Astrofysici hebben een catalogus gemaakt om het mysterie van snelle radio-uitbarstingen op te lossen

Een van de meest raadselachtige puzzels van de moderne astrofysica is de aard van snelle radio-uitbarstingen, die in 2007 werden ontdekt. ​​Dit zijn ogenschijnlijk zeldzame, extreem heldere lichtflitsen met radiogolflengten. Ze duren slechts milliseconden; ontstaan ​​buiten onze Melkweg, de Melkweg; kom uit gebieden met enorm sterke magnetische velden; en passeer een aanzienlijke hoeveelheid gas of stof voordat ze de aarde bereiken.

Al deze feiten kunnen ervoor zorgen dat wetenschappers veel weten over snelle radio-uitbarstingen. In werkelijkheid doen we dat niet. Hoewel we weten dat ze niet uit onze melkweg komen, weten we niet waar ze precies vandaan komen. We weten niet waardoor ze veroorzaakt worden. En we weten niet zeker of ze nuttig kunnen zijn als kosmologische normen om de grootschalige eigenschappen van ons universum te meten.

Tientallen theorieën over snelle radio-uitbarstingen zijn voorgesteld. Sommige voldoen aan de standaardfysica. Anderen zijn exotischer, inclusief kosmische snaren - hypothetische, eendimensionale structuren gevormd in het vroege universum - of zelfs nogal bizar: een theorie suggereert dat aliens verantwoordelijk zijn.

Nu, in een poging om de waarheid over snelle radio-uitbarstingen te ontdekken, hebben we een catalogus gemaakt met elke theorie, plus de voor- en nadelen ervan. Wetenschappers van over de hele wereld kunnen meedraaien en nieuwe gegevens en ontdekkingen zullen tijdens het hele proces worden toegevoegd.

Sommige van deze gegevens zullen afkomstig zijn van projecten op het Afrikaanse continent, zoals de Hydrogen Intensity en Real-time Analysis eXperient (HIRAX), MeerKAT en de Square Kilometre Array (SKA), waarvan verwacht wordt dat ze duizenden Fast Radio Bursts zullen ontdekken en lokaliseren.

Dit platform zal veel kennis opleveren. Het zal ook waardevolle inzichten opleveren in de wetenschappelijke sociologie wanneer internationale onderzoekers samenwerken en uiteindelijk, hopelijk, het meest acceptabele model identificeren.

Een scala aan theorieën

Misschien juist omdat ze zo ongrijpbaar zijn, hebben Snelle Radiouitbarstingen in de jaren sinds hun ontdekking veel aandacht gekregen van astronomen, astrofysici, kosmologen en natuurkundigen.

Dit zijn de belangrijkste theorieën die tot nu toe zijn ontstaan.

• Snelle radio-uitbarstingen omvatten typen neutronensterren, zoals pulsars (die snel roteren) of magnetars (die sterk gemagnetiseerd zijn). Dit zijn waarschijnlijk de meest plausibele theorieën, omdat intrinsieke en extreem grote magnetische velden van neutronensterren op natuurlijke wijze kunnen voldoen aan de energiebehoeften voor snelle radio-uitbarstingen.
• Het samensmelten van astronomische lichamen (zoals zwarte gaten, neutronensterren en witte dwergen), en hun instorting, is voorgesteld als een mogelijke oorsprong voor snelle radio-uitbarstingen.

Bij dergelijke processen komen enorme hoeveelheden energie vrij via korte tijdschema's. Dit kan mogelijk straling veroorzaken die lijkt op Fast Radio Bursts.

• Sommige van de meer exotische modellen hebben een meer theoretische basis. Het gaat om hypothetische objecten zoals quarksterren (quarks zijn de subatomaire deeltjes die neutronen en protonen vormen), axionsterren (axions zijn extreem lichte, hypothetische, subatomaire deeltjes) en donkere materie: de hypothetische, onopgemerkte materie die geacht wordt rekenschap te geven 27 procent van de totale materie-inhoud van het universum.

• Een andere redelijk onwaarschijnlijke theorie is dat snelle radio-uitbarstingen bliksemsnel op pulsars slaan.

En dan is er de suggestie dat snelle radio-uitbarstingen het bewijs zijn van buitenaardse wezens. Het is zeker de meest ongewone van de voorgestelde theorieën, maar het kan nog niet worden uitgesloten als een mogelijkheid.

Hoewel het onwaarschijnlijk is, kunnen snelle radio-uitbarstingen signalen zijn van een baken dat is opgezet door een buitenaardse beschaving, of misschien van lichte zeilen die fotonen gebruiken om door de melkweg te reizen.

Er is een opmerkelijke variatie in deze modellen en het is hard werken om de opties te beperken en een consensus te bereiken. Van de 50 tot nu toe voorgestelde theorieën of modellen zijn er slechts drie geëlimineerd. Dit is wat ons ertoe bracht de catalogus op te zetten en betrokkenheid van de bredere wetenschappelijke gemeenschap uit te nodigen.

Platform voor debat

Het is geen gemakkelijke taak om wetenschappers met elkaar te laten praten over snelle radio-uitbarstingen. Dat komt omdat de wetenschappers in kwestie verschillende specialisaties hebben en van over de hele wereld zijn.

De online catalogus biedt een geschikt en toegankelijk platform voor discussie, debat en het delen van kennis. Er is ook een traceerbare geschiedenis, die ons de mogelijkheid biedt om te bestuderen hoe we als mensen samenwerken om wetenschappelijke problemen op te lossen - en misschien hoe dit proces in de toekomst kan worden geoptimaliseerd.

Een deel van onze motivatie, als theoretisch natuurkundigen, was om deze betrokkenheid te ontwikkelen en in onszelf te duiken. De problemen zijn rijk en de wateren zijn diep.

Gegevens over snelle radio-uitbarstingen beginnen nu in te stromen, dankzij dergelijke game-changers als MeerKAT en HIRAX. Als het aankomt, wordt onderzocht en er worden papieren gepubliceerd, kunnen we beginnen met het uitsluiten van theorieën en dieper ingaan op levensvatbare theorieën. Binnen vijf jaar kon dit mysterie worden opgelost.

Dit artikel is oorspronkelijk gepubliceerd op The Conversation van Emma Platts en Amanda Weltman. Lees hier het originele artikel.