Radioblitze aus fremder Galaxie

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Danielle Futselaar/artsource.nl/dpa

Tag für Tag strahlen tausende rätselhafte Objekte im All Radiowellen ab, jede kaum länger als einige Millisekunden – zusammengenommen setzen sie aber eine Energiemenge von mehr als 500 Millionen Sonnen frei. Und doch blieb dieses Phänomen der Menschheit lange Zeit verborgen: Erst seit etwas mehr als zehn Jahren wissen wir von den sogenannten Fast Radio Bursts (FRB). Forscher entdeckten nun eine Zwerggalaxie in rund drei Milliarden Lichtjahren Entfernung, die für ihre Größe unerwartet starke Lichtlitze abstrahlt.

Seit ihrer Entdeckung suchten Wissenschaftler den Himmel nach FRB’s ab, auf der Suche nach der Quelle – oder vielleicht sogar dem Urheber – der rätselhaften Strahlung. Aufgrund ihrer hohen Geschwindigkeit und kurzen Dauer gestaltet sich ihre Aufzeichnung jedoch enorm schwierig. Die kürzlich auf Basis eines globalen Netzwerkes leistungsstarker Teleskope entdeckte Galaxie FRB 121102 könnte daher inhaltsschwere Begleiterscheinungen besitzen, da es mit ihr möglich ist, einen Blick in frühere Stadien unseres Universums zu werfen.

Optische Himmelsaufnahme der Region um FRB 121102; Bild: Rogelio Bernal Andreo, DeepSkyColors.com

Die ersten FRB wurden durch Zufall im Jahr 2007 beim erneuten Durchsehen eines Datensatzes des Parkes Observatoriums in New South Wales (Australien) entdeckt, als einem Astronomen seltsame, kraftvolle Energieeruptionen mit einer Dauer von etwa fünf Millisekunden auffielen, die vom dortigen Teleskop aufgezeichnet wurden. „Anfangs waren die Wissenschaftler noch skeptisch“, erzählt die Astronomin Shami Chatterjee, die an der jüngsten Entdeckung mit beteiligt war. „Was, wenn es sich nur um lokale Interferenzen handelte? Was, wenn nur Schafe in Elektrozäune liefen?“

Die Zweifel wuchsen, nachdem ähnliche Signale durch entweichende Mikrowellenstrahlung nachgewiesen werden konnten. Erst später zeigten weiterführende Untersuchungen, dass das heute unter Fast Radio Burst bekannte Phänomen seinen Ursprung im All hat und zwischen 5.000 und 10.000 mal am Tag auftritt. Aber auch mit dieser Fülle an Aktivitäten ist bis heute nicht ganz klar, was tatsächlich für diese seltsame Strahlung verantwortlich ist. Die Spekulationen reichen von Kollisionen dichter Neutronensterne – Überbleibsel massiver Sterne, die durch Supernovae verschwanden – mit Kometen über „Todesschreie“ sterbender Sterne in einem schwarzen Loch bis hin zu einer versuchten Kontaktaufnahme durch Außerirdische. Indem man den genauen Ursprung der Wellen analysiert, erscheint die ein oder andere Theorie mehr oder weniger wahrscheinlich.

Besonders an FRB 121102 sei, dass die Zwerggalaxie in nicht vorhersagbaren Mustern, aber doch regelmäßig Strahlung aussendet und so die Beobachtung und Aufzeichnung stark vereinfache. Dadurch könnten die Wissenschaftler höher-auflösende Teleskope verwenden und sich so besser auf ihre Herkunft konzentrieren. Ein kataklystisches Ereignis konnte nach eingehender Untersuchung ausgeschlossen werden. Chatterjee: „Irgendetwas musste für die wiederkehrenden Spitzen verantwortlich sein. Somit können es keine aufeinandertreffende Sterne oder etwas in dieser Richtung sein.“

Foto: Gemini Observatory/AURA/NRC

Während der sechsmonatigen Beobachtungsphase beschleunigte FRB 121102 unerklärlicherweise ihr Tempo, sie begann wie auf Kommando zu pulsieren. Ein wahrer Glücksfall für die Wissenschaft, denn: Die entstandenen Bilder zeigten, dass die Radiowellen ziemlich genau aus dem Zentrum der Zwerggalaxie stammen, die allem Anschein nach von einem supermassiven schwarzen Loch besetzt wird. Diese Entdeckung eröffnet wiederum ganz neue Erklärungsansätze:

  1. Das schwarze Loch selbst ist die Quelle. Die extreme Gravitation in seiner Nähe erschafft Materie-Ströme mit nahezu Lichtgeschwindigkeit. Plasma Tropfen könnten von diesen Strömen mitgerissen und unter Freisetzung eines Lichtblitzes verdampft werden.
  2. Die Radiowellen könnten gasförmige Reste einer Supernova mit einem hochenergetischen Magnetar (rotierender, hochmagnetischer Neutronenstern) im Innern sein. Plasmatropfen im Kern der Gasreste könnten sich zufällig so ausrichten, dass sie die Strahlungsemissionen des Magnetars ähnlich einer elektromagnetischen Linse verstärken und in das All leiten.
  3. Ein Neutronenstern oder Magnetar kreist um das schwarze Loch im Zentrum der Galaxie, interagiert auf uns unbekannte Art und Weise mit ihm und sendet so die Strahlenbündel aus

Die ehrliche Antwort ist: Wir wissen noch nicht genau, welches der drei Modelle tatsächlich zutrifft. Die Wissenschaftler erhoffen sich nun in der Suche nach gemeinsamen Charakteristika einen weiteren Schritt in Richtung Lösung des Rätsels. Warum aber konnten wir sie in unserer eigenen Galaxie bisher noch nicht nachweisen?

Man bedenke, dass sich FRB 121102 in drei Milliarden Lichtjahre Entfernung befindet, was bedeutet, dass wir derzeit ein Phänomen beobachten, das vor exakt drei Milliarden Jahren aufgetreten ist. Chatterjee zufolge liegt der Grund dafür höchstwahrscheinlich in den weitreichenden Veränderungen, denen das Universum in dieser Zeit unterworfen war. Eine weitere Theorie ist die extrem hohe Intensität der Strahlung, die leicht mit „Alltags-Strahlung“ aus Mobiltelefonen, Mikrowellengeräten, Satelliten oder Radar verwechselt werden könne und so für uns (noch) nicht messbar ist. Es könnte also gut sein, dass FRB’s auch heute noch in unserer Galaxie auftreten – und schlichtweg aussortiert werden.

© Alex Cherney

Quelle: nationalgeographic.com (07.01.17)

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Christoph Faist

Studiert seit 2015 am gemeinsamen Geozentrum von LMU und TU in München.

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