Ein Radioblitz aus dem Fuhrmann

Astronomen beobachten rätselhaften Strahlungsausbruch von weit außerhalb der Milchstraße

10. Juli 2014

Mit dem Arecibo-Radioteleskop auf Puerto Rico haben Astronomen einen Ausbruch von Radiostrahlung entdeckt, der nur wenige Sekunden dauerte. Diese Ergebnisse eines internationalen Teams unter der Leitung von Laura Spitler vom Bonner Max-Planck-Institut für Radioastronomie liefern wichtige neue Daten zu den rätselhaften Blitzen, die aus großen Entfernungen im Universum zu kommen scheinen.

Am Ort des Blitzes: Diese optische Himmelsaufnahme zeigt die Region in Richtung des Sternbilds Fuhrmann (Auriga), wo der Kurzzeit-Radiostrahlungsausbruch FRB 121102 entdeckt wurde. Die Position des Ausbruchs zwischen dem alten Supernova-Überrest S147 (links) und dem Sternentstehungsgebiet IC 410 (rechts) ist durch einen grünen Kreis markiert. Der Radioblitz stammt aus wesentlich größerer Entfernung, von weit außerhalb der Grenzen unserer Milchstraße.

Schnelle Radioblitze (Fast Radio Bursts, FRBs) sind Kurzzeit-Phänomene von nur einigen Millisekunden Dauer. Forscher am Parkes-Observatorium in Australien hatten solche Ereignisse zum allerersten Mal aufgezeichnet. Die Tatsache, dass entsprechende Ergebnisse mit keinem anderen Teleskop der Erde bestätigt werden konnten, führte zwischenzeitlich zu der Vermutung, dass das australische Teleskop Signale von Quellen auf der Erde oder in ihrer unmittelbaren Umgebung detektiert haben könnte.

Die jetzige Entdeckung gelang am 2. November 2012 mit der Arecibo-Antenne, dem größten und empfindlichsten Radioreflektor der Erde mit einem Spiegel von 305 Metern Durchmesser und einer Fläche von rund acht Hektar. Es ist der erste Nachweis eines Radioblitzes, der nicht auf Beobachtungen mit dem Parkes-Teleskop zurückgeht. Und zum ersten Mal haben Astronomen einen solchen Burst – er kam aus Richtung des Sternbilds Fuhrmann – am nördlichen Himmel aufgespürt.

„Statistisch gesehen sollte es nur sieben Ausbrüche pro Minute über den gesamten Himmel verteilt geben. Es gehört also schon eine Menge Glück dazu, dass man sein Teleskop zur richtigen Zeit auf die richtige Position ausrichtet“, sagt Laura Spitler. Sowohl die Eigenschaften des Radioblitzes als auch die daraus ermittelte Häufigkeit des Auftretens solcher Ereignisse stimmen sehr gut mit dem überein, was die Forscher aus den zuvor mit Parkes beobachteten Ausbrüchen abgeleitet hatten.

„Unser Forschungsergebnis ist vor allem deshalb so wichtig, weil es auch den letzten Zweifel ausräumt, dass diese Radioblitze wirklich aus den Tiefen des Universums stammen”, sagt Victoria Kaspi, Professorin für Astrophysik an der McGill-Universität in Montreal und Leiterin des Pulsarbeobachtungsprojekts, in dessen Rahmen der Ausbruch aufgespürt wurde. „Die Signale zeigen alle Anzeichen, dass sie tatsächlich weit außerhalb unserer Milchstraße erzeugt wurden – das ist eine sehr aufregende Entdeckung!“

Ohr ins All: Das 305-Meter-Arecibo-Radioteleskop, in einem natürlichen Tal auf der Insel Puerto Rico gelegen.

Noch rätseln die Astronomen darüber, wie diese Radioblitze entstehen. Die Vermutungen kreisen um eine Reihe von exotischen astrophysikalischen Phänomenen wie etwa verdampfende Schwarze Löcher, miteinander verschmelzende Neutronensterne oder Strahlungsausbrüche auf Magnetaren – Neutronensterne mit extrem hohen Magnetfeldern. „Eine andere Möglichkeit wäre ein Phänomen wie die bei manchen Pulsaren beobachteten Riesenpulse, aber mit einer wesentlich höheren Helligkeit“, meint James Cordes, Professor für Astronomie an der Cornell-Universität.

Während die Radioblitze nur einige Millisekunden andauern und bisher kaum jemals welche gesehen werden konnten, bestätigen die neuen Beobachtungen statistische Annahmen, wonach es rund 10000 dieser ungewöhnlichen kosmischen Ereignisse pro Tag geben sollte, verteilt über den gesamten Himmel. Die erstaunlich große Anzahl ergibt sich aus Berechnungen, ein wie großer Teil des Firmaments wie lange beobachtet wurde, um die bisherigen wenigen Entdeckungen zu erhalten.

Die Radioblitze stammen offenbar aus einem Bereich weit außerhalb unserer Milchstraße. Das leiten die Wissenschaftler aus der Messung eines als Plasmadispersion bekannten Effekts ab: Dabei lassen sich Signale, die über größere Strecken durch das Universum laufen, von künstlichen, auf der Erde erzeugten Signalen durch den Einfluss von interstellaren Elektronen unterscheiden. Diese führen dazu, dass die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Radiowellen bei niedrigeren Radiofrequenzen abnimmt.

Bei dem mit dem Arecibo-Teleskop empfangenen Strahlungsausbruch ist die Dispersion dreimal größer als man das von einer Quelle mit Ursprung in unserer Milchstraße erwarten könnte.

Die Entdeckung erfolgte im Rahmen von Beobachtungen für das Projekt Pulsar Arecibo L-Band Feed Array (PALFA). Damit finden die Wissenschaftler eine große Anzahl von neuen Pulsaren, darunter seltene spezielle Systeme, die der Erforschung von fundamentalen Eigenschaften von Neutronensternen sowie dem Test von Theorien der Gravitationsphysik dienen.

HOR / NJ

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