En av de sällsynta och korta utbrotten av kosmiska radiovågor som har förbryllat astronomer sedan de först upptäcktes för nästan 10 år sedan har äntligen kopplats till en källa:en äldre dvärggalax mer än 3 miljarder ljusår från jorden.

Snabba radioutbrott, som blinkar i bara några millisekunder, skapade uppståndelse bland astronomer eftersom de verkade komma utanför vår galax, vilket betyder att de måste vara väldigt kraftfulla för att kunna ses från jorden, och för att ingen av de först observerade någonsin setts igen.

En upprepad explosion upptäcktes 2012, dock, ger en möjlighet för ett team av forskare att upprepade gånger övervaka sitt område på himlen med Karl Jansky Very Large Array i New Mexico och Arecibo-radioskålen i Puerto Rico, i hopp om att fastställa dess plats.

Tack vare utvecklingen av höghastighetsdataregistrering och dataanalys i realtid av ett University of California, Berkeley, astronom, VLA förra året upptäckte totalt nio skurar under en månadsperiod, tillräckligt för att lokalisera den inom en tiondels bågsekund. Senare, större europeiska och amerikanska radiointerferometeruppsättningar lokaliserade den inom en hundradels bågsekund, inom ett område med cirka 100 ljusår i diameter.

Djup avbildning av den regionen av Gemini North Telescope på Hawaii visade upp en optiskt svag dvärggalax som VLA senare upptäckte också sänder ut lågnivåradiovågor, typisk för en galax med en aktiv kärna som kanske tyder på ett centralt supermassivt svart hål. Galaxen har ett lågt överflöd av andra element än väte och helium, antyder en galax som bildades under universums medelålder.

Ursprunget till en snabb radioskur i denna typ av dvärggalax antyder en koppling till andra energiska händelser som inträffar i liknande dvärggalaxer, sade medförfattaren och UC Berkeley-astronomen Casey Law, som ledde utvecklingen av datainsamlingssystemet och skapade analysmjukvaran för att söka efter snabba, engångssprängningar.

Extremt ljusa exploderande stjärnor, kallade superluminous supernovor, och långa gammastrålningsskurar förekommer också i denna typ av galax, han noterade, och båda antas vara associerade med massiva, högmagnetiska och snabbt roterande neutronstjärnor som kallas magnetarer. Neutronstjärnor är täta, kompakta föremål skapade i supernovaexplosioner, ses mest som pulsarer, eftersom de avger periodiska radiopulser när de snurrar.

"Alla dessa trådar pekar på tanken att i den här miljön, något genererar dessa magnetarer, Law sa. "Det kan skapas av en superluminös supernova eller en lång gammastrålning, och sedan senare, när den utvecklas och dess rotation saktar ner lite, den producerar dessa snabba radioskurar såväl som kontinuerlig radioemission som drivs av den spindownen. Senare i livet, det ser ut som magnetarerna vi ser i vår galax, som har extremt starka magnetfält men roterar mer som vanliga pulsarer."

I den tolkningen han sa, snabba radioutbrott är som ett litet barns utbrott.

Detta är bara en teori, dock. Det finns många andra, även om de nya uppgifterna utesluter flera föreslagna förklaringar till källan till dessa utbrott.

"Vi är de första som visar att detta är ett kosmologiskt fenomen. Det är inte något i vår bakgård. Och vi är de första som ser var det här händer, i denna lilla galax, vilket jag tycker är en överraskning, Law sa. "Nu är vårt mål att ta reda på varför det händer."

Lag, teamledaren Shami Chatterjee från Cornell University och andra astronomer i teamet kommer att presentera sina resultat idag vid American Astronomical Society-mötet i Grapevine, Texas, i den vetenskapliga tidskriften Natur , och i två följeslagare att dyka upp i Astrofysiska tidskriftsbrev .

Letar efter transienter

Snabba radioskurar är mycket energiska - men inte tillräckligt energiska för att blåsa isär en stjärna - och mycket kortlivade, varar en till fem millisekunder. Dessa utbrott av radiovågor har förblivit ett mysterium sedan den första upptäcktes 2007 av forskare som letade igenom arkiverade data från Australiens Parkes radioteleskop i jakt på nya pulsarer. Sprängningen de hittade inträffade 2001.

Det finns nu 18 kända snabba radioskurar, alla upptäckts med hjälp av radioteleskop med en skål som inte kan fastställa objektets plats med tillräcklig precision för att andra observatorier ska kunna identifiera dess värdmiljö eller hitta den vid andra våglängder. Den första och enda kända upprepade skuren, heter FRB 121102, upptäcktes i stjärnbilden Auriga i november 2012 vid Arecibo Observatory i Puerto Rico, och har återkommit många gånger.

Law har under de senaste åren arbetat med metoder för att snabbt hitta transienta radioskurar som dessa, som kräver att man samlar in ungefär en terabyte data varje timme. På VLA, han använder för närvarande 24 datorcentraler (CPU) parallellt, både för att spela in och söka efter korta radioskurar.

"Det övergripande temat, först med Allen Telescope Array och nu med VLA, är att använda dessa interferometrar som höghastighetskameror, tar teleskopets känsliga bildförmåga, höja datahastigheten och förbättra våra algoritmer för att få tillgång till dessa millisekunders tidsskaliga transienter, ", sa han. "Vi har verkligen pressat hårt för att fånga denna terabyte-per-timme dataström på ett tillförlitligt sätt och skapade en realtidsplattform för att extrahera dessa mycket svaga snabba skurar från den massiva dataströmmen."

Den första skuren hittades i data bara några timmar efter att den registrerades den 23 augusti, sa Law.

"Vi observerade i cirka 40 timmar tidigare förra året och såg ingenting, " sa han. "Sedan startade vi en ny kampanj hösten 2016, och i vår första observation såg vi en. Sedan observerade vi i ytterligare 40 timmar eller så och såg ytterligare åtta utbrott. Så den här grejen slogs helt plötsligt på."

Law hoppas snart kunna byta till 64 dedikerade och kraftfullare GPU:er - grafikprocessorer - så att realtidsanalys är möjlig.

Medan Law har sin husdjurshypotes om ursprunget till snabba radioskurar - en magnetar omgiven av antingen material som skjuts ut av en supernovaexplosion eller material som skjuts ut av en resulterande pulsar - finns det andra möjligheter. Ett alternativ är galaxens aktiva kärna, med radiostrålning som kommer från strålar av material som sänds ut från området kring ett supermassivt svart hål. Källan till den snabba radioskuren är inom 100 ljusår från de kontinuerliga radioemissionerna från galaxens kärna, antyder att de är lika eller fysiskt förknippade med varandra.

"Att hitta värdgalaxen för denna FRB, och dess avstånd, är ett stort steg framåt, men vi har fortfarande mycket mer att göra innan vi helt förstår vad dessa saker är, sa Chatterjee.

Andra medlemmar i teamet är National Radio Astronomy Observatory, en anläggning av National Science Foundation som drivs under ett samarbetsavtal av Associated Universities, Inc.; West Virginia University; McGill University i Montreal, Kanada; och det nederländska institutet för radioastronomi.