Pressemeddelelse

Ukendt radiosignal får galakses fredelige omgivelser til at lyse op

26. september 2019

Med ESOs Very Large Telescope har en gruppe astronomer for første gang set, et hurtigt radioudbrud passere igennem en galakses ydre dele. Signalet varede mindre end et millisekund, og dette udbrud af radiostråling af ukendt oprindelse slap næsten uændret igennem. Det fortæller os, at der er en overraskende lav tæthed og svagt magnetfelt omkring galaksen. Den nye teknik kan i fremtiden bruges til at studere de svage omgivelser omkring andre galakser.

Astronomerne brugte et gådefuldt kosmisk fænomen til at undersøge et andet. Et signal fra et hurtigt radioudbrud - på engelsk FRB eller fast radio burst - er brugt til at undersøge den diffuse glorie omkring en stor galakse [1]. I november 2018 opfangede radioteleskopet  Australienn Square Kilometre Array Pathfinder (ASKAP) et signal, som har fået katalognummer FRB 181112. Opfølgende observationer med ESOs Very Large Telescope (VLT) og andre teleskoper viser, at radiobølgerne er passeret igennem glorien omkring en tung galakse på deres vej imod Jorden. Det har gjort det muligt for astronomerne at analysere radiosignalet på jagt efter spor fra gloriens gasarter.

"Signalet fra et hurtigt radioubrud har afsløret detaljer om magnetfeltet omkring galaksen, og om sammensætningen af gasserne i glorien. Undersøgelsen her viser, at vi har fået et nyt og epokegørende redskab til at undersøge hvordan sammensætningen er i andre galaksers glorie," sagde J. Xavier Prochaska, som er professor i astronomi og astrofysik ved University of California Santa Cruz. Han er hovedforfatter på den artikel, som beskriver de nye opdagelser i tidsskriftet Science.

Astronomerne véd endnu ikke, hvad årsagen til de hurtige radioudbrud er, og først for nyligt har det vist sig muligt at spore disse meget kortvarige og meget intense radiosignaler tilbage til de galakser, som de stammer fra. "Ved at lægger radiobillederne og de optiske billeder over hinanden kunne vi med det samme se, at det hurtige radioudbrud må være trængt igennem en galakse som tilfældigvis befinder sig foran selve kilden, set her fra Jorden, og for første gang fik vi en direkte måde til at undersøge det ellers usynlige stof omkring denne galakse," fortalte medforfatter Cherie Day, som er PhD-studerende ved Swinburne University of Technology i Australien.

I en glorie omkring en galakse - på engelsk en galactic halo - er der både mørkt stof og almindeligt, baryonisk stof, og det almindelige stof er fortrinsvis varm ioniseret gas. Den lysende del af en stor galakse kan være omkring 30 000 lysår i diameter, men den kugleformede glorie er ti gange større i diameter. Gasser i glorien, som falder ind imod galaksen iværksætter stjernedannelse, og andre processer, for eksempel supernovaeksplosioner kan sende stof ud fra områderne med stjernedannelse og videre ud i glorien. En af de grunde, som astronomerne har til at interessere sig for gasserne i glorieområdet er, at denne stofudsendelse kan standse stjernedannelsen.

"Glorien omkring denne galakse er overraskende rolig," fortalte Prochaska. "Radiosignalet blev stort set ikke forstyrret af galaksen, og det er i stærk modstrid til, hvad vore modelberegninger har forudsagt for sådan et udbrud."

Signalet FRB 181112 bestod af nogle få pulser, som hver varede mindre end 40 mikrosekunder (det er omkring en 10 000del af den tid, det tager at blinke med øjet). Det, at pulserne er så korte, sætter en øvre grænse for tætheden af gas i glorien, fordi passage igennem tættere stof ville gøre varigheden længere. Forskerne har beregnet, at tætheden af gassen i glorien må være minder end 0,1 atom pr kubikcentimeter (det svarer til nogle få hundrede atomer i for eksempel en almindelig ballon) [2].

"Det er ligesom den flimrende luft en varm sommerdag. En tættere atmosfære omkring denne tunge galakse skulle forvrænge signalet fra den hurtige radiokilde. Istedet modtog vi et signal, som er så klart og uforvansket, at der slet ikke er tegn på nogen gas overhovedet," siger medforfatter Jean-Pierre Macquart, som er astronom ved International Center for Radio Astronomy Research ved Curtin University, Australien.

I undersøgelsen fandt forskerne intet spor af kolde skyer med turbulens eller små tætte klumper at kølig gas i glorien. Det hurtige radiosignal gav ligeledes oplysninger om magnetfeltet i glorien: Det er meget svagt; omkring en milliard gange svagere end det fra en køleskabsmagnet.

På nuværende tidspunkt, hvor man kun har resultater fra een galakseglorie, kan forskerne ikke sige, om den lave stoftæthed og de svage magnetfelt er usædvanligt, eller om tidligere studier af glorier omkring galakser har overvurderet disse egenskaber. Prochaska siger, at han forventer, at at ASKAP og andre radioteleskoper i fremtiden vil bruge hurtige radioudbrud til at studere mange flere galakseglorier, så vi kan blive klogere.

"Det kan godt være, at denne galakse er noget særligt," sagde han. "Vi får brug for ved hjælp af hurtige radioudbrud at studere dusinvis eller hundreder af galakser med mange forskellige masser og aldre før vi kan bestemme forholdene for dem alle sammen." Optiske teleskoper som for eksempel ESOs VLT spiller en vigtig rolle ved at kunne vise afstanden til den galakse, hvorfra radioudbruddet kommer fra, samt om udbruddet kan have passeret igennem glorien omkring en galakse i forgrunden.

