Mysteriöses Objekt wartet fast eine Stunde zwischen Radioblitzen

Vor etwa einem Jahr gaben Astronomen bekannt, dass sie ein Objekt beobachtet hätten, das eigentlich nicht existieren dürfte. Wie ein Pulsar sendete es regelmäßig Radiostrahlung aus. Doch anders als bei einem Pulsar lagen zwischen diesen Ausbrüchen mehr als 20 Minuten. Wenn die 22-minütige Lücke zwischen den Ausbrüchen die Rotationsperiode des Objekts darstellt, dann rotiert es zu langsam, um mit irgendeinem bekannten Mechanismus Radiostrahlung zu erzeugen.

Nun sind einige Mitglieder des gleichen Teams (zusammen mit neuen Mitarbeitern) zurück und haben etwas entdeckt, das sich, wenn überhaupt, noch seltsamer verhält. Die neue Quelle der Radioblitze, ASKAP J193505.1+214841.0, braucht fast eine Stunde zwischen den Blitzen. Und sie scheint drei verschiedene Einstellungen zu haben, wobei sie manchmal schwächere Blitze erzeugt und manchmal ganz auslässt. Während die Forscher vermuten, dass auch dieser wie Pulsare von einem Neutronenstern angetrieben wird, ist nicht einmal klar, ob es sich um dieselbe Objektklasse wie bei ihrer früheren Entdeckung handelt.

Wie Pulsare pulsieren

Im Gegensatz zur Überschrift pulsieren Pulsare nicht wirklich. Neutronensterne können die Illusion erzeugen, indem sie Magnetpole haben, die nicht mit ihren Rotationspolen übereinstimmen. Die Magnetpole sind eine Quelle konstanter Radiostrahlung, aber während der Neutronenstern rotiert, fegen die Emissionen des Magnetpols durch den Weltraum, ähnlich wie das Licht eines rotierenden Leuchtturms. Wenn die Erde zufällig in diese Bewegung verwickelt wird, scheint der Neutronenstern während seiner Rotation zu blinken.

Die Rotation des Sterns ist auch für die Erzeugung von Radioemissionen selbst erforderlich. Wenn sich der Neutronenstern zu langsam dreht, ist sein Magnetfeld nicht stark genug, um Radioemissionen zu erzeugen. Man geht daher davon aus, dass sich ein Pulsar, wenn seine Rotation ausreichend verlangsamt wird (wodurch seine Pulse zu lange auseinander liegen), einfach abschaltet und wir keine Radioemissionen mehr von diesem Objekt beobachten können.

Wir haben keine genaue Vorstellung davon, wie lange die Zeit zwischen den Pulsen sein kann, bevor ein Pulsar erlischt. Aber wir wissen, dass es weit weniger als 22 Minuten sein wird.

Deshalb war die Entdeckung von 2023 so merkwürdig. Das Objekt, GPM J1839–10, benötigte nicht nur eine lange Zeitspanne zwischen den Pulsen, sondern Archivbilder zeigten auch, dass es seit mindestens 35 Jahren immer wieder pulsierte.

Um herauszufinden, was vor sich geht, haben wir eigentlich zwei Möglichkeiten. Die eine besteht darin, mehr und bessere Beobachtungen der uns bekannten Quelle durchzuführen. Die zweite besteht darin, weitere Beispiele für ähnliches Verhalten zu finden. Es besteht die Möglichkeit, dass wir jetzt ein zweites Objekt wie dieses haben, obwohl es genügend Unterschiede gibt, sodass es nicht ganz klar ist.

Ein rätselhafter Fund

Das Objekt ASKAPJ193505.1+214841.0 wurde zufällig entdeckt, als das Australian Square Kilometre Array Pathfinder-Teleskop zur Beobachtung des Gebiets eingesetzt wurde, nachdem dort ein Gammastrahlenausbruch festgestellt worden war. Es nahm einen hellen Radioausbruch im gleichen Sichtfeld auf, der jedoch nichts mit dem Gammastrahlenausbruch zu tun hatte. Bei späteren Beobachtungen tauchten weitere Radioausbrüche auf, ebenso wie einige weitaus schwächere Ausbrüche. Bei einer Suche in den Archiven des Teleskops wurde ebenfalls ein schwächerer Ausbruch vom gleichen Ort entdeckt.

