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RADIOASTRONOMIE
Geheimnisvolle Radioblitze am Himmel
Redaktion / Pressemitteilungen der MPI für Radioastronomie und Gravitationsphysik
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5. Juli 2013

Radioblitze mit einer Dauer von nur wenigen Millisekunden geben Astronomen Rätsel auf. Neue Beobachtungen zeigen, dass die Blitze aus großer Entfernung kommen und eigentlich alle zehn Sekunden irgendwo am Himmel zu sehen sein sollten. Könnte es sich bei den Blitzen um den letzten Gruß von sterbenden Sternen handeln?

Radioblitz

Künstlerische Darstellung eines Radioblitzes am Nachthimmel. Die vier Ereignisse wurden mit dem Parkes-Radioteleskop in Australien entdeckt. Bild: Swinburne Astronomy Productions

"Vor sechs Jahren wurde zum ersten Mal überhaupt ein derartiger Strahlungsausbruch im Radiobereich beobachtet. Aber damals konnte sich keiner sicher sein, was das war, oder ob es sich überhaupt um ein kosmisches Signal handelt", erläutert Dan Thornton, Doktorand an der University of Manchester und der Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation (CSIRO) im australischen Sydney. "So haben wir in den letzten vier Jahren damit begonnen, nach weiteren solchen explosiven Radioausbrüchen von kurzer Dauer zu suchen."

Mit Erfolg: In einem jetzt in der Fachzeitschrift Science erschienenen Artikel beschreiben die Wissenschaftler gleich vier weitere Ausbrüche dieser Art, die sie am Himmel der Südhalbkugel beobachtet haben. "Wir können damit jeden Zweifel ausräumen, dass sie echt sind. Und beim am weitesten entfernten Ereignis erreicht uns die Strahlung nach einer Lichtlaufzeit von etwa acht Milliarden Jahren," so Thornton.

Die Ergebnisse basieren auf der Untersuchung eines winzigen Bruchteils des Himmels. Hochgerechnet kann man also vermuten, dass alle zehn Sekunden ein Ereignis dieser Art irgendwo am Himmel gefunden werden könnte. "Die Strahlungsausbrüche sind 10-mal kürzer als ein Blinzeln mit unseren Augen. Mit unseren gegenwärtigen Teleskopen müssen wir schon Glück haben, dass wir zur richtigen Zeit in die richtige Richtung am Himmel blicken", erklärt Michael Kramer, Direktor am Max-Planck-Institut für Radioastronomie (MPIfR) in Bonn und Professor an der University of Manchester. "Sobald wir den ganzen Himmel simultan mit 'Radioaugen' erfassen können, werden wir jeden Tag neue Radioblitze finden."

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Gefunden hat das Forscherteam die vier Radioblitze mit dem CSIRO-64-Meter-Radioteleskop bei Parkes in Australien. Matthew Bailes, Professor an der Swinburne University im australischen Melbourne vermutet, dass es sich bei diesen Strahlungsblitzen am ehesten um heftige Explosionen bei Neutronensternen mit den stärksten bekannten Magnetfeldern handeln könnte. Diese sogenannten Magnetare haben Magnetfelder bis zu 100 Milliarden Tesla, etwa 1000-mal stärker als bei normalen Neutronensternen. "Magnetare können in nur einer Millisekunde mehr Energie abstrahlen als unsere Sonne in 300.000 Jahren und sie sind heiße Kandidaten, um diese Ausbrüche zu erklären", glaubt Bailes.

Doch auch an anderer Stelle hat man sich bereits mit den rätselhaften Blitzen beschäftigt: So schlagen die Astrophysiker Heino Falcke von der Radboud Universiteit Nijmegen und Luciano Rezzolla vom Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik (Albert-Einstein-Institut/AEI) in Potsdam vor, dass es sich bei den Radioblitzen um eine Art Abschiedsgruß von supraschweren rotierenden Neutronensternen handeln könnte, die diese aussenden, bevor sie zu Schwarzen Löchern kollabieren.

Neutronensterne sind die extrem dichten Überreste von Sternen, die nach einer Supernova-Explosion zurückbleiben. Sie haben die Größe einer kleinen Stadt sind aber rund zweimal so massereich wie unsere Sonne. Allerdings kann ein Neutronenstern nicht beliebig schwer sein. Wenn Neutronensterne mit mehr als zwei Sonnenmassen entstehen, sollten sie eigentlich unter ihrem eigenen Gewicht unmittelbar zu einem Schwarzen Loch zusammenstürzen - so die gängige Theorie.

