Mysteriöse Radioblitze: Forscher entdecken Ursprung der Fast Radio Bursts

Seit etwa zehn Jahren sind die Radioblitze bekannt – und deren Entstehung ist immer noch ein Mysterium. Nun sind Astronomen wieder einen Schritt vorangekommen: Sie haben eine ferne Zwerggalaxie als Ursprung der mysteriösen Radioblitze ausgemacht.

Die Entdeckung überrascht die Forscher um Shami Chatterjee von der US-amerikanischen Cornell-Universität, die von einer so kleinen Galaxie nicht derart starke Strahlungsausbrüche erwartet haben. Das Team, zu dem auch Laura Spitler vom Bonner Max-Planck-Institut für Radioastronomie zählt, stellt seine Beobachtungen im britischen Fachblatt "Nature" sowie bei der Jahrestagung der Amerikanischen Astronomischen Gesellschaft AAS in Grapevine (US-Bundesstaat Texas) vor.

Radioblitze noch nicht lange bekannt

Erst seit rund zehn Jahren kennen Astronomen das Phänomen der kurzen Radioblitze (Fast Radio Bursts, FRB), die viel kürzer sind als ein Wimpernschlag und scheinbar unregelmäßig am Himmel aufflackern. Zur Natur ihrer Quellen gibt es zahlreiche Ideen: Die Blitze könnten etwa von der Verschmelzung zweier Neutronensterne stammen oder von massereichen Schwarzen Löchern erzeugt werden. Wegen ihrer extrem kurzen Dauer ist der genaue Ursprung der Radioblitze nur schwer zu bestimmen.

Die Forscher um Chatterjee untersuchten nun die einzige Himmelsregion, in der wiederholt Radioblitze beobachtet wurden, mit zuvor unerreichter Genauigkeit. Dazu richteten sie die Antennen US-Radioastronomie-Observatoriums Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) auf die Stelle am Himmel, an der ein Team um Spitler mit dem großen Arecibo-Radioteleskop in Puerto Rico am 2. November 2012 einen Radioblitz entdeckt hatte, der zwei Jahre später erneut aufleuchtete.

Position von FRB 121102 genauer bestimmt

Tatsächlich konnten die 27 zusammengeschalteten VLA-Radioantennen von dort nun sogar neun Blitze auffangen. Damit ließ sich die exakte Position von FRB 121102, wie der Ort nach dem ersten dort registrierten Aufflammen genannt wurde, 200 Mal genauer bestimmen als bisher. Weitere Beobachtungen mit einem internationalen Zusammenschluss von Radioteleskopen, zu dem auch die 100-Meter-Antenne des Bonner Max-Planck-Instituts gehört, steigerten die Genauigkeit noch einmal um das Zehnfache.

Die Untersuchungen zeigten, dass sich an dem Ursprungsort der Radioblitze lediglich eine kleine Zwerggalaxie befindet, mit einer schwachen, dauerhaft leuchtenden Radioquelle. Die Ursprungsgalaxie ist rund drei Milliarden Lichtjahre entfernt. Ein Lichtjahr ist die Strecke, die das Licht in einem Jahr zurücklegt. Die Strahlungsausbrüche müssen also extrem stark sein, damit sie in so großer Entfernung noch deutlich messbar sind.

Wie kann eine Zwerggalaxie solche Radioblitze erzeugen?

Welcher Prozess in einer Zwerggalaxie solche starken Radioblitze erzeugen kann, ist noch Spekulation. "Die Bedingungen in dieser Zwerggalaxie sind so, dass noch wesentlich massereichere Sterne als in unserer Milchstraße dort entstehen können, und vielleicht liegt der Ursprung der Strahlungsausbrüche im kollabierten Überrest eines solchen Sterns", mutmaßt der niederländische Ko-Autor Jason Hessels von der Universität Amsterdam in einer Mitteilung des Bonner Instituts.

Alternativ könnten die Blitze von einem extrem massereichen Schwarzen Loch erzeugt werden, das Materie aus seiner Umgebung verschlingt. Allerdings kommen solche monströsen Schwarzen Löcher in Zwerggalaxien normalerweise nicht vor. Tatsächlich hatten andere Forscher bei der Untersuchung eines Radioblitzes aus dem Jahr 2015 eine große, elliptische Galaxie in rund sechs Milliarden Lichtjahren Entfernung als Ursprung bestimmt. Solche Galaxien besitzen in der Regel gigantische Schwarze Löcher in ihrem Zentrum.

"Es gibt Anzeichen dafür, dass diese beiden Bursts, FRB 121102 und FRB 150418, einen ganz unterschiedlichen Ursprung haben", erläuterte Prof. Michael Kramer, einer der Ko-Autoren der damaligen Untersuchung und Direktor am Bonner Max-Planck-Institut, auf Nachfrage. Weitere Antworten erhoffen sich die Astronomen von Nachbeobachtungen und der Entdeckung weiterer Radioblitze.