Astronomie kann in gewisser Weise ein bisschen wie das klassische Brettspiel Clue sein. Wissenschaftler erforschen eine weitläufige, aber letztendlich eingeschlossene Welt, sammeln Informationen und testen Theorien über ein großes Mysterium. Sie können nicht jede Ecke abdecken, aber mit der richtigen Kombination aus Strategie und Glück können Sie genügend Hinweise sammeln, um die ordentliche Antwort – wer, wo und wie – in einem kleinen gelben Umschlag in der Mitte zu erraten es alles.
Nur statt einem fiktiven Killer versuchen Astronomen, die Quelle seltsamer Blitze von Funksignalen aufzuspüren, die aus den Tiefen des Weltraums die Erde erreichen.
Wissenschaftler haben in den letzten 15 Jahren Hunderte solcher Blitze entdeckt, die als Fast Radio Bursts (FRBs) bekannt sind. Die Signale sind intensive und flüchtige Dinge. Sie kommen aus allen Richtungen des Nachthimmels und schleichen sich an unsere Teleskope heran. Die meisten sind Einzelstücke, die man nie wieder sieht. Ein paar „sich wiederholende FRBs“ sind mehr als einmal aufgetaucht. Astronomen haben so viele Beweise wie möglich gesammelt und die ungefähren Ursprünge von FRBs in der riesigen Villa unseres Universums verfolgt. Fast alle von ihnen stammen aus fernen Galaxien, während bisher nur eine irgendwo in unserer eigenen Milchstraße entstanden ist. Aber Astronomen haben immer noch nicht herausgefunden, wer die Einheit ist oder wie; Sie wissen nicht genau, welche Art von astrophysikalischen Objekten diese starken Emissionen von Radiowellen erzeugen.
Aber Astronomen haben einen neuen, verlockenden Hinweis gefunden.
Ein Forscherteam hat einen neuen FRB aus einer Galaxie entdeckt, die mehrere Milliarden Lichtjahre von der Erde entfernt ist, und dieser hier ist seltsamer als alle anderen. Die meisten Ausbrüche dauern nur wenige Millisekunden und pulsieren mit einer solchen Intensität, dass sie so hell leuchten wie Galaxien, bevor sie verschwinden. Aber diese Emission von Radiowellen dauerte etwa 1.000-mal länger: ganze drei Sekunden. Und das Signal selbst hatte etwas Ungewöhnliches. Astronomen entdeckten innerhalb des Drei-Sekunden-Ausbruchs kleine Pulse, die etwa alle 0,2 Sekunden ihren Höhepunkt erreichten. Die Forscher hatten zuvor eine FRB-Quelle entdeckt, die einem erkennbaren Muster folgte und mehrere Tage lang Millisekunden langes Flackern erzeugte, bevor sie sich beruhigte und dann wieder anfing. Aber die Blitze selbst waren zufällig. Dies war das erste Mal, dass das Signal selbst einen so präzisen Rhythmus aufwies.
„In der FRB-Welt ist das sicherlich eine große Neuigkeit“, sagte mir Sarah Burke-Spolaor, eine Astronomin an der West Virginia University, die FRBs studiert und nicht an der neuen Entdeckung beteiligt war. „Die Hauptfrage, der wir uns bei FRB noch stellen, lautet: Was macht sie aus? Eine strenge Periodizität wie diese wäre wichtig.“
Die Existenz eines solchen Musters unterstützt die zunehmenden Beweise dafür, dass der Schuldige hinter FRBs ein Neutronenstern ist, der übrig gebliebene Kern eines einst riesigen Sterns, der seinen Treibstoff durchgebrannt hat. Professor Plum könnte ein Pulsar sein, eine Art Neutronenstern, der schnell rotiert und Strahlungsstrahlen von seinen Polen aussendet. Oder Miss Scarlet könnte ein Magnetar sein, eine andere Art von Neutronenstern, der für seine starken Magnetfelder bekannt ist. „Es ist sehr schwierig, eine solche natürliche Uhr zu konstruieren, aber Pulsare sind die einzigen bekannten emittierenden Objekte mit genügend Impuls, um sich so zu verhalten“, sagte Burke-Spolaor.
