Pressmeddelande

Förbryllande radioblixt avslöjar en massiv galaxhalo

26 september 2019, Skurup

Astronomer har med ESO:s Very Large Telescope för första gången lyckats observera en radioblixt (engelska, Fast Radio Burst) vars signal passerade genom en galaxhalo. Radioblixtarna varar mindre än en millisekund, men observationerna kunde ändå visa att gasen i galaxhalon var oväntat lugn och tunn, och att galaxens magnetfält var oväntat svagt. Astronomerna hoppas kunna använda denna observationsteknik för att utforska halos även kring andra galaxer.

Genom att använda sig av ett kosmiskt mysterium för att undersöka ett annat kunde astronomerna analysera signalen från en radioblixt för att lära sig mer om en massiv galaxhalo [1]. I november upptäcktes en radiokälla med Australian Square Kilometre Array Pathfinder (ASKAP) som fick beteckningen FRB 181112. Uppföljande observationer med ESO:s Very Large Telescope (VLT) och andra teleskop världen över avslöjade att signalen hade passerat genom halon till en massiv galax på sin väg till jorden. Därmed kunde man studera galaxhalons egenskaper på ett oväntat sätt.

 

"Signalen från radioblixten avslöjade magnetfältet och gasen i galaxens halo. Det gav oss en ny och oväntad metod att undersöka egenskaperna hos galaxhalos" säger J. Xavier Prochaska, professor i astronomi och astrofysik vid University of Californa Santa Cruz och huvudförfattare till den artikel där forskningsresultaten presenteras i dag i tidskriften Science.

 

Astronomerna vet ännu inte hur de luminösa radioblixtarna uppstår men har kunnat spåra några av dem till sina värdgalaxer. "När vi jämförde optiska bilder med radiokartor kunde vi direkt se att just denna radioblixt låg i linje med en förgrundsgalax. För första gången hade vi möjlighet att dra nytta av detta för att studera den osynliga materian runt galaxen" säger Cherie Day, doktorand vid Swinbourne University of Technology i Australien och medförfattare till artikeln.

 

En galaktisk halo innehåller både mörk och vanlig – baryonisk – materia, huvudsakligen i form av joniserad gas. Den lysande delen av galaxen är omkring 30 000 ljusår i diameter, men den ungefärligen klotformade halon har en diameter som är tio gånger större. Halogasen ger upphov till stjärnbildning när den faller mot galaxens centrum, medan andra processer som supernovaexplosioner kan kasta ut material från områden med stjärnbildning till den galaktiska halon. En anledning till att astronomerna vill studera halons egenskaper är att bättre förstå hur de processer som kastar ut gasen påverkar och till och med avslutar stjärnbildningen.

 

"Galaxens halo är oväntat stillsam" säger Prochaska. "Radiosignalen påverkades knappt märkbart av galaxen, vilket går stick i stäv med de modeller man hade."

 

Signalen från FRB 181112 bestod av ett antal pulser som var och en var kortare än 40 mikrosekunder (10 000 gånger kortare än en ögonblinkning). Den korta varaktigheten sätter en övre gräns på gasens densitet eftersom passagen genom ett tätare medium skulle bredda radiosignalen och därmed dess varaktighet. Enligt beräkningarna har gasen en densitet av 0,1 atomer per kubikcentimeter, motsvarande några hundra atomer i en volym lika stor som en leksaksballong [2].

 

"Den tunna gasen i den massiva galaxens halo borde ha stört signalen på samma saätt som den varma dallrande luften en stilla sommardag. Men istället tog vi emot en signal som var så skarp och ren att den inte gav oss några ledtrådar till dynamiken i gasen" säger medförfattaren Jean-Pierre Macquart, astronom vid International Center for Radio Astronomy Research vid Curtin University, Australien.

 

Studien visade heller inga tecken på existensen av kalla eller turbulenta ansamlingar av halogas. Radioblixten gav också ny information om magnetfältet i halon, som är mycket svagt –en miljard gånger svagare än fältet kring en kylskåpsmagnet.

 

Baserat på resultaten från endast en galaxhalo kan astronomerna inte säga om den låga densiteten och det svaga magnetfältet är ovanligt eller normalt, eller om tidigare studier har överdrivit gasens egenskaper. Prochaska förväntar sig att ASKAP och andra radioteleskop framöver kommer att använda sig av snabba radiokällor för att studera många fler galaktiska halos.

 

"Denna galax kan vara ett specialfall" menar han. "Vi behöver utnyttja nabba radiokällor för att studera tiotals eller hundratals galaxer över en stor spännvidd av massor och åldrar för att få en överblick av hur stor variationen är". Optiska teleskop som ESO:s VLT behövs för att bestämma värdgalaxernas avstånd och för att avgöra om radiosignalerna passerar genom en galaxhalo i förgrunden.

Noter

[1] Halon är ett enormt område av förtunnad gas som omger galaxens centrala, lysande del, där stjärnorna är koncentrerade. Även om denna tunna och heta gas är mer massiv än alla stjärnor i galaxen är den mycket svår att studera.

