Schnelle Funkausbrüche – intensive, Millisekunden lange Funkenergieblitze aus dem Weltraum – haben dies getan verwirrte Astronomen seit ihrer ersten Entdeckung im Jahr 2007. Ein einzelner Ausbruch kann in seinem kurzen Leben so viel Energie abgeben wie die Sonne in wenigen Tagen.
Der Großteil der kurzlebigen Pulse entsteht außerhalb unserer Milchstraße. Wir wissen nicht, was die meisten davon produziert und wie.
In Neue Forschungsergebnisse veröffentlicht in Wissenschaftbeobachteten wir mehr als ein Jahr lang einen sich wiederholenden schnellen Funkausbruch und entdeckten Anzeichen dafür, dass er von einem starken, aber stark veränderlichen Magnetfeld umgeben ist.
Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Quelle dieser kosmischen Explosion ein Doppelsternsystem sein könnte, das aus einem Neutronenstern besteht, der durch Winde aus dichtem, magnetisiertem Plasma wirbelt, das von einem massereichen Begleitstern oder sogar einem Schwarzen Loch erzeugt wird.
Ein schneller Funkstoß, der nie aufhört, sich zu wiederholen
Der sich wiederholende Ausbruch, bekannt als FRB 20190520B, war im Jahr 2022 entdeckt von Astronomen am Five-hundred-meter Aperture Spherical Radio Telescope (FAST) in China. Sich wiederholende schnelle Funkstöße sind selten, aber FRB 20190520B ist der seltenste von allen: Er ist der einzige, der niemals ruht und mehrmals pro Stunde Funkstöße erzeugt, manchmal auf mehreren Funkfrequenzen.
Nachdem dieses faszinierende Objekt zum ersten Mal gefunden worden war, beeilten sich Astronomen, die erste Beobachtung mit anderen Radiowellenlängen fortzusetzen.
Weitere Untersuchungen ergaben, dass sich FRB 20190520B in einer extrem dichten Umgebung in einer 3,9 Milliarden Lichtjahre entfernten Zwerggalaxie befindet. Es gibt auch Materialien rund um die FRB-Quelle, die starke, anhaltende Radioemissionen erzeugen.
Dies führte zu der Vermutung, dass es sich bei der Explosionsquelle um einen jungen Neutronenstern in einer komplexen Umgebung handelt.
Starke Magnetfelder
Was können wir sonst noch über diesen intergalaktischen Kracher und seine Umgebung erfahren? Wir haben FRB 20190520B mit dem Parkes-Radioteleskop des CSIRO in Murriyang in New South Wales und dem Green Bank Telescope in den Vereinigten Staaten beobachtet.
Zu unserer Überraschung stellte sich heraus, dass FRB 20190520B starke Signale bei relativ hohen Funkfrequenzen erzeugte. Es stellte sich heraus, dass diese Hochfrequenzsignale stark polarisiert waren – das heißt, die elektromagnetischen Wellen „schwingen“ in eine Richtung viel stärker als in andere.
Wir haben festgestellt, dass sich die Richtung dieser Polarisation bei verschiedenen Frequenzen ändert. Wenn wir messen, wie stark es sich ändert, können wir etwas über die Stärke des Magnetfelds erfahren, das das Signal durchlaufen hat.
Wie sich herausstellt, deutet diese Polarisationsmessung darauf hin, dass die Umgebung um FRB 20190520B stark magnetisiert ist. Und darüber hinaus schien die Stärke des Magnetfelds im Laufe der 16 Monate, in denen wir die Quelle beobachteten, zu variieren – und sogar zweimal die Richtung völlig umzudrehen.
Diese Richtungsänderung des Magnetfelds um einen schnellen Funkausbruch herum wurde noch nie zuvor beobachtet.
Das Bild ausfüllen
Was sagt uns das über FRB 20190520B? Die beliebtesten Theorien zur Erklärung der jüngsten Beobachtungen sich wiederholender schneller Radioausbrüche beziehen sich auf Doppelsternsysteme, die aus einem Neutronenstern und einem weiteren massereichen Stern oder einem Schwarzen Loch bestehen.
Während wir andere Hypothesen noch nicht ausschließen können, sprechen unsere Ergebnisse für das Szenario eines massiven Sterns.
Es ist bekannt, dass massereiche Sterne starke Sternwinde mit organisierten Magnetfeldern um sich herum haben. Wenn sich die Quelle der Ausbrüche auf ihrem Weg durch die Sternwindregion in die Sternwindregion hinein und aus ihr heraus bewegen würde, würden wir erwarten, dass sich die beobachtete Magnetfeldrichtung umkehrt.
Die Zeitskala der Magnetfeldumkehr, die gemessene Variabilität der scheinbaren Feldstärke und das dichte Plasma, das die Explosionsquelle umgibt, passen alle in dieses Bild.
Was kommt als nächstes?
Unsere Beobachtungen könnten entscheidende Beweise für die Hypothese liefern, dass Quellen sich wiederholender schneller Radiostöße einen massiven Begleiter haben, der in der Lage ist, hochmagnetisiertes Plasma zu erzeugen.
Noch wichtiger ist, dass die binäre Hypothese uns eine Vorhersage für die Zukunft gibt. Wenn es richtig ist, sollten die Polarisationsänderungen der Funksignale von FRB 20190520B über längere Zeiträume ansteigen und abfallen.
Also werden wir zuschauen. Zukünftige Beobachtungen mit Murriyang und dem Green Bank Telescope werden zeigen, ob sich FRB 20190520B wirklich in einem Doppelsternsystem befindet – oder ob das Universum uns erneut überraschen wird.
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