Astrophysik: Ferne Galaxie schickt grelle Blitze zur Erde
Kurz blitzt es am Himmel auf. Hell. Intensiv. Dann ist es vorbei, das rätselhafte Signal aus dem All ist verschwunden. Was es war, können Astronomen benennen: Ein schneller Radioblitz oder auch Fast Radio Burst (FRB). Was bleibt sind Fragen, die Astronomen seit zehn Jahren umtreiben. Wie ist der Blitz entstanden? Wann folgt der nächste? Und woher kommt er überhaupt?
Erstmals ist es einem internationalen Forscherteam nun gelungen, den Ursprungsort eines Radioblitzes zu lokalisieren (Chatterjee et al., 2017(öffnet im neuen Fenster)). Im Magazin Nature sowie auf der derzeit stattfindenden Jahrestagung der Amerikanischen Astronomischen Gesellschaft in Texas(öffnet im neuen Fenster) haben die Wissenschaftler ihre Ergebnisse vorgestellt. Demnach stammt FRB 121102 aus einer Galaxie, die mehrere Milliarden Lichtjahre von der Erde entfernt liegt.
Selten gemessen, meistens mysteriös
"Radioblitze oder auch Fast Radio Bursts sind eine erst kürzlich identifizierte und bis jetzt noch unerklärliche Klasse von vorübergehenden Phänomenen", sagt Klaus Dolag vom Max-Planck-Institut für Astrophysik in Garching(öffnet im neuen Fenster). Gerade mal 17 dieser Blitze haben Astronomen seit ihrer Entdeckung im Jahr 2006 aufgespürt (Nature: Scholz et al., 2016(öffnet im neuen Fenster)). So war trotz vieler Bemühungen bislang nur wenig über die Sonderlinge des Universums bekannt:
- Charakteristisch ist ein sehr greller Impuls von Radiostrahlung mit einer Energie von Hunderten Millionen Sonnen. Er ist sehr kurz und dauert zirka eine Tausendstelsekunde.
- Weil er so hell ist, müssen die auslösenden Ereignisse für einen FRB extrem energetisch sein.
- Die Ursprünge der Blitze müssen sehr weit entfernt liegen, außerhalb unserer Galaxie. Vorherige Untersuchungen deuteten bereits darauf hin (Nature: Keane et al., 2016(öffnet im neuen Fenster)), waren aber auch umstritten (Williams & Berger, 2016(öffnet im neuen Fenster)).
Der letzte Punkt ist jetzt durch die Untersuchungen des Blitzes FRB 121102 bestätigt.
FRB 121102 ist gewissermaßen der Sonderling unter den Sonderlingen. "Bis heute ließ er sich als einziger Radioblitz wiederholt messen", sagt David Champion vom Max-Planck-Institut für Radioastronomie(öffnet im neuen Fenster). Wenn auch nur gelegentlich, wie Champion erklärt: "Er scheint für einige Wochen aktiv zu sein, um dann mehrere Monate still zu werden." Dieses Verhalten zu verstehen, würde wahrscheinlich dabei helfen, die Ursache des Blitzes zu finden, sagt Champion. Er untersucht selbst Radioquellen, hat aber nicht an der aktuellen Studie mitgewirkt.
2012 hatten Forscher FRB 121102 erstmals entdeckt, 2014 erneut. Also starrten die Astronomen um Studienautor Shami Chatterjee(öffnet im neuen Fenster) mit ihren Instrumenten am Very-Large-Array-Observatorium in New Mexico für 83 Stunden auf jenen Teil des Himmels, in dem die Kollegen ihn beobachtet hatten. Mit Erfolg: Neunmal zeichneten die Forscher das Blitzen auf, 27 zusammengeschaltete Radioantennen haben es möglich gemacht. Die Untersuchungen deuten darauf hin, dass der FRB wirklich weit entfernt entstand: in einer Zwerggalaxie mit einer schwachen, zugleich dauerhaft leuchtenden Radioquelle fernab unserer Galaxie.
