Himmelske glimt driver gæk med forskerne

Takket være ny teknologi har astronomer de seneste 10 år opdaget et nyt fænomen af hurtige radioglimt, der lyser himlen op i brøkdele af et sekund. Men hvordan de opstår, vides endnu ikke, og teorierne spænder fra reaktioner på stjerner til signaler fra fremmede civilisationer

Parkes-teleskopet i det sydøstlige Australien var det første sted, hvor man registrerede de hurtige radioglimt fra rummet, på engelsk betegnet Fast Radio Bursts. – Foto: Ritzau Foto

Astronomer har opdaget, at himlen flere tusinde gange i døgnet lyser op i hurtige radioglimt, der hver kun varer cirka en tusindedel af et sekund. Det har i nogen tid været tvivl om, hvorvidt radioglimtene faktisk kommer fra verdensrummet og ikke bare skyldes forurenende radiosignaler fra jorden, for eksempel mikrobølgeovne, men dette er nu blevet afvist.

Oprindelsen til de hurtige radioglimt er ukendt, og mange farverige teorier har været foreslået, inklusive kommunikation fra fremmede civilisationer på andre planeter.

Tidligere i år lykkedes det for første gang at lokalisere oprindelsen til et hurtigt radioglimt: Det kom fra et stjernedannende område i en dværggalakse omkring tre milliarder lysår fra jorden. Dette har bragt forskningen en stort skridt nærmere forståelsen af dette besynderlige fænomen.

Den romerske filosof Seneca skrev omkring Kristi fødsel disse kloge ord i 7. bog i værket ”Naturvidenskabelige problemer”: ”Der vil komme en tid, hvor omhyggelig forskning gennem lange tider vil bringe nu skjulte ting frem i lyset. Et menneskes levetid, selv hvis fuldstændigt viet til forskningen, er ikke tilstrækkeligt for udforskningen af så vældigt et emne (…) Og således vil denne viden gradvist blive afdækket gennem tiderne. Der vil komme en tid, hvor vore efterkommere vil være forbløffede over, at vi ikke vidste ting, der er så oplagte for dem (…) Mange opdagelser er reserveret fremtiden, når mindet om os er svundet bort. Universet ville være en trist lille affære, hvis ikke der var noget at udforske til alle tider (…) Moder Natur afslører ikke alle sine mysterier på én gang.”

Således er forskningen altid på vej, aldrig i mål, og bestandigt opstår nye spørgsmål i bestræbelsen på at finde svaret på andre.

Nye fænomener opdages typisk, når nye tekniske muligheder åbner nye vinduer ud mod verdensrummet. Et sådant fænomen har jeg selv brugt en stor del af min forskningskarriere på: gamma-glimtene.

Gammaglimt er kraftige udbrud af gammastråling, der måles tilfældige steder på himlen cirka en gang om dagen. De blev opdaget ved et tilfælde, da man i 1960’erne satte satellitter med gammastrålingsdetektorer i kredsløb om jorden for at kunne registrere prøvesprængninger af kernevåben. Astronomerne har siden fundet ud af, at gammaglimt kommer fra ekstreme kosmiske eksplosioner, formodentlig i forbindelse med dannelsen af sorte huller eller såkaldte neutronstjerner med ekstremt stærke magnetfelter.

Mens gammaglimtene siden deres opdagelse i 1960’erne og efter 50 års intens forskning efterhånden er ved at være om ikke et forstået fænomen, så i det mindste inden for rækkevide af forståelse, er de hurtige radioglimt stadig meget gådefulde.

Det første hurtige radio-glimt – på engelsk kendt som ”Fast Radio Bursts” eller FRB’s – blev rapporteret for 10 år siden i 2007 ved analyse af nogle observationer fra 2001 fra Parkes radioteleskop i Australien.

Den engelske astronom Duncan Lorimer og hans studerende David Narkovic var ved at undersøge observationer af neutronstjerner, og i den forbindelse faldt de over et meget besynderligt, meget kraftigt og meget kortvarigt signal.

