Erklärt: Was ist ein Radioburst, der zum ersten Mal von der NASA in der Milchstraße entdeckt wurde?

Fast Radio Bursts sind helle Ausbrüche von Radiowellen, deren Dauer im Millisekundenbereich liegt, weshalb es schwierig ist, sie zu erkennen und ihre Position am Himmel zu bestimmen.

In dieser Abbildung bricht ein starker Röntgenstrahl aus einem Magnetar aus – einer supermagnetisierten Version eines stellaren Überrests, der als Neutronenstern bekannt ist. (Foto mit freundlicher Genehmigung: Goddard Space Flight Center der NASA/Chris Smith (USRA)

Die NASA hat berichtet, dass sie am 28. April eine Mischung aus Röntgen- und Radiosignalen beobachtet hat, die noch nie zuvor in der Milchstraße beobachtet wurde. Bedeutsamerweise beinhaltete das beobachtete Aufflammen den ersten schnellen Radioburst (FRB), der innerhalb der Galaxie beobachtet wurde.

In der Zeitschrift Nature wurden am 4. November drei Artikel über die Entdeckung des Phänomens namens FRB veröffentlicht. Was sind also FRBs und warum ist diese Beobachtung bedeutsam?

Wer hat die gleichzeitigen Ausbrüche in der Milchstraße entdeckt?

Der Röntgenanteil der simultanen Bursts wurde von mehreren Satelliten entdeckt, darunter die Wind-Mission der NASA, und die Radiokomponente wurde vom Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment (CHIME), einem Radioteleskop am Dominion Radio Astrophysical Observatory in British Columbia, entdeckt. die von der McGill University in Montreal, der University of British Columbia und der University of Toronto geleitet wird.

Unsere @NASAUniverse Observatorien halfen dabei, den ersten schnellen Radioausbruch zu entdecken, der jemals aus unserer Milchstraße gesehen wurde. Wie dieses einzigartige Ereignis Astronomen half, die Quelle dieser Explosionen besser zu verstehen, die zuvor nur in anderen Galaxien beobachtet wurden: https://t.co/sHLlsQXwRC pic.twitter.com/QTec4tAlHh

- NASA (@NASA) 4. November 2020

Darüber hinaus hat ein von der NASA finanziertes Projekt mit dem Namen Survey for Transient Astronomical Radio Emission 2 (STARE2) auch den von CHIME gesehenen Funkstoß entdeckt. STARE2 wird von Caltech und dem Jet Propulsion Laboratory der NASA in Südkalifornien betrieben und das Team dahinter stellte fest, dass die Energie des Bursts mit FRBs vergleichbar war.

Was ist also ein FRB?

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Der erste FRB wurde 2007 entdeckt, seitdem arbeiten Wissenschaftler daran, die Quelle ihres Ursprungs zu finden. Im Wesentlichen sind FRBs helle Ausbrüche von Radiowellen (Radiowellen können von astronomischen Objekten mit sich ändernden Magnetfeldern erzeugt werden), deren Dauer im Millisekundenbereich liegt, wodurch es schwierig ist, sie zu erkennen und ihre Position am Himmel zu bestimmen.

Was ist der Ursprung des im April entdeckten FRB?

Die Quelle des im April in der Milchstraße entdeckten FRB ist ein sehr starker magnetischer Neutronenstern, der als Magnetar bezeichnet wird, genannt SGR 1935+2154 oder SGR 1935, der sich im Sternbild Vulpecula befindet und auf 14.000 - 41.000 Lichtjahre entfernt.

Der FRB war Teil eines der produktivsten Aufflackern des Magnetars, bei dem die Röntgenblitze weniger als eine Sekunde dauerten. Der Funkstoß hingegen dauerte eine Tausendstelsekunde und war tausendmal heller als alle anderen Radioemissionen von Magnetaren, die zuvor in der Milchstraße beobachtet wurden. Es ist möglich, dass der FRB-assoziierte Burst außergewöhnlich war, da er wahrscheinlich am oder in der Nähe des Magnetpols des Magnetars auftrat.

Dieses stundenlange Aufflammen wurde vom Fermi-Gammastrahlen-Weltraumteleskop der NASA und dem NASA-Neutronenstern Interior Composition Explorer (NICER) aufgenommen, einem Röntgenteleskop, das auf der Internationalen Raumstation montiert ist. Express Explained ist jetzt bei Telegram

Was ist ein Magnetar?

Laut NASA ist ein Magnetar ein Neutronenstern, die zerkleinerten, stadtgroßen Überreste eines Sterns, der um ein Vielfaches massereicher ist als unsere Sonne. Das Magnetfeld eines solchen Sterns ist sehr stark, das über 10 Billionen Mal stärker sein kann als ein Kühlschrankmagnet und bis zu tausend Mal stärker als das eines typischen Neutronensterns.

Neutronensterne entstehen, wenn der Kern eines massereichen Sterns am Ende seiner Lebensdauer einem Gravitationskollaps unterliegt. Dies führt dazu, dass die Materie so dicht gepackt ist, dass selbst eine zuckerwürfelgroße Materialmenge, die einem solchen Stern entnommen wird, mehr als 1 Milliarde Tonnen wiegt, was laut NASA ungefähr dem Gewicht des Mount Everest entspricht.

Magnetare sind eine Unterklasse dieser Neutronen und setzen gelegentlich Flares mit mehr Energie in einem Bruchteil einer Sekunde frei, als die Sonne in Zehntausenden von Jahren emittieren kann. Im Fall von SGR 1935 zum Beispiel transportierte der Röntgenanteil der simultanen Bursts, die es im April freisetzte, so viel Energie, wie die Sonne in einem Monat produziert, vorausgesetzt, der Magnetar befindet sich am näheren Ende seines Entfernungsbereichs.

Warum ist diese Beobachtung bedeutsam?

Bisher gab es verschiedene Theorien, die versuchten zu erklären, was die möglichen Quellen eines FRB sein könnten. Eine der von den Theorien vorgeschlagenen Quellen waren Magnetare. Aber vor April dieses Jahres hatten Wissenschaftler keine Beweise dafür, dass FRBs aus einem Magnetar gesprengt werden könnten. Daher ist die Beobachtung besonders bedeutsam.

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Chris Bochenek, ein Doktorand der Astrophysik am Caltech, wurde in einer Pressemitteilung der NASA mit den Worten zitiert: Obwohl es in der Zukunft noch spannende Wendungen in der Geschichte der FRBs geben könnte, denke ich, dass es für mich im Moment fair ist, dies zu sagen die meisten FRBs stammen von Magnetaren, bis das Gegenteil bewiesen ist.

Zusammengefasst deuten die Beobachtungen stark darauf hin, dass SGR 1935 das Äquivalent eines FRB in der Milchstraße erzeugte, was bedeutet, dass Magnetare in anderen Galaxien wahrscheinlich zumindest einige dieser Signale erzeugen, sagte die NASA.

Trotzdem werden die Forscher für einen eisernen Beweis für die Verbindung von FRBs mit Magnetaren weiterhin nach einem FRB außerhalb der Milchstraße suchen, der mit einem Röntgenstrahl aus derselben Quelle zusammenfällt.

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