte en sterk gemagnetiseerde omgeving bevindt. Eerdere waarnemingen hadden een bron van radio-emissie in de buurt van de FRB geïdentificeerd, maar de associatie kon niet worden bevestigd met de hoogst bereikbare resoluties.

"Met de EVN konden we FRB 20190417A met milliboogsecondenprecisie lokaliseren en de positie ervan direct vergelijken met die van de constant stralende radiobron", zegt Alexandra Moroianu, hoofdauteur van de studie en promovendus aan het Anton Pannekoek Instituut voor Astronomie en het Joint Institute for VLBI ERIC (JIVE). "We ontdekten dat de uitbarstingen en de stabiele radiobron ruimtelijk samenvallen, wat bevestigt dat ze fysiek met elkaar verbonden zijn."

Een compacte en energieke, constant stralende radiobron

De EVN-waarnemingen tonen aan dat de stabiele radiobron compact is, met een omvang van minder dan 80 lichtjaar, vergelijkbaar met de grootte van een supernovarestant. Terwijl FRB's slechts milliseconden duren, kunnen bronnen van aanhoudende radio-emissie jarenlang actief blijven. Ondanks het grote aantal FRB's dat tot nu toe is ontdekt, zijn er slechts een handvol terug te voeren op deze radiobronnen. Met dit nieuwe resultaat wordt FRB 20190417A het vierde goed gedocumenteerde systeem waarin een herhalende FRB direct geassocieerd wordt met een aanhoudende radiobron.

"Met dit nieuwe systeem begint zich een patroon af te tekenen", zegt Moroianu. "Deze specifieke FRB-bronnen lijken te leven in extreme magneto-ionische omgevingen, vaak in kleine, chemisch primitieve sterrenstelsels die actief sterren vormen."

Een stap richting het begrijpen van snelle radioflitsen

Een belangrijke verklaring voor herhalende FRB's betreft magnetars: ultragemagnetiseerde neutronensterren die ontstaan ​​zijn bij supernova-explosies. In deze modellen kan de constante radio-emissie wijzen op een nevel die wordt aangedreven door zo'n jong, compact object.

"Dankzij deze waarnemingen weten we dat als deze aanhoudende radiobronnen worden aangedreven door magnetars, ze in astronomische termen erg jong moeten zijn - minder dan duizend jaar oud", zegt Benito Marcote, Senior Support Scientist bij JIVE en ASTRON.

Andere interpretaties omvatten hypernevels - sterk gemagnetiseerd plasma aangedreven door een compact object dat zich voedt met materiaal van een massieve ster - en magnetars ingebed in de omgeving van een zwart gat. Om onderscheid te maken tussen deze scenario's zijn verdere waarnemingen van vergelijkbare systemen nodig.

Door de locatie van FRB 20190417A nauwkeurig te bepalen en de associatie ervan met een compacte, stabiele bron van radiogolven te bevestigen, toont deze studie de kracht aan van precieze radiobeeldvorming bij het ontdekken van de omgeving van FRB's en het interpreteren van hun oorsprong. Naarmate er meer FRB's worden gelokaliseerd, hopen astronomen te bepalen of stabiele radiobronnen een kortstondige fase zijn die veel FRB's gemeen hebben, of juist het kenmerkende aspect van een aparte subpopulatie.

Het team heeft hun resultaten gepubliceerd in The Astrophysical Journal Letters onder de titel: "A Milliarcsecond Localization Associates FRB 20190417A with a Compact Persistent Radio Source and an Extreme Magnetoionic Environment".

Link naar het artikel: https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/ae28c7