8 Milliarden Jahre alter Radioausbruch enthüllt globale Geheimnisse

Astronomen haben den bisher ältesten und am weitesten entfernten Fast Radio Burst (FRB) identifiziert, der etwa acht Milliarden Jahre alt ist, was Theorien über FRBs und ihre Fähigkeit, „verlorene“ Materie zwischen Galaxien aufzudecken, stützt. Diese Entdeckung verspricht mit zukünftigen Teleskopentwicklungen weitere Einblicke in die Struktur des Universums.

In einem Artikel veröffentlicht in Wissenschaften, Ein internationales Team unter der Leitung von Dr. Stuart Ryder von der Macquarie University und dem außerordentlichen Professor Ryan Shannon von der Swinburne University of Technology berichtet über die Entdeckung des ältesten und am weitesten entfernten schnellen Radioausbruchs, der bisher gefunden wurde und etwa acht Milliarden Jahre alt ist.

Diese Entdeckung übertrifft den bisherigen Rekord des Teams um 50 Prozent. Er behauptet, dass schnelle Radiostöße (FRBs) verwendet werden können, um „fehlende“ Materie zwischen Galaxien zu messen.

Es stellte sich heraus, dass die Explosionsquelle ein Cluster aus zwei oder drei verschmelzenden Galaxien war, was aktuelle Theorien über die Ursache schneller Funkausbrüche stützt. Das Team zeigte außerdem, dass es acht Milliarden Jahre zurückreicht, also so weit zurück, wie wir es mit aktuellen Teleskopen sehen und lokalisieren können.

Diese künstlerische Darstellung (kein Maßstab) zeigt den Weg des schnellen Radioausbruchs FRB 20220610A von der fernen Galaxie, in der er entstand, bis zur Erde in einem der Spiralarme der Milchstraße. Die Quellgalaxie von FRB 20220610A, die mithilfe des Very Large Telescope der Europäischen Südsternwarte identifiziert wurde, scheint innerhalb einer kleinen Gruppe interagierender Galaxien zu liegen. Er ist so weit entfernt, dass sein Licht acht Milliarden Jahre brauchte, um uns zu erreichen. Damit ist FRB 20220610A der am weitesten entfernte schnelle Radioausbruch, der bisher gefunden wurde. Bildnachweis: iso/m. Kornmesser

Erkennung der Explosion und ihrer Bedeutung

Am 10. Juni 2022, CSIRODas ASKAP-Radioteleskop der Wajarri Yamaji Country Company wurde verwendet, um einen schnellen Radioausbruch zu entdecken, der bei einem kosmischen Ereignis entstand, das in Millisekunden das Äquivalent der Gesamtemission unserer Sonne über 30 Jahre freisetzte.

„Mithilfe der ASKAP-Schalenreihe konnten wir die Quelle der Explosion lokalisieren“, sagt Dr. Ryder, Erstautor der Studie. „Dann nutzten wir die Europäische Südsternwarte (Eso) Sehr großes Teleskop (VLT) in Chile auf der Suche nach der Ursprungsgalaxie und stellte fest, dass sie älter und weiter entfernt ist als alle anderen bisher gefundenen FRBs und wahrscheinlich zu einer kleinen Gruppe verschmelzender Galaxien gehört.

Diese Explosion erhielt den Namen FRB 20220610A und bestätigte das Konzept des Gewichts des Universums anhand von Daten von FRBs. Dies wurde erstmals vom verstorbenen australischen Astronomen Jean-Pierre „JP“ Macquart in einer im Jahr 2010 veröffentlichten Forschungsarbeit nachgewiesen Natur Im Jahr 2020.

„GB hat gezeigt, dass sich das Gas zwischen Galaxien umso stärker ausbreitet, je weiter der schnelle Radioausbruch entfernt ist“, sagt Dr. Ryder. „Dies ist heute als Macquart-Beziehung bekannt. Einige aktuelle schnelle Radioausbrüche scheinen diese Beziehung gebrochen zu haben. Unsere Messungen bestätigen, dass die Macquart-Beziehung weit über die Hälfte des bekannten Universums hinaus gilt.“

Künstlerische Darstellung einer schnellen Funkexplosion und der Werkzeuge, mit denen sie erkannt und lokalisiert wird. Quelle: Carl Knox (Osgraph/Swinburne University)

Schnelle Radiostöße und die Struktur des Universums

Bisher wurden etwa 50 FRBs identifiziert, etwa die Hälfte davon nutzt ASKAP. Die Autoren schlagen vor, dass wir in der Lage sein sollten, Tausende von ihnen am Himmel und in größeren Entfernungen zu entdecken.

„Obwohl wir immer noch nicht wissen, was diese massiven Energieausbrüche verursacht, bestätigt die Studie, dass schnelle Radioausbrüche im Universum häufig vorkommen und dass wir sie nutzen können, um intergalaktische Materie aufzuspüren und die Struktur von Galaxien besser zu verstehen.“ .“ Universum“, sagt außerordentlicher Professor Shannon.

