Erstmals periodischer Radioblitzer entdeckt

Sie sorgen unter Astrophysikern seit ihrer Entdeckung 2007 für Kopf­zerbrechen: Fast Radio Bursts – schnelle Radioausbrüche – dauern nur wenige Milli­sekunden an und erscheinen völlig unberechenbar am Himmel. Aufgrund ihrer gleichmäßigen Verteilung am Himmel und der Dispersion der Radio­pulse wurde rasch klar, dass sich die Quellen dieser Strahlungs­ausbrüche in kosmologischer Entfernung befinden müssen und damit als Ursache nur sehr energiereiche Ereignisse infrage kommen. Zunächst favorisierten die Wissenschaftler kataklysmische Ereignisse wie Supernovae oder die Kollision von Neutronen­sternen.
 

Doch 2016 berichteten Laura Spitler vom MPI für Radioastronomie und ihre Kollegen von der Entdeckung eines Wiederholungtäters: Die Beobachtungen des Teams zeigten zehn weitere Ausbrüche eines 2012 nachgewiesenen Fast Radio Bursts. Das bedeutete zwangsläufig das Aus für alle Erklärungs­modelle, bei denen die ursprüngliche Strahlungsquelle zerstört wurde. So rückten in den vergangenen Jahren Szenarien um Neutronensterne mit starken Magnetfeldern ins Zentrum der Erklärungs­versuche – insgesamt 51 unterschiedliche theoretische Modelle finden sich bislang in der Fachliteratur.

Doch möglicherweise müssen die Theoretiker noch einmal von vorn anfangen: Dongzi Li von der University of Toronto und ihre Kollegen vom „Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment Fast Radio Burst Project“ CHIME/FRB berichten jetzt von der Entdeckung eines Radio­blitzers, der sich nicht nur wiederholt, sondern der periodisch aufleuchtet. CHIME ist ein Spezial­teleskop in der kanadischen Provinz British Columbia zur Erstellung einer dreidimensionalen Karte der Wasserstoff­dichte im Universum, das seit 2017 in Betrieb ist. Aufgrund seiner Bauweise und des von ihm erfassten Frequenzbereichs der Radio­strahlung erwies es sich jedoch zusätzlich als hervorragender Detektor für die Radioblitze. 

Inzwischen wurden mit CHIME acht „Repeater“ entdeckt, also FRBs, die wiederholt aufblitzen. Eine dieser Quellen, FRB 180916, leuchtete im Zeitraum vom September 2018 bis Februar 2020 sogar 38 Mal auf. Mehr noch: Die Blitze scheinen regelmäßig mit einer Periode von etwa 16,35 Tagen aufzutreten. Keines der bisherigen Modelle für die Radioblitze sagt eine Periodizität vorher – und entsprechend bietet auch keines dieser Modelle einen Ansatz, um die beobachtete Regel­mäßigkeit der Radioblitze von FRB 180916 zu erklären.

Der Nachweis einer Periode im Bereich von Tagen ist bei astronomischen Objekten allerdings keine triviale Aufgabe. So kann es etwa durch die Regelmäßigkeit der Beobachtungen zu vorgetäuschten Periodizitäten kommen. Das CHIME-Team versuchte, diesen Fallstricken zu entgehen, indem es mehrere unter­schiedliche statistische Verfahren verwendete und zudem zufällig ausgewählte Radiopulse des Pulsars B2319+60 als Kontroll­daten auf die gleiche Wiese ausgewertet hat. Die Wahrscheinlichkeit dafür, dass zufällige Daten die gefundene Periodizität vortäuschen, betrage lediglich 1 zu 10 Millionen, erklären Li und ihre Kollegen. Allerdings treten die Blitze nicht streng regelmäßig auf: Sie liegen jeweils in einer Spanne von fünf Tagen um den erwarteten Zeitpunkt, wobei etwa die Hälfte in ein wesentlich engeres Fenster von 0,6 Tagen fällt.

Was also könnte die Ursache für die Radioblitze von FRB 180916 sein? Li und ihre Kollegen diskutieren selbst ein paar Vorschläge, darunter einen extrem langsam rotierenden magnetischen Neutronen­stern, sowie den periodischen Einfluss eines zweiten Sterns auf die Radio­strahlung eines Neutronen­sterns. Doch alle diese Ansätze werfen neue Probleme auf und können die Beobachtungen nicht vollständig erklären. Vorerst setzt das CHIME-Team darauf, dass Radio­astronomen in aller Welt FRB 180916 jetzt auch mit anderen Teleskopen überwachen, um die Regelmäßigkeit der Radio­blitze unabhängig zu bestätigen. Und dann gelte es, die wichtigste Frage zu klären: Ob FRB 180916 eine Ausnahme ist oder ob vielleicht alle wiederholt aufleuchtenden Radioblitze derartige Periodizitäten aufweisen – die bislang nur durch die Unregelmäßigkeit der Beobachtungen noch nicht entdeckt worden sind.

Rainer Kayser
 

Weitere Infos

• Originalveröffentlichung
  The CHIME/FRB Collaboration: Periodic activity from a fast radio burst source, Nature, online 17. Juni 2020; DOI: 10.1038/s41586-020-2398-2
• CHIME – Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment
• Dunlap Institute for Astronomy and Astrophysics, University of Toronto, Toronto, Kanada

Weitere Beiträge

• L. G. Spitler et al.: A Repeating Fast Radio Burst, Nature 531, 202 (2016); DOI: 10.1038/nature17168

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