Das Team überprüfte den zeitlichen Ablauf der Radioblitze und fand heraus, dass diese durch ein Objekt erklärt werden konnten, das alle 54 Minuten Blitze aussendete, die zwischen 10 Sekunden und knapp einer Minute dauerten. Die Überprüfung zusätzlicher Beobachtungen zeigte jedoch, dass es häufig Fälle gab, in denen ein 54-minütiger Zeitraum nicht mit einem Radioblitz endete, was darauf schließen lässt, dass die Quelle manchmal ganz auf Radioemissionen verzichtete.

Noch merkwürdiger ist, dass die Photonen in den starken und schwachen Ausbrüchen offenbar unterschiedliche Polarisationen hatten. Diese Unterschiede sind auf die Magnetfelder zurückzuführen, die dort vorhanden sind, wo die Ausbrüche entstehen. Dies legt nahe, dass sich die beiden Arten von Ausbrüchen nicht nur in ihrer Gesamtenergie unterscheiden, sondern auch darin, dass das Objekt, das sie erzeugt, ein anderes Magnetfeld hat.

Die Forscher vermuten daher, dass das Objekt drei Modi hat: starke Pulse, schwache Pulse und einen Off-Modus, obwohl sie nicht ausschließen können, dass der Off-Modus schwache Radiosignale erzeugt, die unterhalb der Nachweisfähigkeit der von uns verwendeten Teleskope liegen. Nach etwa acht Monaten sporadischer Beobachtungen ist kein erkennbares Muster bei den Ausbrüchen erkennbar.

Was ist dieses Ding?

Untersuchungen bei anderen Wellenlängen deuten darauf hin, dass sich in der Nähe des mysteriösen Objekts ein Magnetar und ein Supernovaüberrest befinden, allerdings nicht an derselben Stelle. An diesem Punkt am Himmel befindet sich auch ein nahegelegener Brauner Zwerg, aber es besteht der starke Verdacht, dass es sich dabei nur um eine zufällige Überlappung handelt. Nichts davon sagt uns also mehr darüber, was diese unregelmäßigen Ausbrüche verursacht.

Wie bei dem früheren Fund gibt es auch für die ASKAP-Quelle zwei mögliche Erklärungen. Eine davon ist ein Neutronenstern, der trotz seiner extrem langsamen Rotation immer noch Radiofrequenzstrahlung von seinen Polen aussendet. Die zweite ist ein Weißer Zwerg, der zwar eine angemessene Rotationsperiode, aber ein unverhältnismäßig starkes Magnetfeld hat.

Um dieses Problem zu lösen, schätzen die Forscher die Stärke des Magnetfelds, das zur Erzeugung der größeren Ausbrüche erforderlich ist, und kommen zu einem Wert, der deutlich höher ist als alle bisher bei einem Weißen Zwerg beobachteten Werte. Sie sprechen also stark dafür, dass die Quelle ein Neutronenstern ist. Ob dies dafür spricht, dass die frühere Quelle ein Neutronenstern war, hängt davon ab, ob man die beiden Objekte trotz ihres etwas unterschiedlichen Verhaltens als ein einziges Phänomen betrachtet.

Auf jeden Fall müssen wir jetzt zwei dieser mysteriösen Objekte mit langsamer Wiederholung erklären. Möglicherweise können wir mehr über dieses neuere Objekt erfahren, wenn wir Informationen darüber erhalten, was mit seinem Moduswechsel zusammenhängt. Aber dann müssen wir herausfinden, ob das, was wir erfahren, auf das Objekt zutrifft, das wir zuvor entdeckt haben.

Nature Astronomy, 2024. DOI: 10.1038/s41550-024-02277-w (Über DOIs).