»Fast Radio Bursts« Forscher legen neue Erkenntnisse über mysteriöse All-Blitze vor

Mit einer systematischen Himmelsdurchmusterung ist es Wissenschaftlern gelungen, mehr als 500 Radioblitze aus dem All einzufangen. Doch die sich wiederholenden Signale geben nun neue Rätsel auf.
CHIME-Teleskop in Kanada: »Wir haben diesen Daten entgegengefiebert«

CHIME-Teleskop in Kanada: »Wir haben diesen Daten entgegengefiebert«

Foto: Andre Renard / CHIME Collaboration / AFP

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Sie sind der Stoff, aus dem Nobelpreise sind: Radioblitze am Firmament, sogenannte Fast Radio Bursts, erklärte das Wissenschaftsblatt »Science« zum »derzeit vielleicht faszinierendsten Mysterium der Astronomie«. Grell und unvermittelt zucken sie am Himmel auf, Tausende von ihnen jeden Tag. Doch so rasch ist der Spuk jeweils vorbei, dass das Phänomen den Forschern jahrzehntelang verborgen blieb.

Bisher war es dem Zufall überlassen, ob einer dieser Blitze zufällig in einer Himmelsregion aufflackerte, die gerade eines der großen Radioteleskope ins Visier genommen hatte. Nun aber hat ein in Kanada stationiertes Instrument namens CHIME den Radiohimmel systematisch überwacht. Das soeben verkündete Ergebnis der Observierung: Insgesamt 535 Fast Radio Bursts sind den Forschern im Laufe eines Jahres ins Netz gegangen. Die Fachwelt hofft, anhand dieses Katalogs nun endlich den Ursprung eines der großen Rätsel der Astronomie ergründen zu können.

Eine nunmehr genau 20 Jahre alte Geschichte könnte damit ihrem Höhepunkt entgegensteuern. Denn schon im Jahr 2001 registrierte das australische Parkes-Teleskop erstmals einen Radioblitz – allerdings merkte das damals keiner. Die Forscher suchten nach den regelmäßigen Signalen von Pulsaren, der einmalig aufflackernde Blitz war von der Software nicht vorgesehen und blieb deshalb unbeachtet. Erst fünf Jahre später fanden zwei Astronomen eher zufällig den seltsamen Peak in den Parkes-Daten.

Die Signale der Blitze müssen aus fernen Weltregionen stammen

Niemand konnte sich einen solchen Blitz erklären. Anfangs war das Misstrauen groß: Handelte es sich bei dem ungewöhnlichen Zacken im Datenmeer überhaupt um ein reales Himmelsphänomen? Erst als das Parkes-Teleskop vier weitere Blitze dingfest machte, setzte sich unter den Astronomen die Einsicht durch, dass sie hier tatsächlich einem Spektakel bisher unbekannter Natur auf der Spur waren.

Im Jahr 2014 wurde dann erstmals eine Radioquelle aufgespürt, die mehr als einmal blitzte. »Repeater« werden diese wiederholt funkenden Fast Radio Bursts genannt. Für die Radioastronomen war dieser Fund ein Segen, denn nun konnten sie ihre Schüsseln gezielt auf diese Objekte richten und mussten nur warten, bis ein neues Signal aufflackerte, das sie gründlicher studieren konnten. Andererseits wurde das Wesen der Radioblitze nun umso rätselhafter. Denn alle einmaligen Spektakel – etwa Sternenexplosionen oder Kollisionen – schieden zur Erklärung der sich wiederholenden Repeater aus.

Die Signale der Blitze, so viel lässt sich aus ihrer Gestalt schließen, müssen aus fernen Weltregionen stammen. Sie flackern in bis zu drei Milliarden Lichtjahren Entfernung auf. Um über eine solche Distanz hin nachweisbar zu sein, muss das Spektakel, das sie entfacht, gewaltig sein: Binnen Millisekunden senden sie ungefähr so viel Energie aus, wie die Sonne binnen Stunden abstrahlt.

Signale außerirdischer Zivilisationen?

All diese Energie aber entspringt einem sehr kleinen Volumen. Denn in der Astronomie gilt: Je kürzer ein Signal, umso kleiner ist die Quelle, der es entstammen kann. Ein Blitz, der nur Millisekunden währt, muss einen Ursprung haben, der deutlich kleiner als die Erde ist. Was aber ist so klein und glüht doch so heiß: ein Pulsar? Ein Neutronenstern? Ein schwarzes Loch?

Wild wucherten die Ideen. Jeder, so schien es, hatte seine eigene Theorie, wie die Fast Radio Bursts wohl zu erklären seien. Antimaterie und sogenannte kosmische Strings, primordiale schwarze Löcher, Quark- und Axionensterne: Wikipedia trug insgesamt 48 konkurrierende Hypothesen zusammen. Ein Harvard-Forscher argwöhnte gar, die Radioblitze könnten Signale außerirdischer Zivilisationen sein.

Um das Rätsel lösen zu können, fehlte den Forschern zunächst vor allem eines: mehr Objekte, die sie untersuchen konnten. Noch vor fünf Jahren schien die Situation vertrackt für die Astronomen: Am Himmel über ihnen, das wussten sie, flackerte ein wildes Blitzgewitter, doch sehen konnten sie es nicht. Denn es gab keine Überwachungskamera, die Bewegungen, die sich am Radiohimmel auftun, registrieren würde.

Da war es ein glücklicher Zufall, dass in Kanada genau das Instrument, nach dem sie suchten, im Bau befindlich war. CHIME besteht aus vier jeweils rund 100 Meter langen Metallrinnen, mit denen die Astronomen eigentlich den Himmel nach Radiostrahlen aus der Frühzeit des Universums abhorchen wollen. Mithilfe einiger Umbauten konnten die Jäger der Fast Radio Bursts das Gerät für ihre Zwecke nutzbar machen.

Aus einem Rätsel werden zwei

Jetzt liegt das Ergebnis der ersten Himmelsdurchmusterung vor. »Wir haben diesen Daten entgegengefiebert«, sagt Laura Spitler, die am Max-Planck-Institut für Radioastronomie das Rätsel der Radioblitze zu knacken versucht. Sie hatte schon 2014 den ersten Repeater untersucht. Sie und viele andere Radioastronomen in aller Welt werden ihre Schüsseln nun auf jene 18 neuen Repeater richten, die CHIME gefunden hat.

Auch nach der Veröffentlichung der CHIME-Daten bleibt die Frage nach dem Wesen der Fast Radio Bursts vorerst ungeklärt. Eine wesentliche Erkenntnis jedoch scheint sich abzuzeichnen: Einmalige Blitze und Repeater unterscheiden sich. Die Signale der Repeater währen länger, und sie zeigen eine charakteristische Signatur: Sie bestehen aus einer Abfolge einzelner Pulse abfallender Frequenz. »Sad Trombone«, traurige Posaune, wird dieser Soundeffekt in der Unterhaltungsindustrie genannt.

»Die Indizien mehren sich, dass wir es bei den Repeatern und den einmaligen Blitzen mit zwei verschiedenen Phänomenen zu tun haben«, resümiert Radioastronomin Spitler. Aus einem großen Rätsel, so scheint es, sind nun zwei geworden.

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