Hoe ontstaan deze snelle radioflitsen toch?

Het is alweer elf jaar geleden dat astronomen voor het eerst melding maakten van een snelle radioflits (ook wel Fast Radio Burst of kortweg FRB genoemd). De snelle radioflits werd al in 2001 door het Parkes Observatory vastgelegd, maar pas in 2007 – tijdens een analyse van gearchiveerde data – ontdekt.

Buitenaards
In de jaren die volgen, worden er nog meer snelle radioflitsen ontdekt. Natuurlijk roepen de ontdekkingen de vraag op hoe deze radioflitsen ontstaan en waar ze precies vandaan komen. Maar er is ook twijfel; alle flitsen worden door het Parkes Observatory gevonden en dus vragen sommige astronomen zich af of ze wel een buitenaardse oorsprong hebben en niet het resultaat zijn van een foutje in het instrument. In 2014 veegt een nieuw onderzoek die twijfels van tafel. Er is een nieuwe snelle radioflits ontdekt en dit keer door het Arecibo Observatory. “Nu, met de ontdekking van een radioflits door Arecibo zijn we er zekerder van dat FRB’s astrofysische fenomenen zijn,” stelde onderzoeker Laura Spitler. Maar de oorsprong van snelle radioflitsen bleef een mysterie. “We krijgen geen grip op wat het is,” erkende Spitler in 2014.

Het Parkes Observatory nam de eerste snelle radioflitsen waar. Afbeelding: Diceman Stephen West (via Wikimedia Commons).

De feiten
Maar wat wisten astronomen in 2014 dan wel? Nou, ze zagen dat de radioflitsen maar kort aanhielden: hooguit enkele milliseconden. Verder wisten ze dat er een enorme hoeveelheid energie bij vrijkwam: soms wel meer dan onze zon in duizenden jaren tijd genereert. Verder was er alle reden om aan te nemen dat een snelle radioflits een eenmalig verschijnsel was; vervolgwaarnemingen in dezelfde richting als waarin de radioflits was waargenomen, leverden niets op. Dat laatste deed astronomen dan ook vermoeden dat deze radioflitsen ontstonden tijdens een extreme, catastrofale gebeurtenis, zoals een botsing tussen twee zware objecten.

Aliens?
In een poging het ontstaan van snelle radioflitsen te kunnen verklaren, werden natuurlijk ook de aliens van stal gehaald. Want waren de radioflitsen misschien een poging van hun kant om met ons in contact te komen? Inmiddels hebben de meeste astronomen die verklaring wel verworpen. Zo ook Seth Shostak, verbonden aan de Search for Extraterrestrial Intelligence (SETI). In een eerder dit jaar verschenen blog schrijft hij dat het niet aannemelijk is dat aliens zo’n energierijk communicatiesignaal versturen dat zelfs in andere sterrenstelsels te zien is. Want wat is het nut daarvan? “Het is alsof je op de zinkende Titanic gebruik maakt van een vuurpistool dat zo’n helder signaal afgeeft dat het zichtbaar is vanaf Mars,” zo schrijft Shostak. Wat het idee van een buitenaardse beschaving die radiopulsen gebruikt om te communiceren echter nog veel overtuigender tegenspreekt, is het feit dat er dagelijks naar schatting duizenden van zulke snelle radioflitsen ontstaan. Een overtuigende aanwijzing dat dit het werk van moeder natuur is.

Op herhaling
Dat de snelle radioflitsen maar één keer, heel kortstondig acte de présence geven, maakt het natuurlijk een stuk lastiger om te achterhalen waar en hoe ze precies ontstaan. De opwinding is dan ook groot als onderzoekers in 2015 voor het eerst getuige zijn van een zichzelf herhalende FRB: FRB 121102. Het idee dat snelle radioflitsen ontstaan tijdens een catastrofale, eenmalige gebeurtenis komt op losse schroeven te staan.

Dwergsterrenstelsel
Maar hoe ontstaan de snelle radioflitsen dan? In een poging dat mysterie op te lossen, richten onderzoekers hun pijlen op dat ene exemplaar dat herhaaldelijk van zich laat horen: FRB 121102. En vorig jaar lukte het onderzoekers eindelijk om de bron van deze snelle radioflits te lokaliseren. De radioflits bleek afkomstig te zijn uit een dwergsterrenstelsel dat op maar liefst drie miljard lichtjaar afstand staat. Daarmee was nog lang niet duidelijk hoe deze snelle radioflits precies ontstond. Maar het feit dat deze het levenslicht ziet in een klein sterrenstelsel zette astronomen wel aan het denken. Het dwergsterrenstelsel bevat relatief weinig verrijkt gas, waardoor er veel meer zware sterren ontstaan dan in ons sterrenstelsel. “Mogelijk is de snelle radioflits afkomstig van het ineengestorte overblijfsel van zo’n zware ster,” speculeerde onderzoeker Jason Hessels vorig jaar. Maar er bleven nog genoeg andere hypothesen over. Zo kon het ook goed zijn dat de snelle radioflits ontstond nabij een zwart gat dat gas uit de omgeving verorberde. Kortom: de oorsprong van de snelle radioflits bleef in nevelen gehuld.

Een actief zwart gat. Afbeelding: NASA’s Goddard Space Flight Center / CI Lab.

Extreme omgeving
Begin dit jaar kwamen onderzoekers echter weer een stapje dichter bij de oplossing van dit inmiddels jaren oude mysterie. Astronomen stelden vast dat de bron van de repeterende snelle radioflits zich in een zeer extreme omgeving bevindt. Ze trokken die conclusie op basis van een analyse van het licht van de radioflitsen. Dat licht blijkt sterk gepolariseerd te zijn – wat betekent dat het een voorkeursoriëntatie heeft. Daarnaast is het licht ook ‘gedraaid’, wat weer te wijten zou zijn aan een sterk magneetveld. Het gaat daarbij om een extreme draaiing: 500 keer groter dan ooit bij een andere bron van radioflitsen is gezien. Een dergelijke extreme draaiing is tot op heden alleen waargenomen in de nabijheid van een superzwaar zwart gat (zoals dat in het hart van onze Melkweg bijvoorbeeld). De astronomen vermoeden dan ook dat de bron van deze radioflitsen – waarschijnlijk een neutronenster – dicht bij een zwaar zwart gat staat. Een andere mogelijkheid is dat de neutronenster zich in een energierijke nevel of een supernovarestant bevindt.

Veel vragen
Nog steeds weten we dus niet hoe deze snelle radioflitsen precies ontstaan. Wat we ook niet weten, is hoe FRB 121102 zich verhoudt tot die andere (eenmalige) radioflitsen. Is FRB 121102 echt bijzonder en ontstaat deze op een andere manier dan die eenmalige radioflitsen? Of zijn die andere radioflitsen helemaal geen eenmalige verschijnselen, maar moeten we gewoon wat langer wachten alvorens ook zij nog een keer acte de présence geven?

Er zijn meer waarnemingen nodig om al die prangende vragen te kunnen beantwoorden. En zoals het er nu naar uitziet, zijn die waarnemingen ons wel gegund. Wetenschappers vermoeden dat er elke dag duizenden detecteerbare snelle radioflitsen ontstaan. De vraag is dan ook niet of, maar wanneer we zullen ontdekken hoe deze nu nog mysterieuze radioflitsen precies het levenslicht zien.