Fast Radio Bursts (FRBs) sind eines der faszinierendsten kosmischen Mysterien unserer Zeit, und jetzt könnten Wissenschaftler der Antwort auf ihre Ursachen einen Schritt näher sein. Durch das gleichzeitige Studium mehrerer "Radiofarben" in einer Reihe sich wiederholender Signale haben Astronomen das führende Modell ihrer Herkunft ausgeschlossen.
Der Name dieses Phänomens lässt nicht viel Raum für Fantasie – schnelle Radiobursts sind scharfe Ausbrüche von Funkrauschen, die nur Millisekunden andauern. Seit ihrer Entdeckung vor einigen Jahren wurden FRBs in allen Himmelsrichtungen registriert. Einige von ihnen sind einmalig, während andere entweder periodisch oder scheinbar zufällig wiederholt werden. Was genau sie produziert, bleibt unbekannt, aber immer mehr Hinweise deuten auf hochmagnetisierte Neutronensterne, die Magnetare, hin.
Ein faszinierendes Signal heißt FRB 180916B, das sich in einem exakten 16-Tage-Zyklus wiederholt, vier Tage lang eine Aktivitätswelle auslöst und dann 12 Tage lang ruht. Es wurde auf eine etwa 500 Millionen Lichtjahre entfernte Galaxie zurückgeführt, aber es ist unklar, wie die lokale Umgebung an ihrem Entstehungsort aussieht.
Im Rahmen der neuen Studie hat eine Gruppe von Astronomen eine spezifische Hypothese getestet, warum sich die Signale so regelmäßig wiederholen. Die Hypothese ist, dass sich zwei Neutronensterne in einer engen Umlaufbahn befinden und jeder ein Gas namens Sternwind aussendet. Wenn diese Winde kollidieren, kann die Stoßfront Emissionen wie Radiowellen erzeugen, und die Periodizität kann als das Produkt ihrer Umlaufbahnen relativ zueinander erklärt werden. Dies wird als binäres oder duales Windmodell bezeichnet.
Um zu testen, ob dies der Fall ist, untersuchten Astronomen gleichzeitig Signale von FRB 180916B bei zwei verschiedenen Wellenlängen.
„Es wurde erwartet, dass starke Sternwinde vom Satelliten der schnellen Radioemissionsquelle den größten Teil der blauen Kurzwellen-Radioemission aus dem System austreten lassen“, sagt Ines Pastor-Marazuela, Autorin der Studie. "Aber rötere, langwellige Strahlung wird mehr oder sogar vollständig blockiert."
Um zu testen, ob dies der Fall ist, verwendete das Astronomenteam zwei Teleskope, LOFAR und das Westerbork Synthesis Radio Telescope (WSRT), beide in den Niederlanden. Jeder von ihnen beobachtete die gleichen FRBs bei unterschiedlichen Wellenlängen – WSRT bei der kürzeren blauen Wellenlänge von 21 cm und LOFAR bei der sehr langen roten Wellenlänge von 3 m. Aber die Ergebnisse waren unerwartet.
„Nachdem wir die Daten analysiert und die beiden Farben verglichen haben, waren wir sehr überrascht“, sagt Pastor-Marazuela. „Bestehende Dual-Wind-Modelle sagen voraus, dass die Bursts nur in Blau leuchten oder zumindest viel länger dauern sollten. Aber wir sahen zwei Tage lang blaue Funkwellen und dann drei Tage rote Funkwellen. Wir schließen jetzt die Originalmodelle aus - da muss etwas anderes passieren."
Astronomen sagen, die Entdeckung zeige, dass sich die FRB-Quellen in einer ziemlich sauberen Umgebung befinden sollten, frei von Hindernissen durch Elektronenwolken, wie vorgeschlagen. Stattdessen deutet es auf einen isolierten Magnetar hin, der der Schuldige der Signale ist, was mit vielen anderen Beobachtungen übereinstimmt.
Zweifellos werden Astronomen auch weiterhin schnelle Radioblitze untersuchen und das Rätsel nach und nach zusammensetzen, bis sie eine genaue Antwort haben.
Die Studie wurde in der Zeitschrift Nature veröffentlicht.
2021-08-28 20:10:32
Autor: Vitalii Babkin