In einer nicht allzu weit entfernten Galaxie haben Astronomen eine überraschende Quelle eines mysteriösen, schnellen Funksignals ausfindig gemacht.
Das Signal, ein sich wiederholender schneller Radioausbruch oder FRB, wurde über mehrere Monate im Jahr 2021 beobachtet, was es Astronomen ermöglichte, seine Position auf einen Kugelsternhaufen – einen engen, kugelförmigen Sternhaufen – in M81, einer massiven Spiralgalaxie mit 12 Millionen Licht zu lokalisieren. Jahre entfernt. Die Ergebnisse, veröffentlicht am 23. Februar in Naturstellen die Annahmen der Astronomen darüber in Frage, welche Objekte FRBs erzeugen.
„Das ist eine sehr revolutionäre Entdeckung“, sagt Bing Zhang, ein Astronom an der University of Nevada in Las Vegas, der nicht an der Studie beteiligt war. „Es ist aufregend, einen FRB aus einem Kugelsternhaufen zu sehen. Das ist nicht der Lieblingsort, den sich die Leute vorgestellt haben.“
Seit ihrer Entdeckung im Jahr 2007 (SN: 25.07.14). Aber im Jahr 2020 wurde ein FRB in unserer eigenen Galaxie gesehen, der Wissenschaftlern dabei half, festzustellen, dass eine Quelle Magnetare sein müssen – junge, hochmagnetisierte Neutronensterne mit Magnetfeldern, die Billionen Mal so stark sind wie die der Erde (SN: 04.06.20).
Die neuen Erkenntnisse sind überraschend, weil Kugelsternhaufen nur alte Sterne beherbergen – einige der ältesten im Universum. Magnetare hingegen sind junge, übrig gebliebene dichte Kerne, die typischerweise aus dem Tod kurzlebiger massereicher Sterne entstehen. Es wird angenommen, dass die magnetisierten Kerne nach etwa 10.000 Jahren die zur Herstellung von FRBs benötigte Energie verlieren. Kugelsternhaufen, deren Sterne im Durchschnitt viele Milliarden Jahre alt sind, sind viel zu alt, um einen ausreichend jungen Sterntod zu haben, um diese Art von Magnetaren zu erzeugen.
Um den FRB zu lokalisieren, nutzten der Astronom Franz Kirsten und Kollegen ein Netz von 11 Radioteleskopen, die über Europa und Asien verteilt waren, um fünf Ausbrüche aus derselben Quelle einzufangen. Durch die Kombination der Radiobeobachtungen konnten die Astronomen den Ursprung des Signals eingrenzen und fanden heraus, dass es mit ziemlicher Sicherheit aus einem Kugelsternhaufen stammte.
„Dies ist eine sehr aufregende Entdeckung, weil sie völlig unerwartet kam“, sagt Kirsten von ASTRON, dem niederländischen Institut für Radioastronomie, das am Onsala Space Observatory in Schweden ansässig ist.
Der neue FRB könnte immer noch von einem Magnetar verursacht werden, schlägt das Team vor, aber einer, der sich auf andere Weise gebildet hat, beispielsweise aus alten Sternen, die in Kugelsternhaufen üblich sind. Dieser Magnetar könnte beispielsweise aus einem verbliebenen Sternkern, bekannt als Weißer Zwerg, entstanden sein, der zu viel Material von einem Begleitstern gesammelt hatte, wodurch dieser kollabierte.
“Das ist ein [magnetar] Formationskanal, der vorhergesagt wurde, aber schwer zu sehen ist“, sagt Kirsten. „Niemand hat ein solches Ereignis tatsächlich gesehen.“
Alternativ könnte der Magnetar auch aus der Verschmelzung zweier Sterne – etwa eines Paares Weißer Zwerge, eines Paares Neutronensterne oder je einer – in enger Umlaufbahn umeinander entstanden sein, aber dieses Szenario ist weniger wahrscheinlich, sagt Kirsten. Es ist auch möglich, dass die FRB-Quelle überhaupt kein Magnetar ist, sondern ein sehr energiereicher Millisekundenpulsar, der ebenfalls eine Art Neutronenstern ist, der in einem Kugelsternhaufen gefunden werden könnte, aber einer, der ein schwächeres Magnetfeld hat.
Bisher wurden nur wenige FRB-Quellen genau lokalisiert, und ihre Standorte befinden sich alle in oder in der Nähe von Sternentstehungsgebieten in Galaxien. Neben der Hinzufügung einer neuen Quelle für FRBs deuten die Ergebnisse darauf hin, dass Magnetare, die aus etwas anderem als dem Tod junger Sterne entstanden sind, häufiger vorkommen als erwartet.