Stellar Science

Eine neue Quelle schneller Funkstöße wirft Fragen darüber auf, wie viel wir wirklich über diese mysteriösen Fackeln wissen.

Die Konzeption eines Künstlers zeigt einen hochmagnetischen Neutronenstern (alias Magnetar), der Radiowellen (rot) aussendet. Magnetare sind ein führender Kandidat für das, was schnelle Funkstöße (FRBs) erzeugt. Bill Saxton, NRAO / AUI / NSF

Gerade als wir anfingen zu glauben, dass wir die mysteriösen Funkblitze, die sogenannten Fast Radio Bursts (FRBs), verstehen, sind neue Beobachtungen ans Licht gekommen, die deutlich machen, wie viel wir noch lernen müssen.

Die Millisekunden langen Ausbrüche von Radiowellen stammen meist aus Quellen weit außerhalb unserer eigenen Galaxie. Aber im Jahr 2020 sendete ein Magnetar in der Milchstraße so etwas wie einen schnellen Funkstoß aus, nur viel schwächer. Obwohl Fragen blieben, wie ein Magnetar solch starke Fackeln entfesseln konnte, schien das Rätsel eine Lösung nullter Ordnung zu haben.

Jetzt hat die Entdeckung eines neuen FRB die Dinge aus dem Gleichgewicht gebracht. Bei der Bekanntgabe der Entdeckung von FRB 20190520B in Nature betonen Di Li (Chinesische Akademie der Wissenschaften) und Kollegen, dass dieser FRB einzigartig ist. Dies könnte nicht nur unser Verständnis von FRBs im Allgemeinen erschweren, sondern sogar Studien vereiteln, die versuchen, diese Quellen als kosmologische Sonden zu verwenden.

Zusammengesetztes Bild aus schnellem Funkstoß und ZwerggalaxieEin Very Large Array-Funkbild zeigt den schnellen Funkstoß 20190520B (rot). Im Hintergrund ist ein Bild mit sichtbarem Licht; ein kleiner blauer Fleck repräsentiert die ferne Zwerggalaxie. Niuet al. / Natur 2022; Bill Saxton, NRAO/AUI/NSF; CFHT

Ein außergewöhnlich schneller Radio Burst

Das FRB war von Anfang an eine Ausnahme, da es in Beobachtungen, die vom Five-Hundert-Meter Aperture Spherical Radio Telescope (FAST) aufgezeichnet wurden, das zwischen den Hügeln der chinesischen Provinz Guizhou liegt, immer wieder aufflackerte. Die mehrfachen Fackeln bringen die Quelle zu den wenigen Prozent der FRBs, die sich wiederholen. Aber im Gegensatz zu den meisten Repeatern hat dieser keinen offensichtlichen Burst- und Ruhezyklus.

„FRB 20190520B ist der einzige bisher bekannte schnelle Funkausbruch, der sich ständig wiederholt, was bedeutet, dass ein Abschalten noch nicht beobachtet wurde“, sagt Li.

Außerdem sendet das, was auch immer den FRB gemacht hat, ein konstantes Summen von Funkwellen aus. Astronomen haben in nur zwei anderen FRBs eine Assoziation mit einer beständigen Radioquelle gefunden, und bei einem davon scheinen die schwachen Radiowellen von der laufenden Sternentstehung in der Wirtsgalaxie zu stammen. Bei FRB 20190520B ist die Funkquelle jedoch viel kompakter, und Lis Team glaubt, dass die Funkwellen wahrscheinlich von der FRB-Quelle selbst stammen.

Die Handlung verdichtet sich

Am wichtigsten für die Forscher ist vielleicht, dass sich der FRB in einer extremen Umgebung mit starken Magnetfeldern und einer Fülle von ionisiertem Gas zu befinden scheint. Li und Kollegen fanden dies heraus, indem sie sich die Verschmierung des FRB über die Frequenz ansahen, die als Dispersionsmaß bekannt ist.

Dieser Schmiereffekt tritt auf, wenn Radiowellen Plasma passieren, und FRBs haben viel davon. Astronomen glauben, dass die hohen Streuungsmaße von dem spärlichen Gas herrühren, dem die Radiowellen auf ihren langen Reisen durch den intergalaktischen Raum begegnen. Daher könnten Astronomen FRB-Signale nutzen, um die Dichte und Verteilung von intergalaktischem Gas zu untersuchen.

Aber Lis Team verwendete das Karl G. Jansky Very Large Array in New Mexico und das Canada-France-Hawaii Telescope auf dem Mauna Kea, um die Position von FRB 20190520B einer 2,9 Milliarden Lichtjahre entfernten Zwerggalaxie mit nur 0,8-prozentiger Wahrscheinlichkeit zuzuordnen die beiden stimmen zufällig überein. Aber wenn die gesamte Frequenzverschmierung des FRB von einer intergalaktischen Passage gekommen wäre, hätten die Radiowellen mehr als 7 Milliarden Jahre reisen müssen. Die Forscher erkannten, dass die große Menge an Verwischungen im Signal nicht von spärlichem intergalaktischem Gas, sondern von viel dichtem Plasma um den FRB selbst herrühren musste.

„Ich stimme dem Vorschlag des Papiers zu, dass das Maß für die hohe Streuung wahrscheinlich eher auf die unmittelbare Umgebung der FRB-Quelle als auf die gesamte Wirtsgalaxie zurückzuführen ist“, sagt Adam Lanman (McGill University, Kanada), ein FRB-Forscher, der nicht beteiligt war in der Studie.

„Bisher scheint dies ein Ausreißer zu sein“, fügt er hinzu. „Aber wenn mehr Quellen wie diese gefunden werden, wird die Nützlichkeit von FRBs als kosmologische Sonden begrenzter sein.“

FRB-SuchkarteDie Position von FRB 190520B am Himmel. Bill Saxton, NRAO/AUI/NSF

Die Entdeckung wirft auch die Frage auf, ob Magnetare hinter allen FRBs stecken, eine Idee, die viele bereits bezweifeln. Es gibt viele verschiedene Arten von FRBs, und die einzigartigen Eigenschaften dieser erschweren nur die Kategorisierung.

„Ich würde sagen, dass diese Entdeckung ein explosives Ereignis wie eine extrem helle Supernova begünstigt, was auch die anhaltende Radioquelle erklären würde“, behauptet Li. „Aber ich kann nicht sagen, dass es einen Magnetar ausschließt.“

Erwarten Sie, mehr über diesen FRB zu hören: Li sagt, dass Folgebeobachtungen bereits zu mehreren zusätzlichen Studien geführt haben, die vorbereitet und veröffentlicht werden.


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