Snelle

radioflitsen

Radioflitsen van miljarden jaren weg leggen heelal bloot

Niemand weet wat ze veroorzaakt, maar ze helpen het heelal tot in de verste uithoeken in kaart te brengen: Snelle Radioflitsen. Radioflitsen die vanuit ongekend krachtige bronnen moeten zijn voortgekomen, van miljarden lichtjaren weg. De Universiteit van Amsterdam is wereldleider in het herleiden van zo’n flits naar het sterrenstelsel waar het vandaan kwam. En als we weten waar het leeft, ontdekken we misschien ook waarom het leeft en wat het precies is.

Zo’n snelle radioflits is in oorsprong een intense energie-uitbarsting, sterker dan wat de zon in drie dagen uitzendt, die maar een fractie van een seconde duurt. Vanuit alle hoeken van het heelal bereiken ze de aarde. Met het oog kun je ze niet zien, daarvoor is het signaal té zwak tegen de tijd dat deze de aarde bereikt én zijn onze ogen niet gevoelig genoeg voor radiogolven. Om de flitsen te `zien’ heb je een grote radiotelescoop nodig die de gegevens van het signaal digitaal opslaat op een computer.

Met het oog kun je ze niet zien, daarvoor is het signaal té zwak tegen de tijd dat deze de aarde bereikt én zijn onze ogen niet gevoelig genoeg voor radiogolven.

De allereerste radioflits

De eerste Snelle Radioflits werd per ongeluk ontdekt in 2007. ‘Astronomen analyseerden data van hun telescopen en zagen een enorme piek in de grafieken’, vertelt astronoom Jason Hessels. ‘Dit kon onmogelijk uit ons eigen sterrenstelsel komen. Daarvoor was het signaal te vertraagd, wat op een grote afstand wijst.’

Eerst werd toch nog gezocht naar een verklaring hier op aarde, bijvoorbeeld een signaal van een radar. ‘De vraag was vooral of de bron misschien door mensen was gemaakt’, legt Jason uit. Uiteindelijk werd in 2013 zonder twijfel vastgesteld dat de Snelle Radioflitsen van heel ver in het heelal komen. ‘De verste flits die is gemeten komt van wel 8 miljard lichtjaren weg, en de dichtstbijzijnde van 10.000 lichtjaren ver.’

'Dit kon onmogelijk
uit ons eigen
sterrenstelsel komen.'
Jason Hessels

Daniëlle Futselaar

Heel moeilijk op te sporen

Sommige wetenschappers schatten dat we dagelijks wel 10.000 Snelle Radioflitsen zouden kunnen waarnemen. ‘Om er zoveel te kunnen zien, hebben we een telescoop nodig die net zo gevoelig is als de allergevoeligste die we nu hebben én ook nog eens de hele hemel in één klap kan zien. En die hebben we nog niet’, legt Hessels uit.

Het waarnemen is dus heel lastig. ‘Omdat ze van miljarden lichtjaren ver komen, verliezen ze heel veel energie tijdens hun reis’, vervolgt PhD onderzoeker Omar Ould Boukattine. ‘Wanneer ze de aarde bereiken, zijn ze daardoor flink afgezwakt. De sterkte van het signaal is dan vergelijkbaar met een mobiel signaal vanaf de maan.’

Afgezwakt

En niet alleen zijn ze afgezwakt, ook is niet te voorspellen wanneer we er een waar kunnen nemen. ‘Velen laten zich maar één keer horen, terwijl degenen die we meerdere keren waarnemen, dat zeer onregelmatig doen’, vertelt Omar. ‘Het is als het zoeken naar goud’, vult Jason aan. Je hebt geen enkele garantie dat je iets ontdekt.’

'We vermoeden nu dat het een
magnetar kan zijn.' stelt Jason.

Dat de bron van een Snelle Radioflits gigantisch veel energie moet hebben, geeft wel een duidelijke hint waar ze vandaan komen. ‘Zo’n bron vinden we niet vaak in ons eigen sterrenstelsel. We vermoeden nu dat het een magnetar kan zijn’, stelt Jason.

‘Dat is een neutronenster met een enorm magnetisch veld, een biljoen keer sterker dan de zon. We kennen ongeveer 30 magnetars in onze eigen Melkweg, waarvan de dichtstbijzijnde op duizenden lichtjaren afstand is. Er is één magnetar in onze Melkweg die een Snelle Radioflits heeft gemaakt, maar die flits is ongeveer 100 keer zwakker dan de meeste Snelle Radioflitsen.’

Als een zaklamp het
heelal verlichten

Snelle Radioflitsen komen van ver en reizen door en tussen sterrenstelsels waar we als mens niet kunnen komen, en niets kunnen zien. ‘Tijdens deze lange reis worden de lagere frequenties van het signaal verstoord door de materie die ze tegenkomen, zoals gaswolken’, legt PhD onderzoeker Akshatha Gopinath uit. ‘De lage frequenties vertragen hierdoor ten opzichte van de hoge, waardoor ze langzaam uit elkaar gaan lopen.’

