Wissenschaftliches Institut für Weltraumteleskope
Astronomen nutzten das Hubble-Weltraumteleskop, um einen schnellen Radioausbruch auf eine kompakte Gruppe von mindestens sieben Galaxien zurückzuführen.
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Astronomen haben einen der stärksten und am weitesten entfernten schnellen Radioausbrüche, die jemals entdeckt wurden, auf seine ungewöhnliche kosmische Heimat zurückgeführt: eine seltene „klecksartige“ Galaxiengruppe. Die unerwartete Entdeckung könnte mehr Licht auf die Ursachen der mysteriösen Radiowellenausbrüche werfen, die Wissenschaftlern seit Jahren Rätsel aufgeben.
Das intensive Signal mit der Bezeichnung FRB 20220610A wurde erstmals am 10. Juni 2022 entdeckt und legte 8 Milliarden Lichtjahre zurück, um die Erde zu erreichen. Ein Lichtjahr ist die Distanz, die Licht in einem Jahr zurücklegt, also 5,88 Billionen Meilen (9,46 Billionen Kilometer).
Fast Radio Bursts (FRBs) sind intensive, millisekundenlange Ausbrüche von Radiowellen unbekannter Herkunft. Der erste FRB wurde 2007 entdeckt und seitdem wurden Hunderte dieser schnellen, kosmischen Blitze entdeckt, die von entfernten Punkten im Universum ausgehen.
Dieser besonders schnelle Funkausbruch dauerte weniger als eine Millisekunde, war aber viermal energiereicher als zuvor entdeckte FRBs. Laut einer im Oktober veröffentlichten ersten Studie hat der Ausbruch im Laufe von 30 Jahren das Äquivalent der Energieemissionen unserer Sonne freigesetzt.
Viele FRBs senden superhelle Radiowellen aus, die höchstens einige Millisekunden dauern, bevor sie verschwinden, was ihre Beobachtung erschwert.
Radioteleskope haben sich bei der Verfolgung der Bahnen der schnellen kosmischen Blitze als hilfreich erwiesen. Daher verwendeten die Forscher das Radioteleskop Australian Square Kilometre Array Pathfinder (ASKAP) in Westaustralien und das Very Large Telescope des European Southern Observatory in Chile, um den Ursprung des rätselhaften Ausbruchs zu bestimmen .
Die Beobachtungen führten die Wissenschaftler zu einem riesigen Himmelsklumpen, von dem zunächst angenommen wurde, dass er eine einzelne unregelmäßige Galaxie oder eine Gruppe von drei interagierenden Galaxien sei.
Nun haben Astronomen mithilfe von Bildern des Hubble-Weltraumteleskops enthüllt, dass der schnelle Radioausbruch von einer Gruppe von mindestens sieben Galaxien stammte, die so nahe beieinander liegen, dass sie alle in die Milchstraßengalaxie passen könnten.
Die Ergebnisse wurden am Dienstag auf der 243. Tagung der American Astronomical Society in New Orleans vorgestellt.
Die Galaxien in der Gruppe scheinen zu interagieren und könnten sich sogar im Prozess der Verschmelzung befinden, was den Forschern zufolge den schnellen Radioausbruch ausgelöst haben könnte.
„Ohne die Bildgebung des Hubble wäre es immer noch ein Rätsel, ob dieser FRB aus einer monolithischen Galaxie oder aus irgendeinem interagierenden System stammt“, sagte die Hauptautorin der Studie, Alexa Gordon, Doktorandin der Astronomie am Weinberg College of Arts der Northwestern University und Wissenschaften, in einer Erklärung.
„Es sind diese Art von Umgebungen – diese seltsamen –, die uns zu einem besseren Verständnis des Geheimnisses der FRBs führen.“
Die galaktische Gruppe, bekannt als kompakte Gruppe, sei außergewöhnlich und ein Beispiel für die „dichtesten Strukturen im Galaxienmaßstab, die wir kennen“, sagte der Co-Autor der Studie, Wen-fai Fong, außerordentlicher Professor für Physik und Astronomie an der Northwestern University und Gordons Berater.
Wenn die Galaxien interagieren, könnten sie Ausbrüche der Sternentstehung auslösen, die mit dem Ausbruch in Zusammenhang stehen könnten, sagte Gordon.
Schnelle Radioausbrüche wurden größtenteils auf isolierte Galaxien zurückgeführt, aber Astronomen haben sie auch in Kugelsternhaufen und mittlerweile in einer kompakten Gruppe gefunden, sagte Gordon.
„Wir müssen einfach immer mehr dieser FRBs finden, sowohl in der Nähe als auch in der Ferne und in all diesen unterschiedlichen Umgebungen“, sagte sie.
Seit ihrer ersten Entdeckung vor etwa zwei Jahrzehnten wurden fast 1.000 schnelle Radioausbrüche entdeckt, aber die Astronomen sind sich noch nicht darüber im Klaren, was die Ausbrüche verursacht.
Viele sind sich jedoch einig, dass wahrscheinlich kompakte Objekte wie Schwarze Löcher oder Neutronensterne, die dichten Überreste explodierter Sterne, beteiligt sind. Jüngsten Untersuchungen zufolge könnten Magnetare oder stark magnetisierte Sterne die Hauptursache für schnelle Radioausbrüche sein.
Zu verstehen, woher schnelle Radioausbrüche kommen, könnte Astronomen helfen, mehr über die zugrunde liegende Ursache herauszufinden, die sie durch das Universum strömen lässt.
„Trotz Hunderter bisher entdeckter FRB-Ereignisse konnte nur ein Bruchteil davon auf ihre Wirtsgalaxien zurückgeführt werden“, sagte der Co-Autor der Studie, Yuxin Vic Dong, in einer Erklärung. „Innerhalb dieses kleinen Bruchteils stammten nur wenige aus einer dichten galaktischen Umgebung, aber in einer so kompakten Gruppe wurde noch nie jemand gesehen.“ Sein Geburtsort ist also wirklich selten.“ Dong ist wissenschaftlicher Mitarbeiter der National Science Foundation und Doktorand der Astronomie in Fongs Labor an der Northwestern University.
Weitere Erkenntnisse über schnelle Funkausbrüche könnten auch zu Enthüllungen über die Natur des Universums führen. Während die Ausbrüche Milliarden von Jahren durch den Weltraum wandern, interagieren sie mit kosmischer Materie.
„Insbesondere Funkwellen reagieren empfindlich auf jegliches dazwischenliegende Material entlang der Sichtlinie – vom FRB-Standort bis zu uns“, sagte Fong. „Das bedeutet, dass die Wellen durch jede Materialwolke rund um den FRB-Standort, durch seine Wirtsgalaxie, durch das Universum und schließlich durch die Milchstraße wandern müssen.“ Anhand einer Zeitverzögerung im FRB-Signal selbst können wir die Summe all dieser Beiträge messen.“
Astronomen erwarten in Zukunft immer empfindlichere Methoden zur Erkennung schneller Funkausbrüche, die dazu führen könnten, dass mehr davon in größeren Entfernungen entdeckt werden, sagte Gordon.
„Letztendlich versuchen wir, die Fragen zu beantworten: Was verursacht sie? Was sind ihre Vorfahren und woher stammen sie? „Die Hubble-Beobachtungen bieten einen spektakulären Einblick in die überraschenden Umgebungen, die zu diesen mysteriösen Ereignissen führen“, sagte Fong.