Det fjerneste hurtige radioudbrud er ældre end Jorden og fordobler afstandsrekorden

Et hurtigt radioudbrud – et glimt af radiobølger, der varer nogle få tusindedele af et sekund – forlod sin kilde, da universet var omkring 3 milliarder år gammelt, og nåede et teleskop i Sydafrika mere end 10 milliarder år senere. Det er det fjerneste hurtige radioudbrud, der nogensinde er blevet sporet til en hjemmegalakse, på mere end det dobbelte af afstanden for den tidligere rekordholder. Glimtet blev sendt af sted mere end fem milliarder år før Jorden blev dannet.

Overraskelsen kom, da James Webb-rumteleskopet fandt ud af, hvor det kom fra. Astronomerne forventede en stor, moden galakse. I stedet er kilden en svag dværg, omkring 1.000 gange mindre massiv end det hold havde forventet, som tilsyneladende har bygget de fleste af sine stjerner i et kort, voldsomt udbrud. Det lille, unge hjem er nu et af de stærkeste spor til, hvad der producerer disse glimt.

Tusindvis af hurtige radioudbrud er blevet opdaget, men kun omkring hundrede er blevet knyttet til en bestemt galakse, og næsten alle disse ligger relativt tæt på os. Det nye udbrud, katalogiseret som FRB 20240304B, skubber det kort ind i den travleste æra med stjernedannelse i kosmisk historie.

”Det, der gør hurtige radioudbrud interessante, er, at vi ikke ved, hvad der genererer dem,” sagde Manisha Caleb fra University of Sydney, der ledte undersøgelsen. ”Vi har teorier om, hvilke objekter der producerer dem, men vi har ikke noget afgørende bevis.”

Hvordan en radiotallerken og Webb fandt en galakse, ingen kunne se

Udbruddet blev fanget af MeerKAT, et array af 64 radiotallerkener i Sydafrikas Karoo. Et søgesystem kaldet MeerTRAP, ledet af Ben Stappers fra University of Manchester, scanner dets data i realtid for enkelte kraftige pulser. Denne stod mere end 100 gange over baggrundsstøjen, og arrayet fastsatte dens position til en brøkdel af et buesekund i stjernebilledet Løven.

Det første hint om dens afstand kom fra selve signalet. Radiobølger, der krydser den tynde gas mellem galakser, bremses en smule, og lavere frekvenser bremses mere, så et udbrud ankommer som en fejning fra høj til lav tonehøjde. Astronomer kalder størrelsen af den forsinkelse for spredningsmålet. For dette udbrud var det omkring 2.458 enheder, langt højere end de fleste kendte udbrud, og et tegn på, at signalet havde krydset en enorm gassøjle.

Det tal giver kun en omtrentlig afstand. En reel afstand kræver værtsgalaksen og dens spektrum, og arkivbaserede himmelundersøgelser viste intet på positionen. Det gjorde heller ikke en times dyb billeddannelse med Keck I-teleskopet på Hawaii eller infrarøde billeder fra MMT-observatoriet i Arizona. Galaksen var for svag til de største jordbaserede teleskoper.

Så holdet anmodede om tid på Webb. Dets Near-Infrared Camera opfangede en 28. størrelsesklasses sløring omkring 0,3 buesekunder fra udbruddets position, og en statistisk test gav en 97,5 % sandsynlighed for, at udbruddet kom fra den. Webbs Near-Infrared Spectrograph fangede derefter lys fra glødende brint og ilt i galaksen, strakt af universets udvidelse til en rødforskydning på 2,148. Det placerer udbruddet i den periode, astronomer kalder kosmisk middag, hvor galakser dannede stjerner hurtigere end nogensinde før eller siden.

Hvad rekorden betyder i tal

Den tidligere rekordholder, et udbrud fanget af Australiens ASKAP-teleskop, lå ved en rødforskydning på omkring 1,016, og dets lys havde rejst omkring 8 milliarder år. Det nye udbrud mere end fordobler den rødforskydning. I artiklens ord ”undersøger signalet ioniseret gas over cirka 80 % af kosmisk historie.”

Energien ligger i toppen af det interval, der ses for disse hændelser. Sky & Telescope satte det i velkendte termer: mere energi end Solen udsender på et år, pakket ind i et glimt kortere end et blink.

Værtsgalaksen er den mærkeligste del. Holdets estimat placerer dens stjernemasse i størrelsesordenen 10 millioner gange Solens masse, en lille brøkdel af Mælkevejens stjerner. Dens gas indeholder kun omkring 10 til 20 % af Solens andel af grundstoffer tungere end helium, og den danner stjerner langt hurtigere, end en galakse af dens størrelse normalt ville. Forskerne estimerer, at de fleste af dens stjerner kan være dannet inden for omkring 30 millioner år.

”Vi troede, det ville være en stor, pænt dannet galakse med masser af stjerner,” sagde Caleb. Stappers var mere direkte: ”Værten skiller sig ud i hele den galakseprøve, vi har. Og det var ikke, hvad vi forventede.”

