Ein internationales Wissenschaftlerteam unter der Leitung von Forschern der McGill University hat den bisher stärksten Beweis dafür geliefert, dass einige schnelle Radioausbrüche (FRBs) von Neutronensternen stammen – den dichten Überresten massereicher Sterne, die als Supernovae explodierten. Durch die Analyse der Radiosignale einzelner FRBs liefert diese Studie neue Einblicke in diese mysteriösen, millisekundenlangen Radiowellenausbrüche aus dem Weltraum und erweitert unser Verständnis eines der rätselhaftesten Phänomene im Universum.
„Dieses Ergebnis bestätigt lang gehegte Vermutungen über den Zusammenhang zwischen FRBs und Neutronensternen“, sagte Ryan Mckinven, Doktorand am Fachbereich Physik der McGill University und korrespondierender Autor der in Nature veröffentlichten Studie. „Unsere Ergebnisse stellen jedoch auch gängige theoretische Modelle in Frage und liefern Beweise dafür, dass Radioemission viel näher an Neutronensternen auftritt als bisher angenommen.“
FRBs setzen in wenigen Millisekunden so viel Energie frei wie die Sonne an einem ganzen Tag. Wissenschaftler haben seit ihrer Entdeckung im Jahr 2007 Tausende solcher Ausbrüche entdeckt, ihre Ursprünge und Mechanismen sind jedoch noch unklar. Mckinvens Studie mit dem Radioteleskop Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment (CHIME) ergab, dass das Verhalten von FRB-Signalen bemerkenswerte Ähnlichkeiten mit dem von Pulsaren aufweist, einer gut untersuchten Klasse von Radioneutronensternen.
FRB-Signale weisen typischerweise stark polarisierte Eigenschaften auf, was bedeutet, dass die Radiowellen hauptsächlich in einer bestimmten, genau definierten Richtung schwingen. Durch die Untersuchung der Polarisation des FRB-Signals beobachtete Mckinvens Team, dass sich sein Winkel während der 2,5-Millisekunden-Dauer des Ausbruchs dramatisch änderte, was typisch für Pulsare, aber selten bei FRBs ist. Dieses auffällige Merkmal ließ zunächst vermuten, dass das Signal von einem falsch klassifizierten Pulsar in der Milchstraße stammen könnte. Weitere Analysen bestätigten jedoch, dass der FRB aus einer Millionen Lichtjahre entfernten Galaxie stammte.
„Polarisationsmessungen sind eines der wenigen Werkzeuge, die uns zur Verfügung stehen, um diese entfernten Quellen zu erkennen“, erklärt McGinn. „Dieses Ergebnis wird wahrscheinlich Folgestudien zu ähnlichem Verhalten in anderen FRBs anregen und theoretische Bemühungen anregen, Unterschiede in ihren Polarisationssignalen in Einklang zu bringen.“
Diese Forschung unterstreicht den Wert des CHIME-Teleskops in Penticton, British Columbia, das für seine beispiellose Fähigkeit bekannt ist, Tausende von FRBs pro Tag zu erkennen. Die große Datenmenge von CHIME ermöglicht es Wissenschaftlern, einzigartige Signale wie dieses zu identifizieren und so zu einem umfassenden Verständnis von FRBs beizutragen.
„Dies ist ein Schritt näher an der Lösung eines tiefgreifenden kosmischen Rätsels. FRBs gibt es überall, aber ihre wahre Natur bleibt weitgehend unbekannt. Jede Entdeckung, die wir über ihren Ursprung machen, öffnet ein neues Fenster in die Dynamik des Universums.“
In einer Studie zum selben FRB, die in derselben Ausgabe von Nature veröffentlicht wurde, lieferte die leitende MIT-Forscherin Kenzie Nimmo weitere Unterstützung für die Neutronenstern-Vermutung.
„Wir haben herausgefunden, dass dieser FRB ein ‚Funkeln‘ aufweist, ähnlich wie Sterne, die am Nachthimmel funkeln. Die Beobachtung dieses Flackerns deutet darauf hin, dass die Ursprungsregion des FRB sehr klein sein muss. Obwohl der FRB 200 Millionen Lichtjahre entfernt entsteht, haben wir den Emissionspunkt auf eine Größe von weniger als 10.000 Kilometern bestimmt.“ „Diese außergewöhnliche Präzision zeigt, dass der FRB aus der intensiven magnetischen Umgebung um Neutronensterne stammen muss, einer der extremsten Umgebungen im Universum“, sagte Nimmo.
Gemeinsam liefern die von McGinn und Nimmo geleiteten Forschungen starke Beweise dafür, dass dieser und andere FRBs von Neutronensternen stammen.
„Diese Beobachtungen bieten einen seltenen Einblick in das, was wir sehen können“, sagte Aaron Pearlman, Postdoktorand mit Banting-Preis am Fachbereich Physik der McGill University und am Trottier Institute for Space Studies und Co-Autor der von McGinn und Nimmo geleiteten Studie. "
Zusammengestellt von /ScitechDaily