Noter

[1] Udenfor de lysende dele af en galakse, hvor stjernerne er koncentrerede, er der en enorm glorie af tynde gasser. Selvom denne varme tynde gas i en galakse i alt vejer mere end stjernerne gør, er den meget vanskelig at studere.

[2] Tætheden sætter tillige grænser for, om der er mulighed for turbulente skyer af kølig gas i glorien. Kølig er i denne forbindelse et relativt begreb, for der kan være tale om temperaturer omkring 10 000°C, i sammenligning med den varme gas i glorien, som er omkring 1 million grader.

Afstanden til den fjerne galakse, hvorfra radiosignalet kommer angives i artiklen til z= 0,4755, svarende til 6,54 milliarder lysår, og til den nærmere tunge galakse z= 0,3674, eller 5,06 milliarder lysår.

Mere information

Forskningsartiklen her er offentliggjort den 26. september 2019 i tidsskriftet Science. Forskerholdet består af: J. Xavier Prochaska (University of California Observatories-Lick Observatory, University of California, USA and Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe, Japan), Jean-Pierre Macquart (International Centre for Radio Astronomy Research, Curtin University, Australien), Matthew McQuinn (Astronomy Department, University of Washington, USA), Sunil Simha (University of California Observatories-Lick Observatory, University of California, USA), Ryan M. Shannon (Centre for Astrophysics and Supercomputing, Swinburne University of Technology, Australien), Cherie K. Day (Centre for Astrophysics and Supercomputing, Swinburne University of Technology, Australien and Commonwealth Science and Industrial Research Organisation, Australien Telescope National Facility, Australien), Lachlan Marnoch (Commonwealth Science and Industrial Research Organisation, Australien Telescope National Facility, Australien and Department of Physics and Astronomy, Macquarie University, Australien), Stuart Ryder (Department of Physics and Astronomy, Macquarie University, Australien), Adam Deller (Centre for Astrophysics and Supercomputing, Swinburne University of Technology, Australien), Keith W. Bannister (Commonwealth Science and Industrial Research Organisation, Australien Telescope National Facility, Australien), Shivani Bhandari (Commonwealth Science and Industrial Research Organisation, Australien Telescope National Facility, Australien), Rongmon Bordoloi (North Carolina State University, Department of Physics, USA),  John Bunton (Commonwealth Science and Industrial Research Organisation, Australien Telescope National Facility, Australien), Hyerin Cho (School of Physics and Chemistry, Gwangju Institute of Science and Technology, Korea), Chris Flynn (Centre for Astrophysics and Supercomputing, Swinburne University of Technology, Australien), Elizabeth Mahony (Commonwealth Science and Industrial Research Organisation, Australien Telescope National Facility, Australien), Chris Phillips (Commonwealth Science and Industrial Research Organisation, Australien Telescope National Facility, Australien), Hao Qiu (Sydney Institute for Astronomy, School of Physics, University of Sydney, Australien), Nicolas Tejos (Instituto de Fisica, Pontificia Universidad Catolica de Valparaiso, Chile).

ESO er den fremmeste fællesnationale astronomiorganisation i Europa, og verdens langt mest produktive jordbaserede astronomiske observatorium. 16 lande er med i ESO: Belgien, Danmark, Finland, Frankrig, Irland, Italien, Nederlandene, Polen, Portugal, Spanien, Sverige, Schweiz, Storbritannien, Tjekkiet, Tyskland og Østrig, og desuden værtsnationen Chile. Australien er med som strategisk partner. ESO har et ambitiøst program, som gør det muligt for astronomer at gøre vigtige videnskabelige opdagelser. Programmet har focus på design, konstruktion og drift af stærke jordbaserede observatorier. Desuden har ESO en ledende rolle i formidling og organisering af samarbejde omkring astronomisk forskning. ESO driver tre enestående observatorier i verdensklasse i Chile: La Silla, Paranal og Chajnantor. På Paranal driver ESO VLT, Very Large Telescope, som er verdens mest avancerede observatorium for synligt lys, samt to oversigtsteleskoper. VISTA, som observerer i infrarødt, er verdens største oversigtsteleskop, og VLT Survey Teleskopet er det største teleskop bygget til at overvåge himlen i synligt lys. ESO er en af de største partnere i ALMA, som er det største eksisterende astronomiprojekt. For tiden bygges ELT, et 39 m optisk og nærinfrarødt teleskop på Cerro Armazones, tæt ved Paranal. Det bliver "verdens største himmeløje".

Links

• Forskningsartiklen
• Fotos af VLT

Kontakter

J. Xavier Prochaska
UCO/Lick Observatory — UC Santa Cruz
USA
Tel: +1 (831) 295-0111
E-mail: xavier@ucolick.org

Cherie Day
Centre for Astrophysics and Supercomputing — Swinburne University of Technology
Australia
Tel: +61 4 5946 3110
E-mail: cday@swin.edu.au

Mariya Lyubenova
ESO Head of Media Relations
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6188
E-mail: pio@eso.org

Ole J. Knudsen (Pressekontakt Danmark)
ESOs formidlingsnetværk og Aarhus Space Centre, Aarhus Universitet
Aarhus, Danmark
Tel: +45 8715 5597
E-mail: eson-denmark@eso.org

Connect with ESO on social media

Dette er en oversættelse af ESO pressemeddelelse eso1915 lavet af ESON - et netværk af personer i ESOs medlemslande, der er kontaktpunkter for medierne i forbindelse med ESO nyheder, pressemeddelelser mm.