Geheimnisvolle Signale Radioblitz-Messung hilft beim Wiegen des Universums

Er strahlte so stark wie eine Milliarde Sonnen - zum ersten Mal haben Forscher den Ursprung eines ultrakurzen Radiopulses gefunden. Die Erkenntnisse sollen helfen, das Universum zu wiegen.

CSIRO

Astronomen haben zum ersten Mal die Herkunft eines mysteriösen Radioblitzes bestimmt. Die detaillierte Analyse des Strahlungsausbruchs liefert eine Abschätzung für die Menge normaler Materie im Universum, wie die Wissenschaftler um Evan Keane von der Square Kilometre Array (SKA) Organisation im Fachblatt "Nature" schreiben.

Mit dem Parkes-Radioteleskop in Australien haben die Forscher am 18. April 2015 einen sogenannten Fast Radio Burst live erspäht. Der Blitz aus Radiostrahlung dauerte nur Sekundenbruchteile. Ein rund sechs Tage langes Nachglühen erlaubte es jedoch, mit verschiedenen Teleskopen die genaue Position des Blitzes am Himmel zu bestimmen.

Als Ursprungsort ermittelten die Forscher schließlich eine rund sechs Milliarden Lichtjahre entfernte elliptische Galaxie. Ein Lichtjahr ist die Strecke, die das Licht in einem Jahr zurücklegt und entspricht rund 9,5 Billionen Kilometern.

Das Universum wiegen

"Es ist das erste Mal, dass wir die Heimatgalaxie eines Fast Radio Bursts bestimmen konnten", sagt Keane. "In der Vergangenheit wurden Fast Radio Bursts erst nach Monaten oder sogar Jahren beim Durchforsten der Daten entdeckt. Zu dieser Zeit war es dann zu spät für Folgebeobachtungen." Der im April 2015 live beobachtete Blitz ist erst das 17. derartige Ereignis, das Astronomen registriert haben.

Werden Radioblitze direkt nach ihrer Entstehung erfasst, erlaubt das Rückschlüsse auf die Materiemasse im Universum. Grund hierfür: Auf seinem langen Weg durchs All wird der Radioblitz verzerrt. Strahlungsanteile mit niedriger Frequenz werden von der durchquerten Materie geringfügig stärker verzögert als solche mit höherer Frequenz. Durch diese sogenannte Frequenz-Dispersion ändert sich der zeitliche Ablauf des Blitzes. Die Stärke der Dispersion ist ein Maß für die Menge durchquerter Materie.

Da die Astronomen bei dem neuen Radioblitz erstmals auch die Entfernung kennen, konnten sie auf diese Weise die Dichte der Materie auf der sechs Milliarden Lichtjahre langen Strecke zwischen der Ursprungsgalaxie und der Erde messen und mit aktuellen Modellen der Materieverteilung im Universum vergleichen. "Im Grunde erlaubt uns dies, das Universum zu wiegen - oder zumindest die normale Materie, die es enthält", erläutert Co-Autor Simon Johnston von der australischen Forschungsorganisation CSIRO.

Mit Gravitationswellen Radioblitze erforschen

Die Messung zeige erstmals, dass die Dichte der normalen Materie zwischen den Galaxien mit den Vorhersagen kosmologischer Standardmodelle vereinbar sei, schreibt Duncan Lorimer von der West Virginia University in einem Begleitkommentar.

Nach gegenwärtigem Wissen enthält das Universum nur 4,9 Prozent normale Materie. Mehr als fünfmal so häufig ist mit 26,8 Prozent die Dunkle Materie, die sich einzig durch ihre Schwerkraft verrät. Den Löwenanteil macht mit 68,3 Prozent die Dunkle Energie aus, die das Universum immer schneller auseinanderzutreiben scheint. Die Natur der Dunklen Materie und der Dunklen Energie ist ungeklärt. Doch selbst von den 4,9 Prozent der uns vertrauten, normalen Materie haben Astronomen bislang nur etwa die Hälfte dingfest gemacht.

In Zukunft hoffen die Astronomen, unter anderem mit dem geplanten Radio-Observatorium SKA deutlich mehr solcher Radioblitze zu beobachten und daraus weitere Einblicke zu gewinnen. So ist die Ursache der starken Strahlungsausbrüche bislang völlig unklar. "Es gibt gegenwärtig mehr Ideen zur Natur der Fast Radio Burst-Quellen als Fast Radio Bursts selbst", so Lorimer.

Der Blitz vom April 2015 strahlte kurzzeitig so stark wie eine Milliarde Sonnen. Die Astronomen vermuten daher, dass er von einem gewaltigen Ereignis wie der Kollision zweier Sterne ausgelöst worden sein könnte, vielleicht von einem verschmelzenden System aus zwei Neutronensternen. Derartige kosmische Katastrophen senden auch starke Gravitationswellen aus. Die Forscher hoffen daher nach dem ersten Nachweis von Gravitationswellen, auch auf diesem Weg etwas über die Natur der Radioblitze lernen zu können.

Durchbruch

jme/dpa

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