Dette første FRB har siden fået navnet Lorimerglimtet, og det er stadig det mest ekstreme radioglimt, astronomerne har observeret. Siden da har man opdaget omtrent en snes lignende glimt, primært i andre observationer fra Parkes-teleskopet.

I nogen tid herskede der tvivl om de hurtige radio-glimts oprindelse uden for Jorden. Faktisk opdagede man ved Parkes-observatoriet, at signaler meget lig de hurtige radioglimt kunne opstå, når nogen åbnede døren til mikrobølgeovnen i observatoriets kantine, mens ovnen endnu var i gang. Imidlertid blev man hurtigt klar over, at mikrobølgeovne ikke kunne forklare alle FRB’s, og at de fleste faktisk kommer fra verdensrummet.

Hvor kommer de hurtige radioglimt så fra? Der er et vigtigt hint til deres oprindelse i de såkaldte dispersionsmål. Dispersionsmålet er et mål for, hvor meget plasma der befinder sig undervejs mellem jorden og det sted, hvor de hurtige radioglimt dannes. Ankomsttiden af radiosignalet afhænger lidt af signalets frekvens – lidt på samme måde som synligt lys bevæger sig med forskellig hastighed afhængig af bølgelængden gennem eksempelvis et prisme. Jo mere plasma, der er undervejs, jo større er denne effekt.

De hurtige radioglimt har store dispersionsmål, hvilket antyder, at de formodentlig kommer langvejs fra – mange millioner lysår. Et andet vigtigt hint er raten, altså hvor mange hurtige radioglimt er der? Svaret er forbløffende: Der er formodentlig flere tusinde hurtige radioglimt hver dag.

Grunden til, at man ikke har målt flere, er, at radioteleskoper kun kan se en meget lille del af himlen ad gangen. At fænomenet forekommer så ofte, sætter skrappe bånd på de mulige kilder. Endelig ligger der vigtig information i selve den korte varighed af signalerne. Den lysende overflade må være mindre end cirka et millisekund gange lysets hastighed, hvilket svarer til nogle hundrede kilometer – den eneste undtagelse er, hvis den lysende overflade bevæger sig mod os med nær ved lysets hastighed. I astronomien er der ikke mange kendte objekter, som er så små, og som kan tænkes at udsende så energirige signaler. Vi kender kun til sorte huller og neutronstjerner.

Den fysiske mekanisme bag de hurtige radioglimt er stadig ukendt. Tidligere i år foreslog en kendt astronom fra Harvard Universitet sågar, at der kan være tale om signaler fra civilisationer på planeter i fjerne galakser. De fleste astronomer mener nok snarere, at de hurtige radioglimt på en eller anden måde må være forbundet med processer på neutronstjerner. Særligt er der en gruppe af aktive neutronstjerner, der på engelsk kaldes Soft Gamma-ray Repeaters. De udsender lige så hurtige og meget kraftige gammastrålingsglimt, og mange forventer, at det måske er sådanne neutronstjerner, der også kan give anledning til de hurtige radioglimt. Men hvordan vides ikke.

Forskningen kom dog tidligere i år et stort skridt videre. Her lykkedes det nemlig for første gang at lokalisere et FRB meget præcist. Det drejer sig her om FRB 121102 – et hurtigt radioglimt, der blev opdaget den 2. november 2012. FRB 121102 er speciel derved, at det glimter igen og igen. Dermed har astronomerne kunnet bestemme oprindelsen til signalet ekstremt nøjagtigt ved brug af en teknik, der hedder interferometri. Her samler man signalet fra flere radioteleskoper spredt over jordkloden, hvorved man opnår en ekstremt stor nøjagtighed i bestemmelsen af signalets position på himlen. Takket være denne teknik har man fastslået, at FRB 121102 kommer fra et stjernedannende område i en dværggalakse cirka tre milliarder lysår fra jorden. Det er stadig uvist, hvad der sker i dette stjernedannende område. Det er også uvist, i hvilken udstrækning FRB 121102 er repræsentativ for alle FRB’s. Med en omskrivning af et berømt citat fra Winston Churchill kan vi sige: Dette er ikke den endelige forståelse af FRB’s. Det er heller ikke begyndelsen på den endelige forståelse, men måske nok enden på begyndelsen.