Die Forscher hinter der Entdeckung hatten nicht genug, um den FRB definitiv einem Pulsar zuzuordnen, sagte mir Shami Chatterjee, Astrophysiker an der Cornell University und Co-Autor der neuen Forschung. Sie haben auch keine gute Erklärung dafür, warum dieses Signal so intensiv war. Vielleicht verstärkten unsichtbare Gravitationskräfte die Emissionen eines Pulsars, als er auf uns zukam, und ließen sie für Radioteleskope heller erscheinen. Oder vielleicht erfährt ein Magnetar eine riesige Flare. Die neueste Entdeckung weist einige Ähnlichkeiten mit den Radioemissionen von Pulsaren und Magnetaren auf, die in unserer eigenen Milchstraßengalaxie gefunden wurden, aber das seltsame neue Signal scheint, nun ja, seltsamer. „Das Ganze ist einfach sehr eigenartig“, sagte Chatterjee.
Um diese Zeit denken Sie vielleicht, Okay, Astronomen haben also ihre Vermutungen darüber, was für FRBs verantwortlich ist, aber sie haben den Fall nicht gelöst. Fügen Sie die Entdeckung eines überraschend klaren Musters hinzu, und Sie fragen sich vielleicht: Könnten es Aliens sein? Entschuldige Nein. „Periodische Signale sind sehr, sehr häufig von normalen astronomischen Quellen“, sagte mir Sofia Sheikh, eine Astronomin am SETI-Institut, die an der Suche nach Anzeichen fortschrittlicher Technologie jenseits der Erde arbeitet. Zu diesen Quellen gehören Pulsare und Magnetare. „Wenn die Quelle die Ziffern von Pi oder die Fibonacci-Folge oder so etwas ausgeben würde, dann wäre es eine SETI-Geschichte“, sagte Sheikh.
Wenn Pulsare tatsächlich FRBs produzieren können, können Astronomen diese Blitze untersuchen, um ihnen zu helfen, andere kosmische Rätsel zu lösen. Wissenschaftler haben die Rhythmen weniger mysteriöser Pulsare in der Milchstraße bereits als eine Art astrophysikalische Uhr verwendet, die es ihnen ermöglichte, so verschiedene Aufgaben zu erledigen, wie die Masse des Jupiter zu messen, die Eigenschaften des Raums zwischen Sternen zu untersuchen und sogar einen Exoplaneten zu entdecken von Diamanten, sagte Burke-Spolaor. Im Fall des Diamantplaneten, der ebenfalls mit einem ungewöhnlichen Signal begann, summierten sich die Hinweise schnell: Als Astronomen eine faszinierende Variation in den Radioemissionen eines 4.000 Lichtjahre entfernten Pulsars bemerkten, erkannten sie, dass die beste Erklärung die Anwesenheit war eines nahen Planeten. Der Planet bestand laut ihrer Analyse hauptsächlich aus Kohlenstoff und Sauerstoff und war dicht genug, um sich zu einer Diamantenwelt zu kristallisieren.
Astronomen hoffen, dass sie bei ihrer Suche nach unseren kosmischen Grundlagen auf weitere FRBs wie diese stoßen werden. Das kanadische Teleskop, das diesen Ausbruch entdeckte, hält ständig nach weiteren Ausschau, und zukünftige Observatorien könnten jeden Monat Tausende von ihnen entdecken. „Jeder Schritt auf dem Weg zu FRBs, jede Antwort, die wir erhalten haben, bringt so viele weitere Fragen mit sich“, sagte Burke-Spolaor. „Diese Erkennung tut dasselbe.“ Astronomen haben bisher nur nach FRBs gesucht, die nur wenige Millisekunden dauern, weil sie nicht glaubten, dass die Blitze viel länger dauern könnten, und es ist möglich, dass „uns ein Haufen FRBs fehlt, die Sekunden lang sind“, so Vikram Ravi, ein Astronom am Caltech, der nicht an der neuen Forschung beteiligt war, aber FRBs untersucht, erzählte es mir. Die Geschichte der FRBs ist ein langes Spiel, und Wissenschaftler wissen jetzt, dass sie mit plötzlichen Wendungen rechnen müssen. Die geheime Hülle bleibt ungeöffnet, aber Astronomen haben noch viele kosmische Räume zu durchsuchen, und jede Wendung verspricht, einen neuen Hinweis zu enthüllen.