Wir werden bald die Werkzeuge dafür haben. ASKAP ist derzeit das beste Radioteleskop zur Erkennung und Lokalisierung von FRBs. Die derzeit im Bau befindlichen internationalen SKA-Teleskope in Westaustralien und Südafrika werden es Astronomen besser ermöglichen, ältere, weiter entfernte schnelle Radioausbrüche zu lokalisieren. Für die Untersuchung der Quellgalaxien wird dann der rund 40 Meter lange Spiegel des Very Large Telescope der Europäischen Südsternwarte benötigt, das derzeit in der hohen, trockenen Wüste Chiles gebaut wird.

Das Very Large Telescope (VLT) befindet sich am Paranal-Observatorium in der chilenischen Atacama-Wüste. Dieses atemberaubende Bild des VLT ist in den Farben des Sonnenuntergangs gemalt und spiegelt sich im Wasser auf der Plattform. Quelle: A. Gezi Panizza/ESO

Gemeinsame Anstrengung und Zukunftsaussichten

Das Projekt war eine globale Anstrengung mit Forschern von ASTRON (Niederlande), der Päpstlichen Katholischen Universität Valparaiso (Chile), dem Kavli-Institut für Physik und Mathematik des Universums (Japan), dem SKA-Observatorium (Vereinigtes Königreich) und Nordwestliche UniversitätUniversity of California, Berkeley und University of California, Santa Cruz (USA).

Die australischen Teilnehmer waren Macquarie University, Swinburne University of Technology, CSIRO, Wiederholen/ Curtin University, ASTRO 3D und Universität Sydney.

Aktuelle Methoden zur Schätzung der Masse des Universums liefern widersprüchliche Antworten und stellen das Standardmodell der Kosmologie in Frage.

„Wenn wir die Menge an natürlicher Materie im Universum zählen – die Atome, aus denen wir alle bestehen – fehlt mehr als die Hälfte dessen, was heute vorhanden sein sollte“, sagt außerordentlicher Professor Shannon.

„Wir glauben, dass sich die fehlende Materie im intergalaktischen Raum versteckt, aber sie könnte so heiß und diffus sein, dass sie mit normalen Techniken nicht sichtbar ist.

„Schnelle Radiostöße spüren diese ionisierte Materie. Selbst im fast völlig leeren Raum können sie alle Elektronen „sehen“, und das ermöglicht uns, die Menge an Materie zu messen, die zwischen Galaxien existiert.

Das ASKAP-Radioteleskop am Murchison Radio Astronomy Observatory in Westaustralien. Bildnachweis: © Alex Cherny/CSIRO

Teleskopinfrastruktur und zukünftige Bemühungen

Das ASKAP-Radioteleskop von CSIRO befindet sich in Inyarrimanha Ilgari Bundara, dem Radioastronomie-Observatorium CSIRO Murchison in Westaustralien, etwa 800 Kilometer nördlich von Perth.

Derzeit sind 16 Partnerländer am SKA-Observatorium beteiligt, das zwei Radioteleskope baut. SKA-Low (Low Frequency Telescope) – am selben Standort wie ASKAP – wird 131.072 Zwei-Meter-Antennen umfassen, während SKA-Mid (Medium Frequency Telescope) in Südafrika 197 Schüsseln umfassen wird.

Das Very Large Telescope (VLT) verfügt über vier Acht-Meter-Spiegel und wird von der Europäischen Südsternwarte (ESO) betrieben, die sich auf dem Cerro Paranal in der Atacama-Wüste im Norden Chiles befindet. Australien ist ein strategischer Partner des Europäischen Südobservatoriums und bietet australischen Astronomen Zugang zum VLT und die Möglichkeit, neue Techniken darin einzubringen.

Australische Astronomen hoffen auch, Zugang zum Very Large Telescope der Europäischen Südsternwarte zu erhalten, wenn es später in diesem Jahrzehnt in Betrieb geht. Das ELT wird in der Lage sein, Bilder zu liefern, die 15-mal schärfer sind als die von Hubble-Weltraumteleskop.

Weitere Informationen zu dieser Forschung finden Sie unter Astronomen entdecken einen schnellen Radioausbruch in 8 Milliarden Lichtjahren Entfernung.

Referenz: „Schneller, leuchtender Radiostoß erkundet das Universum bei Rotverschiebung 1“ von S. D. Ryder, K. W. Bannister, S. Bhandari, AT Deller, RD Ekers, M. Glowacki, A. C. Gordon, K. Gourdji, C. W. James, CD Kilpatrick, W . Lu, L. Marnoch, V. A. Moss, J. Wissenschaften.
doi: 10.1126/science.adf2678