Astronomen haben inzwischen zahlreiche ultrakurze, aber extrem starke Radiopulse aus dem All eingefangen. Die Ursache dieser Fast Radiobursts (FRB) ist jedoch ungeklärt. Jetzt wirft eine neuentdeckte Quelle wiederholter Radioblitze weitere Fragen auf. Denn das Objekt in einer knapp drei Milliarden Lichtjahre entfernten Zwerggalaxie sendet eine Mischung aus starken, kurzen Pulsen und einer viel schwächeren anhaltenden Radiostrahlung aus. Eine solche Kombination kennen Astronomen bisher nur von einer anderen Quelle wiederholter Radiobursts. Was für ein kosmisches Objekt sie erzeugt und warum sie sich so stark von anderen Radiobursts unterscheiden, ist noch unklar.

Seit Jahren rätseln und diskutieren Astronomen über den Ursprung ultrakurzer kosmischer Radioblitze. Diese Fast Radiobursts (FRB) sind sehr intensiv, halten aber nur Millisekunden an. Anfangs wurden diese Pulse nur in den Daten des Parkes Radioteleskops in Australien entdeckt, weshalb Forscher zunächst an eine technische oder atmosphärische Störung glaubten. Inzwischen jedoch sind auch von anderen Radioteleskopen hunderte weitere solcher Radiopulse eingefangen worden. Viele von ihnen stammen aus fremden Galaxien, einige aber auch aus unserer Milchstraße. Während die meisten dieser Radiopulse nur ein einziges Mal auftreten, gibt es auch einige wenige „Wiederholungstäter“ – Quellen, die sporadisch ganze Serien von Radiobursts aussenden. Eine davon ist FRB 121102, die seit 2016 bekannt ist und eine bisher einzigartige Kombination von Merkmalen aufwies. Messungen zufolge geht sie von einem kompakten Objekt aus, das zusätzlich zu den Pulsen auch eine schwache, aber anhaltende Strahlung aussendet. Worum es sich dabei handelt, ist aber unbekannt.

Ein zweiter Exot

Jetzt haben Chenhui Niu von den Nationalen Radioobservatorien in China und seine Kollegen einen weiteren sich wiederholenden Fast Radioburst entdeckt, der in vieler Hinsicht auffallende Ähnlichkeiten mit FRB 121102 zeigt. Erstmals eingefangen hatten die Astronomen diese Radiopulse im Mai 2019 mit dem Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope (FAST) in China (FAST). Das Teleskop detektierte dabei vier Pulse in nur 24 Sekunden. Später wurden weitere 85 Pulse in einem Zeitfenster von rund 18,5 Stunden eingefangen. Die Verteilung der Radiopulse legte nahe, dass jeweils ganze Serien von Radiobursts kurz hintereinander freigesetzt werden. „Ähnlich wie andere sich wiederholende Fast Radiobursts zeigt auch dieser FRB eine komplexe Struktur mit Multikomponenten-Profilen, einer Drift der Unterpulse und Streuung“, berichten die Astronomen.

Um die Quelle dieser Pulse zu lokalisieren, visierte das Team die Herkunftsregion mit den Radioteleskopen des Very Large Array in den USA an und suchten zusätzlich mit dem Canada-France-Hawaii-Teleskop nach einem optischen Gegenstück der Radioquelle. Die Analysen ergaben, dass die Quelle dieser neuen, FRB 190520 getauften Radiopulse am Rand einer rund drei Milliarden Lichtjahre entfernten Zwerggalaxie liegt. Zudem erzeugt sie ähnlich wie bei FRB 121102 parallel zu den Pulsen auch eine ständige Radioemission. Diese scheint aber nicht von der Sternbildungs-Aktivität der Wirtsgalaxie auszugehen, wie das Team erklärt. Stattdessen sprechen die Merkmale der Radiopulse dafür, dass sie von einem kompakten Objekt ausgehen. „Mehr als ein Dutzend Quellen von Fast Radiobursts konnten vor FRB 190520 schon lokalisiert werden, darunter fünf Quellen wiederholter FRBs. Aber nur FRB 121102 wurde bisher mit einer kompakten, persistenten Quelle assoziiert“, schreiben Niu und seine Kollegen.

Junger Neutronenstern als Urheber?

Damit kennen die Astronomen nun schon zwei Quellen wiederholter Radiobursts, die sich von allen anderen bekannten FRBs unterscheiden. „Das wirft einige wichtige Fragen auf“, sagt Co-Autor Casey Law vom California Institute of Technology. „Sind die Ursachen dieser Wiederholer fundamental anders als die der einzelnen Radiobursts? Und was ist mit der persistenten Radioemission – ist sie eine Ausnahme oder häufig?“ Bisher können Astronomen nur darüber spekulieren, welche kosmischen Objekte die ultrakurzen Radiopulse erzeugen. Aufgrund der Polarisierung und Streuung einiger FRBs gelten bisher Magnetare, Neutronensterne mit starken Magnetfeldern, als mögliche Urheber der FRBs. Aber auch ein Neutronenstern in der unmittelbaren Umgebung eines Schwarzen Lochs könnte die nötigen Energien produzieren.

Die Streuungsraten von FRB 190520 legen zudem nahe, dass diese neuentdeckten Radiopulse aus einer Umgebung mit der bisher höchsten bei einem solchen Radioburst beobachteten Elektronendichte kommen, wie die Astronomen berichten. Das könnte darauf hindeuten, dass ihr Urheber noch von komplexen Plasmawolken umgeben ist, wie sie beispielsweise direkt nach einer besonders leuchtstarken Supernova entstehen. Die Quelle von FRB 190520 könnte daher ein neugeborener Neutronenstern sein, der noch von den Resten seines Ursprungssterns und dessen Explosion umgeben ist, so die Vermutung von Niu und seinen Kollegen. Sie hoffen, dass Entdeckungen weiterer Fast Radiobursts mehr Aufschluss auf die Ursachen dieser noch immer rätselhaften Phänomene geben. „Im Gebiet der FRBs bewegt sich zurzeit einiges und es werden fast monatlich neue Neudeckungen gemacht“, sagt Co-Autorin Sarah Burke-Spolaor von der West Virginia University.

Quelle: Chenhui Niu (Chinese Academy of Sciences, Beijing) et al., Nature, doi: 10.1038/s41586-022-04755-5

© wissenschaft.de – Nadja Podbregar