Denna kosmiska åskstorm händer runt omkring oss. Någonstans på den jordiska himlen, det finns en puls som blinkar och släcks i nästa ögonblick. Dessa utbrott, som måste mätas med radioteleskop och vara en tusendels sekund, är ett av astrofysikens största mysterier. Forskare tvivlar på att militanta utomjordingar kämpar mot "Star Wars" i rymden. Men var kommer dessa fenomen – kallade ”snabba radiosändningar” av experterna – ifrån?

I staden Parkes, gigantisk gallernätskål stiger mot himlen. År 2001, detta radioteleskop med en diameter på 64 meter (en gång det största fullt mobila radioteleskopet på södra halvklotet) registrerade en mystisk radioskur – och ingen märkte det! Det var inte förrän fem år senare som astrofysikern Duncan Lorimer och hans elev David Narkevic hittade signaturen för signalen i teleskopdata mer eller mindre av en slump. Även då, specialisterna kunde inte förstå fenomenet. Men detta var inte det enda "Lorimer-sprängningen".

"Vi känner nu till mer än hundra, " säger Laura Spitler. Sedan mars 2019, forskaren har lett en Lise Meitner-grupp om detta ämne vid Max Planck Institute for Radio Astronomy. Spitler har ägnat sig åt dessa flyktiga flimmer i rymden i många år. Under hennes ledning, ett internationellt team upptäckte den första snabba radioskuren (FRB) på den norra himmelssfären i stjärnbilden Fuhrmann 2014. Astronomer hade använt skålen från Arecibo-teleskopet på Puerto Rico. Antennen, som mäter 305 m i diameter, är fast förankrad i en naturlig dalgång och kan alltid fokusera på en relativt liten del av himlavalvet.

"Statistiskt sett, det borde bara vara sju utbrott per minut spridda över himlen. Det krävs därför mycket tur för att rikta in ditt teleskop till rätt position vid rätt tidpunkt, " sa Spitler efter att upptäckten tillkännagavs. Både egenskaperna hos radioskurarna och deras frekvens som härleddes från mätningarna stämde i hög grad överens med vad astronomer hade fått reda på om alla tidigare observerade utbrott.

Faktiskt, statistiska antaganden bekräftades; enligt dessa, cirka. 10, 000 av dessa ovanliga kosmiska fenomen troddes blossa upp på det jordiska himlavalvet varje dag. Det förvånansvärt stora antalet är resultatet av beräkningar av hur mycket av himlen som skulle behöva observeras och hur länge för att förklara de jämförelsevis få upptäckter som gjorts hittills.

Arecibo-mätningen tog också bort de sista tvivel om huruvida radioskurarna verkligen kom från universums djup. Efter de första registrerade skurarna, forskare drog slutsatsen att de genererades i ett område långt utanför Vintergatan. Detta härleddes från en effekt som kallas plasmadispersion. När radiosignaler färdas en lång sträcka genom universum, de möter många fria elektroner som finns i utrymmet mellan stjärnorna.

I sista hand, hastigheten för utbredning av radiovågor vid lägre frekvenser minskar på ett karakteristiskt sätt. Till exempel, under den ovannämnda strålningsskuren upptäckt med Arecibo-teleskopet, denna spridning var tre gånger större än man skulle förvänta sig från en källa inom Vintergatan. Om källan var belägen i galaxen, interstellär materia skulle bidra med ungefär 33 % för Arecibo-källan.

Men vad är ursprunget till radioskurarna? Astrofysikerna har utformat olika scenarier, allt mer eller mindre exotiskt. Många av dem kretsar kring neutronstjärnor. Dessa är resterna av massiva explosioner av massiva solar som supernovor, endast 30 km stor. Inom dessa sfärer, materia är så tätt packad att på jorden, en tesked av dess materia skulle väga ungefär lika mycket som Zugspitze-massivet. Neutronstjärnorna roterar snabbt runt sina axlar. Vissa av dem har exceptionellt starka magnetfält.

