Snabba radioskurar (FRB) är bland de mest gåtfulla och kraftfulla händelserna i kosmos. Omkring 80 av dessa händelser – intensivt ljusa millisekunder långa skurar av radiovågor som kommer från andra sidan vår galax – har bevittnats hittills, men deras orsaker är fortfarande okända.

I en sällsynt bedrift, forskare vid Caltechs Owens Valley Radio Observatory (OVRO) har nu fångat en ny explosion, kallas FRB 190523, och, tillsammans med W. M. Keck Observatory på Hawaii, har lokaliserat dess ursprung till en galax 7,9 miljarder ljusår bort. Att identifiera galaxerna från vilka dessa radioskurar bryter ut är ett avgörande steg mot att lösa mysteriet med vad som utlöser dem.

En tidning om upptäckten publiceras online den 2 juli Natur .

Innan denna nya upptäckt, bara en annan sprack, ringde FRB 121102, hade lokaliserats till en värdgalax. FRB 121102 rapporterades 2014 och sedan senare, under 2017, pekade på en galax som låg 3 miljarder ljusår bort. Nyligen, en andra lokaliserad FRB tillkännagavs den 27 juni, 2019. Kallas FRB 180924, denna explosion upptäcktes av ett team som använde Australian Square Kilometer Array Pathfinder och spårades till en galax cirka 4 miljarder ljusår bort.

FRB 121102 var lättast att hitta eftersom den fortsätter att spricka med några veckors mellanrum. De flesta FRB, men – inklusive australiensiska och OVRO-fynden – åk bara iväg en gång, gör jobbet med att hitta sina värdgalaxer svårare.

"Att hitta platserna för engångs-FRB:erna är utmanande eftersom det kräver ett radioteleskop som både kan upptäcka dessa extremt korta händelser och lokalisera dem med upplösningsförmågan hos en milsvid radioskål, " säger Vikram Ravi, en ny biträdande professor i astronomi vid Caltech som arbetar med radioteleskopen på OVRO, som ligger öster om Sierra Nevada-bergen i Kalifornien.

"På OVRO, vi byggde en ny uppsättning av tio 4,5-meters skålar som tillsammans fungerar som en milsvid skål för att täcka ett område på himlen som är storleken 150 fullmånar, " säger han. "För att göra detta, ett kraftfullt digitalt system tar in och bearbetar en mängd data som motsvarar en DVD varje sekund."

Det nya OVRO-instrumentet kallas Deep Synoptic Array-10, med "10" hänvisar till antalet rätter. Denna array fungerar som ett språngbräda för den planerade Deep Synoptic Array (DSA), finansierat av National Science Foundation (NSF), som, när den är färdig 2021, kommer i slutändan att bestå av 110 radiorätter.

"DSA förväntas upptäcka och lokalisera mer än 100 FRB per år, säger Richard Barvainis, programdirektör vid NSF för Mid-Scale Innovations Program, som finansierar byggandet av DSA. "Astronomer har jagat FRB i ett decennium nu, och vi ritar äntligen en pärla på dem med nya instrument som DSA-10 och, så småningom, hela DSA. Nu har vi en chans att ta reda på vad dessa exotiska föremål kan vara."

De nya observationerna visar att värdgalaxen för FRB 190523 liknar vår Vintergatan. Detta är en överraskning eftersom den tidigare lokaliserade FRB 121102 härstammar från en dvärggalax som bildar stjärnor mer än hundra gånger snabbare än Vintergatan.

"Detta fynd säger oss att varje galax, till och med en spräcklig galax som vår Vintergatan, kan generera en FRB, säger Ravi.

Upptäckten antyder också att en ledande teori för vad som orsakar FRB - utbrott av plasma från unga, högmagnetiska neutronstjärnor, eller magnetarer – kan behöva tänkas om.

"Teorin att FRB kommer från magnetarer utvecklades delvis eftersom den tidigare FRB 121102 kom från en aktiv stjärnbildande miljö, där unga magnetarer kan bildas i supernovorna av massiva stjärnor, " säger Ravi. "Men värdgalaxen FRB 190523 är mer mjuk i jämförelse. "

I sista hand, för att lösa mysteriet med FRB, astronomer hoppas kunna upptäcka fler exempel på deras värdgalaxer.

"Med hela Deep Synoptic Array, vi kommer att hitta och lokalisera FRB med några dagars mellanrum, säger Gregg Hallinan, direktören för OVRO och professor i astronomi vid Caltech. "Det här är en spännande tid för FRB-upptäckter."

Forskarna säger också att FRB kan användas för att studera mängden och fördelningen av materia i vårt universum, som kommer att berätta mer om de miljöer där galaxer bildas och utvecklas. När radiovågor från FRB:er går mot jorden, mellanliggande materia gör att vissa av våglängderna färdas snabbare än andra; våglängderna sprids på samma sätt som ett prisma sprider isär ljus till en regnbåge. Mängden spridning berättar för astronomerna exakt hur mycket materia det finns mellan FRB-källorna och jorden.

"Det mesta i universum är diffust, varm, och utanför galaxer, " säger Ravi. "Detta tillstånd av materia, även om det inte är mörkt, ' är svårt att observera direkt. Dock, dess effekter är tydligt präglade på varje FRB, inklusive den vi upptäckte på så långt avstånd."