Schnelle Funkstöße (FRBs) sind seltsame Ereignisse. Sie können nur Millisekunden dauern, können aber während dieser Zeit eine Galaxie überstrahlen. Einige FRBs sind Repeater, das heißt, sie können mehr als einmal am selben Ort auftreten, während andere nur einmal aufzutreten scheinen. Wir sind immer noch nicht ganz sicher, was sie verursacht oder ob die beiden Arten dieselbe Ursache haben. Aber dank einer Zusammenarbeit von Beobachtungen von bodengestützten Radioteleskopen und weltraumgestützten Röntgenobservatorien beginnen wir, FRBs herauszufinden.
Die meisten FRBs treten weit außerhalb unserer Galaxie auf. Daher können wir zwar ihre Standorte bestimmen, es ist jedoch schwierig, Einzelheiten über ihre Ursache zu ermitteln. Dann, im Jahr 2020, beobachteten wir einen schnellen Radioausbruch in unserer Galaxie. Nachfolgende Beobachtungen ergaben, dass es aus der Region eines stark magnetisierten Neutronensterns stammte, der als Magnetar bekannt ist.
Dies führte zu der Idee, dass Magnetare die Quelle von FRBs seien, möglicherweise durch magnetische Flares, die Sonneneruptionen ähneln. Aber Magnetare und sonnenähnliche Sterne sind sehr unterschiedlich. Es war immer noch nicht klar, wie ein Magnetar trotz seiner starken Magnetfelder so schnell eine so enorme Energiemenge freisetzen konnte. Nun legt eine neue Studie nahe, dass die Rotation des Magnetars eine Schlüsselrolle spielt.
Die Studieerscheint auf dem Pre-Print-Server arXiv, konzentriert sich auf den FRB-Magnetar 2020. Es ist als SGR 1935+2154 bekannt und sowohl ein Magnetar als auch ein Pulsar. Das bedeutet, dass es beim Drehen ein regelmäßiges Funkgeräusch von sich gibt.
Pulsare sind unglaublich regelmäßig und werden als eine Art kosmische Uhr für alles verwendet, von der Untersuchung von Gravitationswellen bis hin zur hypothetischen Navigation durch die Galaxie. Doch mit der Zeit verlangsamt sich die Rotation eines Pulsars, da Rotationsenergie dank seines Magnetfelds abgestrahlt wird. Durch die Beobachtung dieser Zerfallsrate können Astronomen die Struktur von Neutronensternen und Magnetaren besser verstehen.
Aber manchmal ändert sich die Rotationsgeschwindigkeit plötzlich. Man spricht von einem Glitch, wenn sich die Rotation plötzlich beschleunigt, und von einem Anti-Glitch, wenn sie plötzlich langsamer wird. Es wird angenommen, dass diese Störungen auftreten, wenn es zu einer plötzlichen Strukturveränderung im Neutronenstern kommt, beispielsweise bei einem Sternbeben.
Im Jahr 2022 beobachteten die Raumsonde Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NUSTAR) der NASA und der Neutron Star Interior Composition Explorer (NICER) auf der internationalen Raumstation einen weiteren schnellen Radioausbruch von SGR 1935+2154. Gemeinsam verfügten sie über Röntgendaten des Magnetars vor, während und nach dem Ausbruch. Das Team untersuchte dann zur gleichen Zeit Radiobeobachtungen und stellte fest, dass die Rotationsrate des Pulsars während des Ausbruchs abnahm. Dies impliziert einen Zusammenhang zwischen Rotation und Burst.
Insgesamt beobachtete das Team kurz vor dem Ausbruch ein Flattern der Röntgenemissionen von SGR 1935+2154, dann einen Fehler in der Rotation, den Ausbruch selbst und eine Rückkehr zur regulären Rotationsrate. Dies ist nur eine Beobachtung, aber es sieht so aus, als hätte der Magnetar vor dem Ausbruch die magnetische Energie bereit gehabt, die er freisetzen konnte, und die Rotationsverschiebung schuf die notwendigen Bedingungen für die Erzeugung des FRB.
Mehr Informationen:
Chin-Ping Hu et al., Schnelle Spinänderungen um einen Magnetar-Schnellfunkstoß, arXiv (2024). DOI: 10.48550/arxiv.2402.09291