Fragmentierende Planeten, die ihren Sternen extrem nahe kommen, könnten die Ursache für mysteriöse kosmische Explosionen von Radiowellen sein.
Millisekunden lange schnelle Radio Bursts oder FRBs brechen von entfernten kosmischen Orten aus. Einige dieser Ausbrüche werden nur einmal ausgelöst, andere wiederholen sich. Eine neue Computerberechnung legt nahe, dass die sich wiederholende Art auf einen Planeten zurückzuführen sein könnte, der mit seinem magnetischen Wirtsstern interagiert, berichten Forscher am 20. März Astrophysikalische Zeitschrift.
FRBs sind relativ neu in der astronomischen Forschung. Seit die erste im Jahr 2007 entdeckt wurde, haben Forscher die Liste um Hunderte erweitert. Wissenschaftler haben Dutzende von Möglichkeiten aufgestellt, wie die beiden verschiedenen Arten von FRBs auftreten können, und fast alle Theorien beinhalten kompakte, magnetische Sternreste, die als Neutronensterne bekannt sind. Einige Ideen umfassen starke Radioflares von Magnetaren, den magnetischsten Neutronensternen, die man sich vorstellen kann (SN: 04.06.20). Andere vermuten einen sich schnell drehenden Neutronenstern oder sogar Asteroiden, die mit Magnetaren interagieren (SN: 23.02.22).
„Wie schnell Funkstöße erzeugt werden, steht noch zur Debatte“, sagt der Astronom Yong-Feng Huang von der Nanjing-Universität in China.
Huang und seine Kollegen erwogen einen neuen Weg, um die sich wiederholenden Fackeln zu erzeugen: Wechselwirkungen zwischen einem Neutronenstern und einem umlaufenden Planeten (SN: 3/5/94). Solche Planeten können diesen Sternen außerordentlich nahe kommen, also berechnete das Team, was mit einem Planeten in einer stark elliptischen Umlaufbahn um einen Neutronenstern passieren könnte. Wenn der Planet sehr nahe an seinem Stern schwingt, zieht die Schwerkraft des Sterns mehr an dem Planeten als wenn sich der Planet an seinem entferntesten Orbitalpunkt befindet, wodurch er verlängert und verzerrt wird. Dieser „Gezeitenzug“, sagt Huang, wird einige kleine Klumpen vom Planeten reißen. Jeder Klumpen in der Berechnung des Teams ist nur wenige Kilometer breit und hat vielleicht ein Millionstel der Masse des Planeten, fügt er hinzu.
Dann beginnt das Feuerwerk. Neutronensterne spucken einen Wind aus Strahlung und Partikeln aus, ähnlich wie unsere eigene Sonne, aber extremer. Wenn einer dieser Klumpen diesen Sternwind passiert, kann die Wechselwirkung „wirklich starke Radioemissionen erzeugen“, sagt Huang. Wenn das passiert, wenn der Klumpen aus der Perspektive der Erde vor dem Stern vorbeizufliegen scheint, könnten wir es als schnellen Funkstoß sehen. Jeder Ausbruch in einem sich wiederholenden FRB-Signal könnte von einem dieser Klumpen verursacht werden, der während jedes nahen Planetendurchgangs mit dem Wind des Neutronensterns interagiert, sagt er. Nach dieser Interaktion driftet der Rest des Klumpens im Orbit um den Stern, aber weg von der Erdperspektive, sodass wir ihn nie wieder sehen.
Beim Vergleich der berechneten Ausbrüche mit zwei bekannten Repeatern – dem ersten jemals entdeckten, der sich ungefähr alle 160 Tage wiederholt, und einer neueren Entdeckung, die sich alle 16 Tage wiederholt – fand das Team heraus, dass das Szenario der Fragmentierung des Planeten erklären könnte, wie oft die Ausbrüche auftraten und wie hell sie waren wurden (SN: 2.3.16).
Die starke „Gezeiten“-Anziehungskraft des Sterns auf den Planeten bei jedem nahen Vorbeiflug könnte die Umlaufbahn des Planeten im Laufe der Zeit verändern, sagt der Astrophysiker Wenbin Lu von der Princeton University, der nicht an dieser Studie beteiligt war, aber mögliche FRB-Szenarien untersucht. „Bei jeder Umlaufbahn geht etwas Energie aus dem System verloren“, sagt er. „Aufgrund von Gezeitenwechselwirkungen zwischen dem Planeten und dem Stern schrumpft die Umlaufbahn sehr schnell.“ Es ist also möglich, dass die Umlaufbahn so schnell schrumpft, dass die FRB-Signale für eine zufällige Erkennung nicht lange genug anhalten würden, sagt er.
Aber die Änderung der Umlaufbahn könnte Astronomen auch eine Möglichkeit bieten, dieses Szenario als FRB-Quelle zu überprüfen. Die Beobachtung sich wiederholender FRBs über mehrere Jahre hinweg, um Änderungen in der Zeit zwischen den Ausbrüchen zu verfolgen, könnte eingrenzen, ob diese Hypothese die Beobachtungen erklären könnte, sagt Lu. „Das könnte ein guter Hinweis sein.“