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FAST RADIO BURSTS
Neues zu einem prominenten Strahlungsausbruch
Redaktion / Pressemitteilung des Max-Planck-Instituts für Radioastronomie
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21. April 2021

Die sogenannten Fast Radio Bursts faszinieren die Astronomie schon seit 2007. Jetzt wurden neue Beobachtungen des schnellen Radiostrahlungsausbruchs FRB20180916B vorgestellt, die dessen Ursprung weiter eingrenzen: Die Ausbrüche scheinen aus einem sehr kleinen Bereich nahe der Oberfläche eines Neutronensterns zu stammen, der möglicherweise einen massereichen Stern umkreist.

Effelsberg

Künstlerische Darstellung mit dem Radioteleskop Effelsberg, ausgerichtet auf eine Galaxie in 500 Millionen Lichtjahre Entfernung, aus der die berühmte Strahlungsquelle FRB20180916B schnelle Radioblitze in regelmäßiger Abfolge ausstrahlt. Bild: Daniëlle Futselaar / ASTRON / HST [Großansicht]

Im Jahr 2007 wurde der erste schnelle Radiostrahlungsausbruch ("Fast Radio Burst", FRB) entdeckt. Doch was genau diese Ausbrüche verursacht, ist nach wie vor nicht klar. Seit 2020 vermuten Wissenschaftler einen Zusammenhang mit stark magnetischen Neutronensternen, sogenannten Magnetaren. Einer der bekanntesten schnellen Radiostrahlungsausbrüche ist FRB20180916B. Dieser FRB wurde im Jahr 2018 entdeckt, aber erst im vergangenen Jahr konnte er dank hochaufgelöster Beobachtungen mit dem Europäischen VLBI-Netzwerk (EVN) einer Spiralgalaxie zugeordnet werden. Diese Galaxie ist der Milchstraße ähnlich und befindet sich "nur" 500 Millionen Lichtjahre von uns entfernt.

Der FRB ist der bisher nächstgelegene und hat ein Muster für die Strahlungsausbrüche, das sich alle 16 Tage wiederholt: vier Tage mit Bursts, zwölf Tage mit relativer Ruhe. Diese Vorhersagbarkeit macht ihn zu einem idealen Objekt für die Forschung. Ein Forschungsteam unter der Leitung von Kenzie Nimmo von ASTRON und der Universität Amsterdam) nutzte diese früheren Beobachtungen mit dem europäischen VLBI-Netzwerk von Radioteleskopen, um die Ausbrüche mit der höchstmöglichen Zeitauflösung zu untersuchen. Zu den beteiligten Teleskopen gehören eines der zwölf Westerbork-Teleskope von ASTRON in Drenthe und das 100-Meter-Radioteleskop Effelsberg.

Dabei erfassten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler die sogenannte polarisierte Mikrostruktur der Ausbrüche so detailliert wie nie zuvor. Sie konnten sehen, dass das Ausbruchsmuster von FRB20180916B von Mikrosekunde zu Mikrosekunde variierte. Die logischste Erklärung für diese Variation scheint eine "tanzende" Magnetosphäre zu sein, die einen Neutronenstern umhüllt.

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Wenn die Teleskope des Europäischen VLBI-Netzwerks EVN den Himmel beobachten, senden sie die Daten an das Joint Institute for VLBI ERIC (JIVE) in den Niederlanden, wo sie miteinander kombiniert bzw. korreliert werden. "Die Schlüsselsoftware in diesem Prozess ist der EVN Software Correlator (SFXC). Verschiedene Verbesserungen, die im Laufe der Jahre an dieser Software vorgenommen wurden, haben es den Astronomen ermöglicht, die Bursts mit einer Zeitauflösung zu betrachten, die vorher nicht erreicht werden konnte", erklärt Aard Keimpema vom JIVE-Institut.

Parallel dazu untersuchte ein internationales Forscherteam unter der Leitung von Ziggy Pleunis, ein Absolvent der Universität Amsterdam und jetzt an der McGill-Universität in Montreal, den FRB mit dem europäischen Netzwerk von LOFAR-Radioteleskopen bei den niedrigen Frequenzen, in denen dieses Teleskop arbeitet (110 bis 188 MHz). Die Forschenden fingen 18 Bursts von FRB20180916B ein, was den Niederfrequenzrekord für Radiostrahlungsausbrüche verbessert.

Das Team vermutet, dass der Burst Strahlung bei noch niedrigeren Radiofrequenzen aussendet und werden in naher Zukunft danach suchen. Neben den Rekorden liefern die Beobachtungen aber auch neue Erkenntnisse. Die schwache Radiostrahlung war recht "sauber" und kam später an als die Bursts bei höheren Radiofrequenzen. "Zu verschiedenen Zeiten sehen wir Radiobursts mit unterschiedlichen Radiofrequenzen. Möglicherweise ist der FRB Teil eines Doppelsterns", so Jason Hessels von ASTRON und der Universität Amsterdam. "Wenn das zutrifft, hätten wir zu verschiedenen Zeiten einen unterschiedlichen Blick darauf, wo diese enorm starken Bursts erzeugt werden."

Die jetzt vorgestellten Studien freuen auch Ramesh Karuppusamy vom Max-Planck-Institut für Radioastronomie in Bonn: "Diese Forschungsarbeit unterstreicht die Rolle, die unser Effelsberger Radioteleskop mit seinem großen Durchmesser bei solchen Experimenten spielt – erstens als hochempfindliches Einzelteleskop mit Pulsar-Empfangssystem und zweitens als entscheidende Komponente im Rahmen des europäischen VLBI-Netzwerks."

Die Ergebnisse wurden in den Fachzeitschriften Nature Astronomy und The Astrophysical Journal Letters veröffentlicht.

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Fast Radio Bursts: Neue Rätsel um entfernte Strahlungsausbrüche - 13. Januar 2020
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Kosmische Strahlung: Rätselhaften Radioblitzen auf der Spur - 19. Mai 2005
Links im WWW
Nimmo, K. et al. (2021): Highly polarized microstructure from the repeating FRB 20180916B, Nat Astron, https://doi.org/10.1038/s41550-021-01321-3 (arXiv.org-Preprint)
Pleunis, Z. et al. (2021): LOFAR Detection of 110-188 MHz Emission and Frequency-Dependent Activity from FRB 20180916B, ApJL, zur Veröffentlichung angenommen (arXiv.org-Preprint)
Max-Planck-Institut für Radioastronomie
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