In einer Millisekunde so viel Energie wie die Sonne an einem Tag

Einzige Quelle wiederholter energetischer Radiostrahlungs-Ausbrüche liegt in hochmagnetisierter astrophysikalischer Region

Die erstmalige Entdeckung von stark polarisierten Radioblitzen von FRB 121102, der bisher einzigen bekannten Quelle wiederholter Radiostrahlungs-Ausbrüche, zeigt die Existenz eines starken Magnetfelds im direkten Umfeld der Quelle. Derart starke Magnetfelder sind in astrophysikalischen Umgebungen recht selten und lassen darauf schließen, dass die Quelle des Radiostrahlungsausbruchs entweder in der Nachbarschaft eines massereichen Schwarzen Lochs oder aber innerhalb eines kosmischen Nebels von hoher Energie zu finden ist. Die Forschungsergebnisse eines internationalen Teams von Astronomen unter Beteiligung von Laura Spitler vom Bonner Max-Planck-Institut für Radioastronomie (MPIfR) wurden laut einer Medienmitteilung des MPIfR vom 10.01.2018 in nature veröffentlicht und auch als Highlight auf der Titelseite der Zeitschrift präsentiert.

[note Das nature-Cover zeigt das William E. Gordon-Teleskop des Arecibo Observatoriums in Puerto Rico. Jason Hessels und seine Kollegen benutzten das Teleskop in ihrem Versuch, die physikalische Natur der einzigen bekannten Quelle für die Wiederholung von schnellen Radiostrahlungs-Ausbrüchen („Fast Radio Bursts”, FRBs) zu klären. Diese Ausbrüche, die jeweils etwa eine Millisekunde dauern, stammen aus einer sternbildenden Region in einer Zwerggalaxie. Hessels und seine Co-Autoren beobachteten, dass die Bursts nahezu 100% linear polarisiert waren und ein sehr hohes Faraday-Rotationsmaß hatten. Solche Ergebnisse erfordern das Vorhandensein einer Umgebung aus extrem magnetisiertem Plasma, das bisher nur um massive Schwarze Löcher herum bekannt war. Die Autoren weisen darauf hin, dass die Radioausbrüche möglicherweise von einem Neutronenstern in einer solchen Umgebung stammen (obwohl das Team feststellte, dass die Ausbrüche im Prinzip auch von einem Neutronenstern stammen könnten, der entweder von einem stark magnetisierten Windnebel oder einem Supernova-Rest umgeben ist). Bild und Montage: Danielle Futselaar; Bildnutzung: Brian P. Irwin/Dennis van de Water/Shutterstock.com]

Die Radioblitze von FRB121102, der nach wie vor einzigen bekannten Quelle wiederholter Radiostrahlungsausbrüche, treten sehr stark polarisiert auf. Das hat ein internationales Team von Astronomen durch neue Radiobeobachtungen mit den Teleskopen des Arecibo-Observatoriums, und des Green-Bank-Observatoriums in West Virginia herausgefunden. Das Verhalten dieser polarisierten Strahlung bei unterschiedlichen Frequenzen macht es ihnen möglich, die direkte Umgebung der Strahlungsquelle auf neuartige Weise zu erforschen.

Wenn polarisierte Radiostrahlung ein kosmisches Magnetfeld durchläuft, wird die Ausrichtung der Polarisation durch einen Effekt verdreht, den man als Faraday-Rotation bezeichnet: je stärker das Magnetfeld desto größer das Ausmaß der Verdrehung. Bei den Radiostrahlungsausbrüchen von FRB121102 gehört dieser Effekt zu den stärksten, die  jemals in kosmischen Radioquellen gemessen wurden. Die Forscher schließen daraus, dass die erzeugte Strahlung ein außergewöhnlich starkes Magnetfeld in dichtem kosmischem Plasma durchläuft.

„Die einzigen Quellen in unserer Milchstraße, deren polarisierte Strahlung so stark verdreht wird wie bei FRB121102, liegen im Galaktischen Zentrum und damit in einer dynamischen Region in unmittelbarer Nähe zu einem massereichen Schwarzen Loch”, sagt Daniele Michilli, Doktorand an der Universität von  Amsterdam und ASTRON, dem Niederländischen Institut für Radioastronomie. Und: „Die Verdrehung der Polarisation in den Strahlungsausbrüchen könnte aber auch dadurch erklärt werden, dass sich die Quelle in einem leuchtkräftigen Nebel oder Supernovaüberrest befindet”.

Der Schlüssel zu dem neuen Resultat war der Nachweis der Strahlungsausbrüche bei höheren Radiofrequenzen als je zuvor. „Wir haben am Arecibo-Observatorium einen neuen Beobachtungsaufbau entwickelt, um dies zu ermöglichen, und unsere Kollegen vom „Breakthrough Listen”-Projekt am Green-Bank-Teleskop konnten das Ergebnis durch Beobachtungen bei sogar noch höheren Radiofrequenzen bestätigen“, sagt Andrew Seymour vom Arecibo-Observatorium. „Dazu kommt, dass Eigenschaften und Verlauf der Polarisation der von jungen energiereichen Neutronensternen in unserer Milchstraße ähneln. Das unterstützt Modelle zum Ursprung der Radioblitze in Neutronensternen”, fügt er hinzu.

Folgt: Zwerggalaxie in rund drei Milliarden Lichtjahren Entfernung