Hvorfor en lille, ung galakse peger på én synder

De to førende forklaringer giver forskellige forudsigelser om, hvor udbrud skal optræde. Den ene siger, at de kommer fra magnetarer, neutronstjerner med magnetfelter milliarder af gange stærkere end de stærkeste magneter bygget på Jorden, født når massive stjerner kollapser. Disse dannes inden for nogle få millioner år efter de stjerner, der skaber dem. Den anden siger, at nogle udbrud kommer fra kollisioner af neutronstjerner, som kan tage milliarder af år at spiralere sammen og derfor har tendens til at forekomme i ældre galakser.

En galakse, der byggede sig selv på nogle få titusinder af millioner år, efterlader kun lidt plads til den langsomme mulighed. ”Vores arbejde tyder på, at det er meget usandsynligt, at dette FRB blev produceret af en fusion,” sagde Caleb. Metalfattig gas har også tendens til at producere flere meget massive stjerner, som er den slags, der efterlader magnetarer. I vores egen galakse har magnetaren SGR J1935+2154 allerede produceret svage udbrud af samme slags.

Signalet bar også en registrering af alt, hvad det passerede igennem. Dets vej krydser Jomfruhoben, den gigantiske gruppe af galakser omkring 54 millioner lysår væk, og løber tæt på en tidligere ukendt gruppe af galakser ved en rødforskydning på 0,31, omkring 3,5 milliarder lysår fra os. Holdet estimerer, at disse to strukturer tegner sig for det meste af den ekstra forsinkelse i signalet.

Hvad det ikke afgør

Et udbrud er ét datapunkt. Magnetar-forbindelsen er den mest naturlige læsning af denne værtsgalakse, men forskerne understreger, at det ikke er et bevis, og det betyder ikke, at alle hurtige radioudbrud har samme oprindelse.

Galaksens egenskaber kommer med brede fejlmargener. Dens masse, metalindhold og stjernedannelseshistorie er modelestimater udledt fra nogle få Webb-billeder og ét spektrum af et objekt på grænsen af detektion. Meget få udbrudsværter så svage er blevet studeret på nogen afstand, så det er svært at sige, om denne galakse er usædvanlig eller blot den første af en slags, som tidligere undersøgelser missede.

Holdet argumenterer for, at fundet ikke var et tilfælde. MeerKAT er i øjeblikket det eneste udbrudsjagende instrument, der er følsomt nok til at se så langt, og de forudsiger, at omkring 6,3 % af udbruddene i dets hovedundersøgelse bør komme fra ud over en rødforskydning på 2. Kun flere detektioner vil teste det. ”Enhver stor samling begynder med ét enkelt eksemplar,” sagde Joeri van Leeuwen fra Netherlands Institute for Radio Astronomy, som ikke var involveret i arbejdet.

Almindelige spørgsmål om det fjerneste hurtige radioudbrud

Hvad er et hurtigt radioudbrud?

Et hurtigt radioudbrud er et glimt af radiobølger, der varer et par millisekunder og kan, i de klareste tilfælde, bære lige så meget energi som Solen udsender på et år. Det første blev fundet i 2007. Deres kilde er stadig omdiskuteret.

Hvor langt væk er det fjerneste hurtige radioudbrud?

FRB 20240304B ligger ved en rødforskydning på 2,148. Dets signal rejste i mere end 10 milliarder år og forlod sin galakse, da universet var omkring 3 milliarder år gammelt. Det er mere end det dobbelte af rødforskydningen for den tidligere rekordholder.

Forårsager magnetarer hurtige radioudbrud?

Magnetarer er den bedst understøttede forklaring, og den unge, stjernedannende værtsgalakse for dette udbrud styrker den sag. Men ingen undersøgelse har bevist, at ethvert udbrud kommer fra en magnetar, og forskerne bag dette resultat siger, at der endnu ikke er noget afgørende bevis.

Hvad der kommer næst

Udbruddet blev detekteret den 4. marts 2024, først præsenteret på en konference i Montreal i juli 2025 og offentliggjort i tidsskriftet Science den 8. oktober 2026. Holdet estimerer, at MeerKAT kan finde og pinpoint flere udbrud om året fra mere end halvvejs tilbage til Big Bang, med Webb nødvendig for at identificere deres svage værtsgalakser. Square Kilometre Arrays mellemfrekvensteleskop, nu under opførelse i Sydafrika, forventes at skubbe den søgning længere. Stappers satte målet klart: ”Næste skridt er at skubbe denne grænse længere og se, hvor tæt vi kan komme på de første generationer af stjerner.”

Reference: Caleb et al., ”A fast radio burst at redshift 2, three billion years after the Big Bang,” Science, 2026. DOI: 10.1126/science.adz2675

Tags: astronomi, James Webb Space Telescope, magnetar, MeerKAT, FRB 20240304B, hurtigt radioudbrud