Fast Radio Bursts (FRB's) fascineren astronomen sinds de eerste in 2007 werd ontdekt. Deze gebeurtenis werd de "Lorimer Burst" genoemd naar de ontdekker ervan, Duncan Lorimer van de West Virginia University. In de radioastronomie verwijst dit fenomeen naar voorbijgaande radiopulsen afkomstig van verre kosmologische bronnen, die doorgaans gemiddeld enkele milliseconden duren.
Sinds 2007 zijn er meer dan twee dozijn gebeurtenissen ontdekt en wetenschappers weten nog steeds niet precies wat ze veroorzaakt, hoewel theorieën variëren van exploderende sterren en zwarte gaten tot pulsars en magnetars. Volgens een nieuwe studie van een team van Chinese astronomen kunnen FRB's echter in verband worden gebracht met korstjes die zich vormen rond "vreemde sterren". Volgens een model dat ze hebben gemaakt, is het de ineenstorting van deze korsten die leiden tot hoogenergetische uitbarstingen die op lichtjaren afstand kunnen worden gezien.
De studie, getiteld "Fast Radio Bursts from the collapse of Strange Star Crusts", verscheen onlangs in De Astrophysical Journal. Het team stond onder leiding van Yue Zhang van de School of Astronomy and Space Science (SASC) van de Nanjing University en omvatte Jin-Jun Geng en Yong-Feng Huang - een postdoc en professor van de SASC en het Key Laboratory of Modern Astronomy and Astrophysics ( ook aan Nanjing University).
Zoals ze in hun onderzoek aangeven, hebben alle eerdere pogingen om FRB's uit te leggen niet kunnen oplossen waar deze vreemde verschijnselen vandaan komen. Bovendien zijn er tot nu toe geen tegenhangers in andere golfgebieden gedetecteerd voor niet-herhalende FRB's en is het onderzoek naar hun oorsprong in de war gebracht door de studie van herhalende FRB's. Dit komt doordat de eerste vaak worden toegeschreven aan catastrofale gebeurtenissen, die zich niet kunnen herhalen.
In het geval van de FRB's omvatten deze catastrofale gebeurtenissen 'magnetische reuzenfakkels, de ineenstortingen van gemagnetiseerde supramassieve roterende neutronensterren, binaire neutronensterfusies, binaire witte dwergfusies, botsingen tussen neutronensterren en asteroïden / kometen, botsingen tussen neutronensterren en wit dwergen en verdamping van oer-zwarte gaten. '
Als alternatief, in het geval van de zich herhalende FRB's, suggereren verschillende modellen dat deze kunnen worden veroorzaakt door "sterk gemagnetiseerde pulsars die door asteroïdengordels reizen, neutronenster-witte dwerg binaire massaoverdracht en sterbevingen van pulsars". Omwille van hun studie stelde het team een nieuw model voor waarmee de opbouw en ineenstorting van materie op bepaalde soorten neutronensterren (ook bekend als "vreemde sterren") het gedrag van FRB's zou kunnen verklaren. Zoals ze uitleggen:
“Er wordt aangenomen dat vreemde quark materie (SQM), een soort dicht materiaal dat bestaat uit ongeveer gelijke aantallen opwaartse, neerwaartse en vreemde quarks, een lagere energie per baryon kan hebben dan gewone nucleaire materie (zoals 56 Fe), dus dat het de ware grondtoestand van hadronische materie zou kunnen zijn. Als deze hypothese juist is, dan zijn neutronensterren (NS's) misschien wel ‘vreemde sterren '”.
Volgens dit model bouwen vreemde sterren na verloop van tijd een laag hadronische (oftewel "normale") materie op hun oppervlak op. Terwijl deze SQM-sterren materie uit hun omgeving opnemen, worden hun korsten steeds zwaarder. Uiteindelijk leidt dit ertoe dat de korst instort, waardoor een hete en kale vreemde ster achterblijft die een krachtige bron van elektronen en positronenparen wordt.
Deze paren zouden dan op zeer korte tijd samen met grote hoeveelheden magnetische energie vrijkomen. Het team veronderstelde verder dat tijdens een ineenstorting een fractie van de magnetische energie zou worden overgebracht naar het poolkapgebied van de SQM-sterren, waar de energie van het magnetische veld wordt vrijgegeven. Hierdoor zouden de elektronen en positronen worden versneld tot ultra-relativistische snelheden, die zich vervolgens zouden uitbreiden langs magnetische veldlijnen om een omhulsel te vormen.
Buiten een bepaalde afstand van de ster zal coherente emissie in radiobanden worden geproduceerd, waardoor een FRB-evenement ontstaat. Ze theoretiseren ook dat ditzelfde fenomeen aanleiding zou kunnen geven tot herhaalde FRB's. Een mogelijkheid is dat de korst van een SQM-ster in de loop van de tijd kan worden gereconstrueerd, waardoor herhaalde gebeurtenissen mogelijk worden. Een tweede is dat slechts kleine delen van de korst op elk moment instorten, wat resulteert in herhaalde gebeurtenissen.
Tot slot zullen er verdere studies nodig zijn voordat dit op beide manieren kan worden gezegd:
Vanwege dit lange tijdschema voor wederopbouw lijken meerdere FRB-gebeurtenissen uit dezelfde bron in ons scenario niet waarschijnlijk. Ons model is dus meer geschikt om de niet-herhalende FRB's uit te leggen ... We moeten echter ook opmerken dat tijdens het instortingsproces, als slechts een klein deel (in het poolkapgebied) van de korst op de SQM-kern valt terwijl het andere deel van de korst stabiel blijft, dan kan de herbouwde tijdschaal voor de korst aanzienlijk worden verkort en zou herhaling van FRB's nog steeds mogelijk zijn.
Een ander ding dat volgens hen verder onderzoek vereist, is of het instorten van de korst van een vreemde ster al dan niet kan leiden tot andere elektromagnetische straling dan radiogolven. Op dit moment zijn de emissies in de röntgen- en gammastralingbanden te zwak om door de huidige detectoren te worden waargenomen. Om deze redenen is verder onderzoek van FRB-bronnen met gevoeliger instrumenten nodig.
Deze omvatten de Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment (CHIME) -telescoop - gevestigd in Penticton, British Columbia - en de Square Kilometre Array (SQA) die momenteel in aanbouw is in Zuid-Afrika en Australië. Deze faciliteiten, die zijn geoptimaliseerd voor radioastronomie, zullen naar verwachting nog veel meer onthullen over FRB's en andere mysterieuze kosmische verschijnselen.