 

[2] Densiteten sätter också gränser för hur turbulent halon är, eller om moln av kallare gas förekommer. "Kall" är en relativ term då gasen har temperaturer kring 10 000 C, jämfört med den heta halogasen som har en temperatur av omkring 1 miljon grader.

Mer information

Forskningsresultatet publicerades i en artikel i tidskriften Science den 26 september 2019.

Forskarlaget bestod av J. Xavier Prochaska (University of California Observatories-Lick Observatory, University of California, USA och Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe, Japan), Jean-Pierre Macquart (International Centre for Radio Astronomy Research, Curtin University, Australia), Matthew McQuinn (Astronomy Department, University of Washington, USA), Sunil Simha (University of California Observatories-Lick Observatory, University of California, USA), Ryan M. Shannon (Centre for Astrophysics and Supercomputing, Swinburne University of Technology, Australia), Cherie K. Day (Centre for Astrophysics and Supercomputing, Swinburne University of Technology, Australia and Commonwealth Science and Industrial Research Organisation, Australia Telescope National Facility, Australia), Lachlan Marnoch (Industrial Research Organisation, Australia Telescope National Facility, Australia and Department of Physics and Astronomy, Macquarie University, Australia), Stuart Ryder (Department of Physics and Astronomy, Macquarie University, Australia), Adam Deller (Centre for Astrophysics and Supercomputing, Swinburne University of Technology, Australia), Keith W. Bannister (Commonwealth Science and Industrial Research Organisation, Australia Telescope National Facility, Australia), Shivani Bhandari (Commonwealth Science and Industrial Research Organisation, Australia Telescope National Facility, Australia), Rongmon Bordoloi (North Carolina State University, Department of Physics, USA), John Bunton (Commonwealth Science and Industrial Research Organisation, Australia Telescope National Facility, Australia), Hyerin Cho (School of Physics and Chemistry, Gwangju Institute of Science and Technology, Korea), Chris Flynn (Centre for Astrophysics and Supercomputing, Swinburne University of Technology, Australia), Elizabeth Mahony (Commonwealth Science and Industrial Research Organisation, Australia Telescope National Facility, Australia), Chris Phillips (Commonwealth Science and Industrial Research Organisation, Australia Telescope National Facility, Australia), Hao Qiu (Sydney Institute for Astronomy, School of Physics, University of Sydney, Australia) och Nicolas Tejos (Instituto de Fisica, Pontificia Universidad Catolica de Valparaiso, Chile).

ESO är Europas främsta mellanstatliga samarbetsorgan för astronomisk forskning och med råge världens mest produktiva astronomiska observatorium. Det har 16 medlemsländer: Belgien, Danmark, Finland, Frankrike, Irland, Italien, Nederländerna, Polen, Portugal, Schweiz, Spanien, Storbritannien, Sverige, Tjeckien, Tyskland och Österrike. ESO:s ambitiösa verksamhet rör design, konstruktion och drift av avancerade markbaserade forskningsanläggningar som gör det möjligt för astronomer att göra banbrytande vetenskapliga upptäckter. ESO spelar dessutom en ledande roll i att främja och organisera samarbeten inom astronomisk forskning. ESO driver tre unika observationsplatser i Chile: La Silla, Paranal och Chajnantor. Vid Paranal finns Very Large Telescope, världens mest avancerade observatorium för synligt ljus, och två kartläggningsteleskop. VISTA arbetar i infrarött ljus och är världens största kartläggningsteleskop och VST (VLT Survey Telescope) är det största teleskopet som konstruerats enbart för att kartlägga himlavalvet i synligt ljus. ESO är en huvudpartner i ALMA, världens hittills största astronomiska projekt. Och på Cerro Armazones, nära Paranal, bygger ESO det extremt stora 39-metersteleskopet för synligt och infrarött ljus, ELT. Det kommer att bli ”världens största öga mot himlen”.

Länkar

• Forskningsartikel
• Foton på VLT

Kontakter

J. Xavier Prochaska
UCO/Lick Observatory — UC Santa Cruz
USA
Tel: +1 (831) 295-0111
E-post: xavier@ucolick.org

Cherie Day
Centre for Astrophysics and Supercomputing — Swinburne University of Technology
Australia
Tel: +61 4 5946 3110
E-post: cday@swin.edu.au

Mariya Lyubenova
ESO Head of Media Relations
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6188
E-post: pio@eso.org

Johan Warell (Presskontakt för Sverige)
ESO:s nätverk för vetenskaplig kommunikation
Skurup, Sverige
Tel: +46-706-494731
E-post: eson-sweden@eso.org

Connect with ESO on social media

Detta är den översatta versionen av ESO:s pressmeddelande eso1915 som har tagits fram inom ESON, ett nätverk av medarbetare i ESO:s medlemsländer. ESON-representanterna fungerar som lokala kontaktpersoner för media i samband med ESO:s pressmeddelanden och andra händelser. ESON:s kontaktperson i Sverige är Johan Warell.