Webb hittar den lilla värdgalaxen till den mest avlägsna snabba radioblixt som setts hittills

Astronomer som använder rymdteleskopet James Webb, ett gemensamt uppdrag för NASA, ESA och CSA, har identifierat galaxen som gav upphov till FRB 20240304B, som NASA, ESA och W. M. Keck Observatory beskriver som den mest avlägsna snabba radioblixt som hittats hittills. Studien, som leddes av Manisha Caleb vid University of Sydney, publicerades den 8 oktober i tidskriften Science, enligt de tre pressmeddelandena. Snabba radioblixtar, som upptäcktes första gången 2007, är radioblixtar som varar bara millisekunder och når jorden från långt ute i universum. De flesta observeras en enda gång och ses aldrig igen, och vad som orsakar dem är fortfarande okänt.

MeerTRAP-teamet fångade upp blixten med det sydafrikanska radioteleskopet MeerKAT den 4 mars 2024, vilket är varifrån dess beteckning kommer. Radiodata antydde ett mycket stort avstånd, men för att bekräfta det krävdes att man hittade galaxen som blixten kom från. Även om positionen var exakt känd såg stora markbaserade teleskop ingenting där. Enligt Keck Observatory ägnade ett team under ledning av medförfattaren J. Xavier Prochaska (University of California, Santa Cruz) en timme åt att avbilda platsen med instrumentet LRIS på teleskopet Keck I och hittade ingen galax. Prochaska sa att teamet drog slutsatsen att ”om vi ville hitta källan var vi tvungna att bege oss ut i rymden”.

Kameran NIRCam på Webb upptäckte sedan en galax på blixtens position, och teleskopets spektrograf NIRSpec mätte galaxens rödförskjutning till 2,148, vilket placerar blixten bara 3 miljarder år efter Big Bang. Enligt Keck byggde mätningen på ljus som sänts ut av syre och kväve. De flesta snabba radioblixtar som registrerats hittills inträffade miljarder år senare. Värdgalaxen visade sig också vara ovanlig: galaxer som kopplas till sådana blixtar är vanligtvis massiva och stjärnbildande, medan den här är en liten dvärggalax ungefär 1 000 gånger mindre massiv än teamet väntat sig, även om den aktivt bildar stjärnor. Den existerade kring den kosmiska middagstiden, den era då stjärnbildningen i universum nådde sin topp, och dess stjärnbildningstakt tyder på att huvuddelen av dess stjärnor kan ha fötts inom bara 30 miljoner år. ”Värdgalaxen sticker ut i hela det galaxurval vi har”, sa medförfattaren Ben Stappers vid University of Manchester.

Enligt pressmeddelandena har detta betydelse för debatten om hur blixtarna uppstår. En förklaring går ut på att de kommer från två neutronstjärnor som slås samman. Eftersom sådana par förväntas behöva miljarder år för att spiralera mot varandra bör blixtar som uppstår på detta sätt främst dyka upp i äldre galaxer med utvecklade stjärnpopulationer. En annan förklaring pekar på en magnetar, en ung och starkt magnetiserad neutronstjärna som blir kvar när en massiv stjärna slutar som en supernova; den skulle kunna sända ut blixtar, till exempel genom stjärnskalv, utan lång väntan, vilket skulle placera dem i unga galaxer som den här. ESA och Keck säger att upptäckten tyder på att unga magnetarer är den troliga orsaken. ”Vårt arbete tyder på att det är mycket osannolikt att denna FRB skapades genom en sammanslagning”, sa Caleb.

Blixten fungerade också som en sond för det till synes tomma rummet mellan dess galax och jorden. Prochaska liknar en snabb radioblixt vid en kosmisk ficklampa vars signal bär med sig ett register över allt den passerar, vilket gör det möjligt för astronomer att spåra den annars osynliga materien i den kosmiska väven. I denna signal fann teamet spår av två strukturer: en tidigare okänd galaxhop omkring 3,5 miljarder ljusår från jorden, vid en rödförskjutning på 0,3, och den närbelägna Virgohopen, omkring 54 miljoner ljusår bort. Framåt uppskattar forskarna att MeerKAT kan komma att upptäcka och lokalisera flera blixtar per år vid rödförskjutningar över 1,0, vilket innebär mer än halvvägs tillbaka till universums början. De förväntar sig att nya radioanläggningar ska öka den takten och att Webb blir avgörande för att studera värdgalaxerna till så avlägsna blixtar.