Erstmals Quelle rätselhafter Radioausbrüche geortet

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Das Parkes Radioteleskop in Australien.

Copyright: CISRO

Parkes (Australien) – Mit dem Parkes Radioteleskop haben Astronomen erstmals den genauen Ort eines der mysteriösen schnellen Radioausbrüche geortet und diesen auch mit Hilfe anderer Teleskope bestätigt. Die Quelle des extrem kurzen Radiosignals liegt demnach in einer rund sechs Milliarden Lichtjahre entfernten elliptischen Galaxie.

In der Regel dauern die extrem kurzen Radioblitze (FR, Fast Radio Bursts) nur wenige Millisekunden und bislang konnte die genaue Quelle der nur 17 bisher dokumentierten derartigen Ausbrüche noch nie bestimmt werden. Mit der Ortung eines neuen FRB am 18. April 2015 hat sich dies nun geändert.

„Den FRB als erstes beobachtet hat das 64-Meter-Parkes-Radioteleskop in Australien“, erläutert die Pressemitteilung des Max-Planck-Instituts für Radioastronomie (MPIFR) in Bonn und führt weiter aus: „Dank einer sofort losgeschickten Benachrichtigung suchten innerhalb weniger Stunden eine ganze Reihe von Teleskopen weltweit nach dem Signal, darunter das Australia Telescope Compact Array (ATCA) und das 100-Meter-Radioteleskop Effelsberg in der Eifel.“

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Wie die Forscher um Evan Keane, Projektwissenschaftler der Square Kilometre Array Organisation aktuell im Fachjournal „Nature“ (DOI: 10.1038/nature17140) berichten, konnten die Teleskope sechs Tage lang ein Nachglimmen des ursprünglichen Strahlungsausbruchs registrieren. Aufgrund dieser langen Beobachtungszeit konnten die Wissenschaftler dann die Position der Quelle am Himmel 1000-fach genauer bestimmen als bei den bisherigen FRBs. Die Quelle des Radiosignals liegt demnach in einer elliptischen Galaxie, rund sechs Milliarden Lichtjahre von der Erde entfernt.

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Das Infrarotbild auf der linken Seite entspricht dem Blickfeld der Beobachtungen mit dem Parkes-Radioteleskop. Der Bereich, aus dem das Signal stammt, ist farblich markiert. Im rechten Teil der Abbildung sieht man Ausschnittvergrößerungen aus dieser Region. Auf den Teilbildern c) und d) ist jeweils die Galaxie zu erkennen, in welcher der Radioausbruch stattfand. Teilbild d) enthält zusätzlich elliptische Konturen; sie deuten die Position des sechstägigen Nachglimmens an, wie es ATCA beobachtete.

Copyright: D. Kaplan (UWM), E. F. Keane (SKAO)

Doch die Wissenschaftler ziehen noch weitere Erkenntnisse aus dem Ereignis vom 18. April 2015: „Unsere Analyse führt uns zu dem Schluss, dass dieser neue Radiostrahlungsausbruch sich nicht wiederholen wird, sondern dass er auf ein verheerendes Ereignis in dieser fernen Galaxie zurückgeht“, erläutert Michael Kramer, Direktor am Max-Planck-Institut für Radioastronomie.

Kramer selbst hat das Profil des Radiosignals analysiert und konnte eine frequenzabhängige Dispersion – also eine Verzögerung des Signals – nachweisen. Diese hängt davon ab, wieviel Materie das Radiosignal auf seinem Weg zur Erde durchlaufen hat. „Bis jetzt war das Dispersionsmaß alles, was wir zur Analyse hatten. Mit der zusätzlichen Entfernungsangabe können wir nun die Materiedichte zwischen dem Ursprungsort und der Erde bestimmen und mit gängigen Modellen der Materieverteilung im Universum vergleichen“, so Ko-Autor Simon Johnston von der australischen Forschungsorganisation CSIRO. „Das ermöglicht uns letztlich, das All zu wiegen, oder zumindest seinen Anteil an normaler Materie.“

Nach dem aktuellen Modell besteht das Universum zu 70 Prozent aus Dunkler Energie, zu 25 Prozent aus Dunkler Materie und zu 5 Prozent aus gewöhnlicher (baryonischer) Materie. Allerdings können Astronomen durch Beobachtungen von Sternen, Galaxien und Wasserstoff nur ungefähr die Hälfte dieser 5 Prozent belegen; der Rest ist nicht unmittelbar sichtbar und wird daher auch als fehlende Materie bezeichnet.

„Die gute Nachricht ist, dass unsere Beobachtungen und das Modell übereinstimmen, und dass wir somit die fehlende Materie gefunden haben“, sagt Evan Keane. „Zum ersten Mal hat ein schneller Radiostrahlungsausbruch eine kosmologische Beobachtung ermöglicht.“ Und Michael Kramer, der die Berechnungen zur Bestimmung der fehlenden Materie vorgenommen hat, ergänzt: „Unsere Resultate zeigen das Potenzial der Radioblitze als neues Werkzeug für die Kosmologie. Was wird erst möglich sein, wenn wir Hunderte dieser Quellen entdeckt haben?“

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