23.10.2023

Astronomen entdecken bisher fernsten schnellen Radioblitz

Extragalaktische Radioausbrüche helfen bei der Suche nach fehlender Materie.

Ein internationales Team hat einen fernen Ausbruch kosmischer Radiowellen entdeckt, der weniger als eine Millisekunde dauerte. Dieser schnelle Radioblitz ist der bisher fernste, der je registriert wurde. Seine Quelle wurde mit dem Very Large Telescope der Europäischen Südsternwarte ESO in einer Galaxie lokalisiert, die so weit entfernt ist, dass ihr Licht acht Milliarden Jahre gebraucht hat, um uns zu erreichen. Der Radioblitz ist auch einer der energiereichsten, die je beobachtet wurden: In einem winzigen Bruchteil einer Sekunde gab er die äquivalente Energiemenge von dreißig Jahren der Gesamtemission unserer Sonne frei. Die Entdeckung des Ausbruchs FRB 20220610A wurde im Juni des letzten Jahres vom ASKAP-Radioteleskop in Australien gemacht und übertraf den bisherigen Distanzrekord des Teams um fünfzig Prozent.

Abb.: Künstlerische Darstellung des rekordverdächtig schnellen Radioausbruchs.
Abb.: Künstlerische Darstellung des rekordverdächtig schnellen Radioausbruchs.
Quelle: M. Kornmesser, ESO

„Mit dem Antennenfeld von ASKAP konnten wir genau bestimmen, woher der Ausbruch kam“, sagt Stuart Ryder, Astronom von der Macquarie University in Australien. „Dann haben wir das VLT in Chile verwendet, um nach der Quellgalaxie zu suchen, und festgestellt, dass sie weiter entfernt ist als jede andere bisher gefundene Radioblitz-Quelle und wahrscheinlich innerhalb einer kleinen Gruppe verschmelzender Galaxien liegt.“ Die Entdeckung bestätigt, dass schnelle Radioblitze dazu verwendet werden können, fehlende Materie zwischen Galaxien zu messen.

Aktuelle Methoden zur Schätzung der Masse des Universums liefern widersprüchliche Antworten und stellen das Standardmodell der Kosmologie infrage. „Wenn wir die Menge an normaler Materie im Universum zählen – den Atomen, aus denen wir alle bestehen – stellen wir fest, dass mehr als die Hälfte von dem, was heute vorhanden sein sollte, fehlt“, sagt Ryan Shannon von der Swinburne University of Technology in Australien. „Wir vermuten, dass sich die fehlende Materie im Raum zwischen den Galaxien verbirgt, aber sie ist vielleicht so heiß und diffus, dass sie mit üblichen Techniken nicht sichtbar ist. Schnelle Radioblitze erkennen dieses ionisierte Material. Selbst in einem nahezu perfekt leeren Raum können sie alle Elektronen sehen, und das ermöglicht es uns, zu messen, wie viel Materie zwischen den Galaxien ist.“

Das Auffinden entfernter schneller Radioblitze ist entscheidend für die genaue Messung der fehlenden Materie des Universums, wie der australische Astronom Jean-Pierre Macquart 2020 nachgewiesen hat. „Macquart hat gezeigt, dass je weiter ein schneller Radioblitz entfernt ist, desto mehr diffuse Gase er zwischen den Galaxien nachweisen kann. Das wird jetzt als Macquart-Beziehung bezeichnet. Einige kürzlich aufgetretene schnelle Radioblitze schienen diese Beziehung zu brechen. Unsere Messungen bestätigen, dass die Macquart-Beziehung bis über die Hälfte des bekannten Universums hinausreicht“, sagt Ryder.

„Während wir immer noch nicht wissen, was diese massiven Ausbrüche von Energie verursacht, bestätigt die Studie, dass schnelle Radioblitze häufige Ereignisse im Kosmos sind und dass wir sie verwenden können, um Materie zwischen Galaxien zu erkennen und die Struktur des Universums besser zu verstehen“, betont Shannon.

Das Ergebnis stellt die Grenze dessen dar, was heute mit Teleskopen erreicht werden kann, obwohl Astronomen in Kürze über Mittel verfügen werden, um noch weiter entfernte Ausbrüche zu erkennen, ihre Quellgalaxien zu bestimmen und die fehlende Materie des Universums zu messen. Das internationale Square Kilometre Array Observatory baut derzeit zwei Radioteleskope in Südafrika und Australien, die Tausende von schnellen Radioblitzen aufspüren können, einschließlich sehr entfernter, für die aktuelle Einrichtungen blind sind. Das Extremely Large Telescope der ESO, ein 39-Meter-Teleskop im Bau in der chilenischen Atacama-Wüste, wird eines der wenigen Teleskope sein, das in der Lage ist, die Quellgalaxien von Ausbrüchen noch weiter entfernt als FRB 20220610A zu studieren.

MPIE / RK


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