Astronomen finden Erklärung für rätselhafte Radioblitz-Serie

11. Jänner 2018, 11:50
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Der Fast Radio Burst FRB 121102 war für die Forscher bisher ein kosmisches Mysterium. Neue Beobachtungen lichten die Schleier

foto: gemini observatory/aura/nsf/nrc
Der Fast Radio Burst 121102 ist ein bislang einmaliges kosmisches Phänomen.

Amsterdam – Ultrakurze Radioausbrüche von hoher Energie – sogenannte Fast Radio Bursts (FRBs) – sind für sich allein genommen schon ein veritables astronomisches Rätsel: Weder ist klar, wo genau sie entstehen, noch weiß man, was diese nur wenige Millisekunden andauernden Blitze auslöst (sogar Außerirdische wurden als Erklärung ins Spiel gebracht). Unter den mittlerweile etwa 20 nachgewiesenen FRBs nimmt das Exemplar mit der Katalognummer 121102 jedoch nochmal eine Sonderstellung: Dem im November 2012 aufgezeichneten Ausbruch sollten zahlreiche weitere aus der selben Quelle folgen – etwas, das man bei anderen FRBs noch nie gesehen hat.

Rätselhafte Wiederholungen

Der Serienausbruch gab den Astrophysikern die einmalige Gelegenheit, den Blitzeschleuderer gleichsam in flagranti zu beobachten, was eine Flut von Publikationen zur Folge hatte. Die aktuellste Studie zu FRB 121102 im Fachjournal "Nature" liefert nun erstmals eine mögliche Erklärung zu den Ursachen dieses mysteriösen kosmischen Phänomens.

Nicht nur, dass FRB 121102 gleich dutzendfach erstrahlt, die wiederholten Radiostrahlungsausbrüche treten auch sehr stark polarisiert auf, wie ein internationales Team durch neue Beobachtungen herausgefunden. Das Verhalten dieser polarisierten Strahlung bei unterschiedlichen Frequenzen macht es den Forschern möglich, die direkte Umgebung der Strahlungsquelle auf neuartige Weise zu erforschen.

Mächtiges Magnetfeld

Wenn polarisierte Radiostrahlung ein kosmisches Magnetfeld durchläuft, wird die Ausrichtung der Polarisation durch einen Effekt verdreht, den man als Faraday-Rotation bezeichnet: je stärker das Magnetfeld desto größer das Ausmaß der Verdrehung. Bei den Radiostrahlungsausbrüchen von FRB121102 gehört dieser Effekt zu den stärksten, die jemals in kosmischen Radioquellen gemessen wurden. Die Forscher schließen daraus, dass die erzeugte Strahlung ein außergewöhnlich starkes Magnetfeld in dichtem kosmischem Plasma durchläuft.

"Die einzigen Quellen in unserer Milchstraße, deren polarisierte Strahlung so stark verdreht wird, liegen im Galaktischen Zentrum in unmittelbarer Nähe zu einem massereichen Schwarzen Loch", sagt Daniele Michilli von der Universität Amsterdam, Koautor der Studie. "Die Verdrehung der Polarisation in den Strahlungsausbrüchen könnte aber auch dadurch erklärt werden, dass sich die Quelle, vermutlich ein Neutronenstern, in einem leuchtkräftigen Nebel oder Supernovaüberrest befindet."

foto: ap/tomas van houtryve
Für die neuen Beobachtungen von FRB 121102 kam unter anderem das Arecibo-Observatorium in Puerto Rico zum Einsatz.

So viel Energie wie die Sonne an einem Tag abgibt

Erst vor einem Jahr hat das Forscherteam die genaue Position von FRB121102 ermittelt und herausgefunden, dass die Strahlungsausbrüche aus einem Sternentstehungsgebiet in einer Zwerggalaxie in rund drei Milliarden Lichtjahren Entfernung kommen. Der riesige Abstand zu der Quelle zeigt, dass in jedem Strahlungsausbruch eine gewaltige Menge an Energie freigesetzt wird – in einem nur eine Millisekunde lang andauernden Radioblitz ist es die gleiche Energie, wie sie unsere Sonne an einem ganzen Tag abstrahlt.

"Wir werden weiterhin systematisch überprüfen, wie sich die Eigenschaften der Strahlungsausbrüche mit der Zeit ändern", erklärt Jason Hessel (Universität Amsterdam und ASTRON-Institut). "Mit diesen Beobachtungen sollte es uns möglich sein, zu entscheiden, welche der beiden Ursprungsmodelle für die Bursts zutrifft: ein Neutronenstern entweder in direkter Umgebung eines Schwarzen Lochs oder inmitten eines energiereichen kosmischen Nebels", meint der Astrophysiker. (red, 11.1.2018)

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