Till exempel, snabba radioskurar kan inträffa under en supernova – men också under sammansmältningen av två neutronstjärnor i ett nära binärt stjärnsystem – när magnetfälten hos de två enskilda stjärnorna kollapsar. Dessutom, en neutronstjärna kan kollapsa ytterligare i ett svart hål, avger en skur.

Dessa vetenskapliga manus låter rimliga vid första anblicken. Dock, de har ett fel:de förutspår bara en radioskur åt gången. "Om blixten genererades i en katastrofal händelse som förstör källan, endast en skur per källa kan förväntas, säger Laura Spitler. under de första åren, det förekom alltid enstaka utbrott – tills 2014 en explosion som heter FRB 121102 gick online. 2016, Spitler och hennes team observerade att detta var den första "repeteraren, " en skur med upprepade pulser. "Detta motbevisade alla modeller som förklarar FRB som konsekvensen av en katastrofal händelse, säger Spitler.

FRB 121102, upptäckt vid Arecibo-teleskopet, observerades ytterligare av forskarna med Very Large Array i New Mexico. Efter 80 timmars mättid, de registrerade nio skurar och bestämde positionen med en noggrannhet på en bågsekund. I denna position på himlen, det finns en permanent strålande radiokälla; optiska bilder visar en svag galax cirka tre miljarder ljusår bort.

Med en diameter på endast 13, 000 ljusår, detta stjärnsystem är en av dvärgarna; Vintergatan är ungefär tio gånger större. "Dock, många nya stjärnor och kanske till och med särskilt stora föds i denna galax. Detta kan vara en indikation på källan till radioskurarna, säger Spitler.

Forskaren tänker på pulsarer – kosmiska fyrar som regelbundet sänder ut radiostrålning. Bakom dem finns återigen snabbt roterande neutronstjärnor med starka magnetfält. Om rotationsaxeln och magnetfältsaxeln för ett sådant föremål avviker från varandra, en buntad radiostråle kan produceras. Varje gång detta naturliga strålkastarljus sveper över jorden, astronomer mäter en kort puls.

De flesta radiopulsarers skurar är för svaga för att de ska kunna upptäckas på långt avstånd. Så är inte fallet med de särskilt korta och extremt starka "jättepulserna". Ett utmärkt exempel på denna klass av föremål är krabbapulsaren, som föddes i en supernovaexplosion som observerades 1054 e.Kr. Dess pulser skulle vara synliga även från närliggande galaxer.

"En lovande modell tyder på att snabba radioskurar är mycket starkare och sällsynta än jättepulser från extragalaktiska neutronstjärnor som liknar krabbapulsaren. Eller ännu yngre och mer energiska sådana som den här, " säger Spitler. "Hemgalaxen FRB 121102 passar den här modellen eftersom den har potential att producera precis rätt stjärnor för att bli neutronstjärnor i slutet av deras liv."

Men om denna modell är korrekt står bokstavligen skrivet i stjärnorna. Klargörandet blir inte lättare. Ändå, observationerna fortsätter. Till exempel, radioantennerna i det europeiska VLBI-nätverket undersökte en annan repeater sommaren 2019. FRB 180916.J0158+65 visade inte mindre än fyra strålningsutbrott under den fem timmar långa observationen. Var och en varade mindre än två millisekunder.

Hemmet för denna radioskur ligger i en spiralgalax cirka 500 miljoner ljusår bort. Detta gör det till det närmaste observerade hittills även om detta avstånd verkar "astronomiskt". Det visar sig också att det tydligen är en hög andel stjärnfödslar runt explosionen.

Positionen i galaxen skiljer sig från den för alla andra skurar som hittills undersökts. Med andra ord:Tydligen, FRB blossar upp i alla typer av kosmiska regioner och olika miljöer. "Detta är en av anledningarna till att det fortfarande är oklart om alla skurar har samma källtyp eller genereras av samma fysiska processer, " säger Spitler. "Mysteriet med deras ursprung kvarstår."