Mehr als drei Milliarden Lichtjahre habe der FRB zurückgelegt, bis er auf der Erde ankam, schreiben die Autoren. Das entspricht ungefähr 6.000 Milliarden Mal der Strecke zwischen Erde und Neptun, dem äußersten Planeten unseres Sonnensystems. "Wirklich gute Vergleich für diese Distanz gibt es daher nicht", sagt Champion. Aber bedenke man, dass ein Lichtjahr die Strecke ist, die Licht in einem Jahr zurücklegt, ließe sich sagen: "Als sich der FRB auf den Weg machte, gab es auf der Erde Leben nur in Form von Einzellern."
Stammt das Signal von Außerirdischen?
Dolag und Champion halten die Schlussfolgerung der Studienautoren für plausibel. "Alle Blitze haben dieselbe Frequenz, damit scheinen sie aus derselben Entfernung und vom selben Ursprungsort zu stammen", sagt Champion. Verfolge man die Spur zurück, lande man bei ebenjener einzelnen Radioquelle, die der aktive Kern einer Galaxie sein könnte.
Doch was hat den Blitz ausgelöst? Chatterjee und seine Kollegen schlussfolgern, dass es sich bei den Ausbrüchen um ein bislang unbekanntes Phänomen aktiver Galaxienkerne handelt. Wolle man spekulieren, sei beispielsweise eine Wechselwirkung zwischen einem schnell umlaufenden Neutronenstern und dem zentralen Schwarzen Loch der Galaxie denkbar, sagt Chatterjee. Letztlich aber bleibt die Quelle weiterhin ungewiss – für FRB 121102 und alle anderen bisher gemessenen Radioblitze.
Schwarze Löcher könnten eine Quelle sein
Theorien gab es in den vergangenen Jahren viele: Beispielsweise könnten sie einem Kollaps von supermassiven Schwarzen Löchern entsprungen sein oder Kollisionen zwischen Asteroiden. Verschmelzende Neutronensterne, Flaring Magnetars oder Gamma-Ray-Bursts kommen ebenfalls als Auslöser in Frage. Oder – die Frage drängt sich manchem auf – sendeten gar Außerirdische die Signale?
"Wir kennen die Quelle nicht, also können wir das nicht ausschließen", sagt Champion. "Allerdings sehen wir FRBs überall am Himmel, eine große Zahl außerirdischer Zivilisationen in weit voneinander entfernt liegenden Galaxien müsste also ähnliche Radiosignale aussenden – das ist doch sehr unwahrscheinlich."
Haben dennoch alle FRBs vielleicht denselben Auslöser? Liegt dieser in einem bestimmen Typ von Galaxie? Lassen sich die Blitze in verschiedenen Wellenlängen beobachten? Wie häufig sind sie im Universum? All diese Fragen sind unbeantwortet.
Neue Teleskope wie SKA sollen das Rätsel lösen
Spätestens jetzt dürfte klar sein: Dank Chatterjee und seinen Kollegen wissen Astronomen nun, woher FRB 121102 ungefähr stammt. Mehr aber geben die aufwendig vernetzten Instrumente und akribisch zusammengetragenen Messdaten nicht her.
Um einen Blitz zu entdecken, müssen Astronomen zufällig zur richtigen Zeit das richtige Stück Himmel beobachten. "Wir wissen nicht, wo mit den nächsten FRB zu rechnen ist", sagt Champion. Problematisch sei, dass die meisten Teleskope nur einen sehr kleinen Teil des Himmels abdecken. Es braucht jedoch viele Blitze, um Regelmäßigkeiten sowie Gemeinsamkeiten festzustellen. "Neue Teleskope wie MeerKAT und SKA werden uns künftig erlauben, den Himmel so gleichzeitig und damit umfassend abzusuchen wie nie zuvor", sagt Champion. Er ist sicher: Rätselhaft werden Radioblitze nur noch wenige Jahre sein.
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