Falcke und Rezzolla glauben, dass einige Sterne ihren endgültigen "Tod" durch schnelle Eigendrehung hinauszögern können. Wie eine Ballerina in einer Pirouette, können sich diese übergewichtigen Neutronensterne durch Zentrifugalkräfte gegen den Zusammenbruch stabilisieren. So könnten sie noch einige Millionen Jahren in einem "halbtoten" Zustand verbringen.

Allerdings schindet der Stern so nur Zeit und kann sein unvermeidliches Schicksal eines endgültigen Kollapses nur hinauszögern. Neutronensterne haben nämlich extrem starke Magnetfelder, die ihre kosmische Umgebung wie gewaltige Rotorblätter durchsetzen. Dieser magnetische Propeller bläst die noch übriggebliebene Materie des ursprünglich explodierten Sterns fort und führt zu einer Abbremsung des noch verbliebenen Neutronensterns.

Während der halbtote Stern altert und langsamer wird, schrumpft er daher unter dem zunehmenden Einfluss seines Gewichts. Schließlich kann er seiner eigenen Schwerkraft nicht länger standhalten und bricht plötzlich unter Abstrahlung eines starken Radioblitzes zu einem Schwarzen Loch zusammen.

Normalerweise würden Astrophysiker jedoch erwarten, dass ein wahres Feuerwerk von Röntgen- und Gammastrahlung den Gravitationskollaps begleitet - eine Strahlung, die bei den neu entdeckten Radioblitzen nicht nachgewiesen wurde. Falcke und Rezzolla erklären dies damit, dass der Neutronensternpropeller seine Umgebung bereits von strahlender Restmaterie gesäubert hat und dass die verbleibende Sternoberfläche schnell vom entstehenden Ereignishorizont des Schwarzen Lochs eingehüllt wird, der jede Strahlung verschluckt.

"Einsteins Relativitätstheorie erlaubt keine Magnetfelder, die durch den Ereignishorizont eines Schwarzen Lochs gehen. Also muss der Neutronenstern diese kurz vor seinem Tod loswerden", erklärt Falcke. "Wenn das Schwarze Loch entsteht, werden die Magnetfeldlinien vom Stern abgeschnitten und reißen wie gespannte Gummibänder. Wir zeigen, dass dieser Prozess tatsächlich die beobachteten gewaltigen Radioblitze erzeugen könnte. Alle anderen normalerweise erwarteten Signale wie Gamma- und Röntgenstrahlen verschwinden einfach hinter dem Ereignishorizont des Schwarzen Lochs."

Die beiden Astronomen haben die Radioblitze "Blitzare" getauft. "Diese schnellen Radioblitze könnten der erste sichtbare Beweis der Geburt Schwarzer Löcher sein, deren Entstehung durch einen intensiven Ausbruch reiner Radiostrahlung begleitet wird. Ein Blitzar ist gleichzeitig der Abschiedsgruß eines sterbenden Neutronensterns und das erste Lebenszeichen eines neugeborenen Schwarzen Lochs.", erklärt Rezzolla. Ihre Theorie beschreiben die Forscher in einem Artikel, der bei der Fachzeitschrift Astronomy & Astrophysics zur Veröffentlichung eingereicht wurde.

Ob die Theorie von Falcke und Rezzolla zutreffend ist oder wie sich die eigentümlichen Radioblitze alternativ erklären lassen könnten, dürften wohl erst weitere Beobachtungen zeigen. Und diese sind geplant: "Wir haben gerade damit begonnen, mit weiteren Radioteleskopen wie unserem 100-Meter-Teleskop in Effelsberg die Suche auf den gesamten Himmel auszudehnen", so David Champion vom MPIfR. "Wir möchten diese Strahlungsausbrüche auch gern in Echtzeit erfassen. Mit zukünftigen Teleskopen wie dem 'Square Kilometre Array' (SKA) werden wir größere Bereiche des Himmels systematisch erfassen und damit noch eine wesentlich größere Anzahl dieser Objekte entdecken."

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siehe auch
Kosmische Strahlung: Rätselhaften Radioblitzen auf der Spur - 19. Mai 2005
Links im WWW
Max-Planck-Institut für Radioastronomie
Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik (Albert-Einstein-Institut)
Preprint des Fachartikels von Falcke & Rezzolla
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