Felste ontploffingen in het heelal te zien met vernieuwde telescoop Westerbork

Na een vernieuwing van de Westerbork radiotelescoop hebben astronomen vijf nieuwe Fast Radio Bursts (FRBs) gevonden. Het is de eerste keer dat de snelle radioflitsen scherp in beeld zijn gebracht.

FRBs behoren tot de felste ontploffingen in het heelal. De explosies zenden vooral radiogolven uit. Deze ‘snelle radiogolf-flitsen’ zijn zo krachtig dat ze met radiotelescopen te zien zijn op afstanden van meer dan 4 miljard lichtjaar. Om over zulke extreem grote afstanden nog zichtbaar te zijn voor radiotelescopen, moeten ze immense hoeveelheden energie herbergen. Bij het afgaan bevat een enkele FRB 10 biljoen maal het jaarlijkse energieverbruik van de gehele wereldbevolking.

Dat FRBs enorme hoeveelheden energie opwekken, maakt ze voor astronomen zeer interessant. Waarschijnlijk worden ze door ‘neutronensterren’ uitgezonden. De dichtheid en magneetveld-sterkte van die extreem compacte sterren zijn uniek in het heelal. Door de flitsen te bestuderen kunnen astronomen de fundamentele eigenschappen van de materie waaruit het heelal bestaat beter begrijpen. Maar de flitsen vormen lastige onderzoeksobjecten: je weet van tevoren niet waar aan de hemel de volgende afgaat. En een FRB duurt niet langer dan milliseconde: als je net met je ogen knippert, is hij voorbij.

Westerbork heeft nu dankzij nieuwe ontvangers en de nieuwe supercomputer Apertif Radio Transient System (Arts) niet alleen vijf van deze FRBs waargenomen, maar ook nog eens in zeer scherp beeld, zegt onderzoeksleider Joeri van Leeuwen (Astron): “Nu hebben we een instrument dat zowel een heel breed blikveld heeft, als heel scherp kan zien. En dat allemaal rechtstreeks, live. Dat is voor het eerst.”

Eerder zagen radiotelescopen zoals Westerbork de FRBs als met de facetogen van een vlieg; vliegen kunnen bewegingen in alle richtingen heel goed waarnemen, maar zien niet scherp. Met de upgrade heeft Westerbork de vliegenogen gekruist met arendsogen. De Arts supercomputer combineert continu de beelden van twaalf Westerbork-schotels en maakt daarmee een scherp plaatje van een gigantisch blikveld. “De complexe elektronica die je daarvoor nodig hebt, hebben we zelf ontworpen, met een groot team”, zegt systeemarchitect Eric Kooistra (Astron). “ Nu staat er een hypermodern systeem, een van de krachtigste ter wereld.”

Melkwegstelsels doorkruisen

Astronomen willen begrijpen hoe de FRBs zulke felle flitsen maken, en waarom. Maar de flitsen zijn ook interessant omdat ze op hun weg naar Aarde andere melkwegstelsels doorkruisen. Elektronen in die melkwegstelsels, normaal veelal onzichtbaar, vervormen de flitsen. Het opsporen van de onzichtbare elektronen en bijbehorende atomen is belangrijk, omdat het merendeel van de materie in het heelal donker is en onbegrepen. Radiotelescopen konden de plek waar een FRB plaatsvond eerder slechts grofweg aanduiden. Dankzij de Arts supercomputer kan Westerbork nu heel nauwkeurig de exacte locatie van een FRB aangeven. Van Leeuwen: “Drie van de FRBs die we ontdekten, bleken ons buurmelkwegstelsel de Driehoeksnevel te hebben doorspiest! Daarmee hebben we voor het eerst kunnen tellen hoeveel onzichtbare elektronen dat stelsel maximaal bevat. Een fantastisch resultaat.”