‘Tegen de tijd dat ze de aarde bereiken kunnen we vaststellen van hoe ver ze komen, en door wat voor kosmische omgevingen ze zijn gereisd. Hoe meer de hoge en lage frequenties uit elkaar lopen, van hoe verder het signaal komt’, vervolgt Akshatha. Dit maakt ze waardevol, en bovendien gratis, gereedschap om het universum in kaart te brengen. ‘Daar kan geen ruimteraket tegen op’, vult Omar aan.

Je kunt het bijna vergelijken met een zaklantaarn in de mist. Die mist zie je als je erop schijnt, maar verdwijnt zodra je het licht uitdoet. Snelle Radioflitsen zijn onze zaklamp waarmee we normaal onzichtbare materie als gas, de bron van toekomstige sterren, kunnen zien.
Jason Hessels

UvA wereldleider in het herleiden
van een Snelle Radioflits

In het wereldwijde onderzoek naar Snelle Radioflitsen speelt de Universiteit van Amsterdam een cruciale rol. ‘Wij gebruiken netwerken van telescopen die met elkaar verbonden kunnen worden en gaan zo op zoek naar flitsen van herhalende bronnen’, vertelt Jason. ‘We zijn in staat om heel precies de richting aan te geven van waar het signaal komt.’

Daniëlle Futselaar

Zijn we alleen?

Maar kan de bron ook door buitenaards leven zijn gemaakt? ‘Als wetenschapper kan ik niet met 100% zekerheid stellen dat dit niet zo is. Maar diegene zou zo veel stappen moeten ondernemen om dit specifieke signaal uit te sturen, en dat in alle hoeken van het heelal, dat we dit vrij onmogelijk achten’, stelt Omar.

‘Het kost heel veel moeite om de bron kunstmatig te maken’, vult Jason aan. ‘Waarom zou je het dan zo chaotisch en complex aanpakken en zo weinig informatie in het signaal verpakken? Waarschijnlijk is de meest simpele verklaring de juiste: Snelle Radioflitsen komen van een natuurlijke bron zoals er zovelen zijn in het heelal.’

Gaan we het ooit weten?

Dankzij het hoge tempo waarmee telescopen worden doorontwikkeld, mede met de inzet van AI, komen we steeds meer te weten over Snelle Radioflitsen. ‘We blijven op dingen stuiten die we niet verwachtten’, vertelt Akshatha. ‘Een nieuwe telescoop in Canada kan bijvoorbeeld al duizend keer meer hemel per meting zien dan de vorige generatie.’ Maar of we ooit gaan ontdekken wat precies de bron van deze flitsen is, is onzeker. ‘Snelle Radioflitsen zijn bovenal een ontzettend mooi stuk gereedschap om dingen te ontdekken die we niet kunnen zien. Zelfs als we er nooit achter komen hoe ze worden gemaakt’, sluit Omar af.

UvA Onderzoekers

Akshatha Gopinath

Akshatha onderzoekt vooral de lage frequenties van Snelle Radioflitsen. ‘Met de lage frequenties kunnen we de meest subtiele effecten in kaart brengen, omdat deze op hun route het meest worden verstoord door alles wat ze tegenkomen. Onlangs bestudeerden we een signaal dat zich regelmatig herhaalt: elke 16 dagen flitsen van dezelfde bron.’

Omar Ould Boukattine

Omar speurt met een relatief kleine ‘alledaagse’ telescoop naar de hoge frequenties van Snelle Radioflitsen. ‘Sommige zijn fel en sterk genoeg om met een relatief kleine telescoop op te kunnen vangen. Het voordeel is dat ik 24/7 naar signalen kan zoeken, want ik hoef geen dure tijd te boeken bij een van de specialere telescopen. Ik koop zo als het ware alle loterijtickets die er zijn en hoop op een prijs.’

Jason Hessels

Jason stuurt de onderzoeksgroep aan die de bron van snelle radioflitsen proberen te ontrafelen. Met behulp van grote radiotelescopen verkent hij de astrofysica van objecten en verschijnselen die tot de meest energetische in het heelal behoren.

Meer over sterrenkunde

Sterrenkijken

UvA wetenschappers vertellen graag over hun ontdekkingen en fascinatie voor het heelal. Hiervoor organiseren ze met regelmaat publieke evenementen, zoals rondleidingen door de sterrenkoepels, sterrenkijkavonden en lezingen.

Lees meer

Het Anton Pannekoek Instituut voor Sterrenkunde

Het Anton Pannekoek Instituut voor Sterrenkunde (API) bevordert onderzoek, onderwijs en publiek begrip van sterrenkunde. Het instituut voert sterrenkundig onderzoek uit en geeft les aan studenten op het niveau van bachelor, master, PhD en postdoc.