De vreemdste snelle radio-uitbarsting of fast radio burst (FRB) tot nu toe helpt het aantal mogelijke oorzaken achter deze eigenaardige, krachtige verschijnselen verkleinen. De ongebruikelijke patronen die in dit licht zichtbaar zijn, wijzen op een wiebelende neutronenster als potentiële bron.
FRB’s duren gewoonlijk slechts enkele milliseconden. Sommige geven echter herhaaldelijk een signaal af vanaf dezelfde locatie. We weten niet wat het verschijnsel veroorzaakt. Wel bestaan daar allerlei theorieën over, van enorme zwarte gaten en quarksterren tot ruimteschepen van buitenaardse wezens.
Heino Falcke fotografeerde als eerste een zwart gat: ‘Nog mooier dan ik al die tijd had verwacht’
Heino Falcke, hoogleraar radioastronomie, maakte in 2019 de eerste foto van een zwart gat. Op dit moment doet hij onderzoek n ...
De oorzaak achterhalen is geen sinecure doordat de timing van de uitbarstingen van zich herhalende FRB’s tot nu toe volkomen willekeurig leek. Daar staat tegenover dat veel potentiële bronnen voor herhalende uitbarstingen juist voorspelbare patronen zouden veroorzaken.
Gemagnetiseerde neutronenster
In februari vond het Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment (CHIME) voor het eerst een patroon in de flitsen van een zich herhalende FRB. Het lijkt erop dat deze FRB er een zestiendaagse cyclus op nahoudt. Alle uitbarstingen arriveren in een tijdsbestek van vier dagen, gevolgd door een pauze van twaalf dagen, waarna het patroon zich herhaalt.
Deze regelmaat geeft een nieuwe aanwijzing in de zoektocht naar mogelijke FRB-bronnen. Verschillende onderzoeksgroepen zijn inmiddels tot een vergelijkbare conclusie gekomen. Volgens hen zouden de patronen het gevolg kunnen zijn van een sterk gemagnetiseerde neutronenster, oftewel een magnetar.
Magnetars zenden krachtige lichtstralen uit, die we kunnen waarnemen in de vorm van FRB’s wanneer hun pad dat van de aarde kruist. Een doorsnee roterende magnetar draait echter zo snel om zijn as dat we om de paar seconden een periode van flitsen zouden moeten waarnemen in plaats van om de zoveel dagen of weken.
Asymmetrieën
Om erachter te komen of een magnetar voor het waargenomen patroon kan zorgen, bekeek sterrenkundige Yuri Levin van de Columbia-universiteit in New York samen met collega’s wat er gebeurt als je een schommeling aanbrengt in de draaiing van zo’n object.
‘Wanneer je een object in de lucht gooit en er in een willekeurige richting een draaiing aan meegeeft, dan zul je zien dat het – als hij niet te symmetrisch van vorm is – gaat tuimelen’, zegt Levin.
Magnetars zijn niet perfect rond vanwege hun snelle rotatie. Daarnaast worden ze ook nog eens vervormd door krachtige magnetische velden. Wanneer ze roteren, neemt het getuimel daardoor de vorm aan van een licht gewiebel, vergelijkbaar met dat van een tol die ronddraait op een ongelijkmatig oppervlak.
De wiebeling kan het gevolg zijn van asymmetrieën in de magnetar zelf of van zwaartekrachtseffecten veroorzaakt door een eromheen draaiende compagnon, een suggestie van Huan Yang en collega’s van het Perimeter-instituut in Canada.
Zestiendaagse cirkel
Elk van deze mechanismen kan ervoor zorgen dat een door een magnetar uitgestraalde lichtpuls een cirkel beschrijft. Als het beschrijven zo’n cirkel zestien dagen duurt, dan komt het patroon overeen met de waarnemingen van CHIME: vier dagen waarin we de puls wel zien, twaalf dagen voor de rest van de cirkel.
‘Ik denk dat al deze modellen voorspellingen doen die we zeer binnenkort kunnen testen. Als dat niet binnen een maand lukt, dan wel binnen het jaar’, zegt Levin. ‘Dit is een spectaculaire bron en zolang die niet om een of andere reden ophoudt met flitsen, kunnen we alle aspecten ervan extreem goed meten.’
Als deze FRB van een magnetar komt, dan komen andere FRB’s daar mogelijk ook vandaan. Magnetars die uit en aan gaan, zouden zowel herhalende FRB’s kunnen produceren die ogenschijnlijk geen patroon laten zien, als FRB’s die zich niet lijken te herhalen, zegt Yang.
