Eine rätselhafte Klasse kosmischer Signale hat vielleicht endlich eine überzeugende Quelle
Astronomen, die den Australian Square Kilometre Array Pathfinder, kurz ASKAP, einsetzen, haben ein kompaktes Doppelsternsystem identifiziert, das eines der anhaltenden Rätsel der Radioastronomie erklären könnte: langperiodische Radiotransienten. Diese Signale, die sich in Abständen von Minuten bis Stunden wiederholen können, widersetzten sich seit mehr als zwei Jahrzehnten einer klaren Ursprungserklärung.
Das neu identifizierte System ASKAP J1745−5051 besteht aus einem Weißen Zwerg und einem massearmen roten Zwerg, die einander in etwas mehr als einer Stunde umkreisen. Während dem größeren Begleiter Materie entzogen wird und auf den Weißen Zwerg übergeht, erzeugt das System kräftige Ausbrüche von Radiowellen und Röntgenstrahlung in einem Zyklus, der sich alle 1.4 Stunden wiederholt. Laut dem Bericht passt dieses Verhalten zu den ungewöhnlichen Eigenschaften, die Astronomen bei langperiodischen Radiotransienten zu erklären versucht haben.
Warum diese Signale so schwer zu erklären waren
Langperiodische Radiotransienten unterscheiden sich deutlich von den bekannteren schnellen Radioblitzen. Schnelle Radioblitze dauern typischerweise nur Millisekunden bis wenige Sekunden. Langperiodische Signale können Minuten bis Stunden andauern und sich in regelmäßigen Zyklen wiederholen. Dieses merkwürdige zeitliche Profil machte es schwierig, sie in Standard-Quellenmodelle einzuordnen.
Als 2005 eines dieser Signale erstmals entdeckt wurde, war eine führende Erklärung, dass sie von langsam rotierenden Neutronensternen mit extrem starken Magnetfeldern stammten, die konzeptionell oft mit Magnetaren zusammengefasst werden. Der Quellartikel weist jedoch darauf hin, dass aktuelle astronomische Modelle nahelegen, dass solche Signale nicht in Magnetar-Systemen entstehen würden. Damit blieb Raum für eine alternative Idee: dass manche langperiodischen Transienten aus engen Doppelsternsystemen mit einem Weißen Zwerg stammen.
Das neue ASKAP-Ergebnis stützt diese zweite Interpretation. Statt sich nur auf abstrakte Zeitübereinstimmungen zu verlassen, haben Forschende nun ein reales System gefunden, dessen Verhalten die charakteristischen beobachtbaren Merkmale dieser Klasse zu erklären scheint.
Das System im Zentrum der Entdeckung
ASKAP J1745−5051 wird als Doppelstern aus einem Weißen Zwerg und einem roten Zwerg mit etwa 0.10 Sonnenmassen beschrieben. Das Paar umkreist sich mit einer Periode von etwas mehr als einer Stunde. In einem so engen System spiralt die dem roten Zwerg entzogene Materie auf den dichten Weißen Zwerg zu. Dieser Akkretionsprozess kann sowohl Radioemission als auch Röntgenemission antreiben.
Der wiederkehrende 1.4-Stunden-Zyklus ist besonders wichtig, weil er eine natürliche Uhr bietet. Für Astronomen ist Periodizität oft die Brücke zwischen einem seltsamen Signal und einem physikalischen Mechanismus. Hier verknüpft der Zyklus die Radioblitze mit einer kompakten orbitalen Wechselwirkung statt mit einem einmaligen explosiven Ereignis.
Der Bericht sagt außerdem, dass ASKAP J1745−5051 erst die zweite bekannte langperiodische Quelle ist, die regelmäßig Röntgenstrahlung emittiert. Das macht sie mehr als nur eine isolierte Kuriosität. Sie liefert Forschenden einen weiteren Datenpunkt, der das Radioverhalten mit hochenergetischer Emission in diesen Systemen verbindet.
Eine von Studierenden geführte Entdeckung mit weitreichenden Folgen
Die Arbeit wurde von der Doktorandin Kovi Rose von der Universität Sydney und der CSIRO geleitet, mit Mitarbeitenden des SKA Observatory, der Australia Telescope National Facility und mehrerer anderer Institutionen. Die Entdeckung ist nicht nur bemerkenswert, weil sie einen Kandidaten für den Antrieb einer wenig verstandenen Signalklasse identifiziert, sondern auch, weil sie diese Klasse in ein nützlicheres physikalisches Labor verwandelt.
Der Quellartikel beschreibt das System als geeignet, extreme Physik zu untersuchen. Das ist keine Übertreibung. Enge Doppelsternsysteme mit Akkretion auf kompakte Objekte bieten eine Möglichkeit zu beobachten, wie Materie sich in starken Gravitations- und Magnetfeldern verhält. Sobald sie mit einem wiederkehrenden und messbaren Radiomuster verknüpft sind, werden solche Systeme besonders wertvolle Testfälle.
Warum das für die Radioastronomie wichtig ist
Die Bedeutung des Ergebnisses liegt darin, dass es die Unsicherheit verringert. Langperiodische Radiotransienten waren nicht nur unerklärt, sie waren auch schwer zu klassifizieren. Das neue System beweist nicht notwendigerweise, dass jedes solche Signal von einem akkretierenden Weißen-Zwerg-Doppelstern stammt, liefert aber das, was die Quelle als bisher klarsten Hinweis auf den Ursprung dieser ungewöhnlichen Klasse beschreibt.
Dieser Wandel ist für die Beobachtungsstrategie wichtig. Wenn Astronomen nun ein stärkeres physikalisches Vorbild haben, können sie Archive und künftige Surveys nach ähnlichen Zeitmustern, Polarisationsmustern und Röntgenmerkmalen durchsuchen. Sie können auch Modelle dafür verfeinern, wie diese Doppelsterne entstehen, wie lange sie sichtbar bleiben und wie oft sie in der Milchstraße auftreten sollten.
Vom Rätsel zum Rahmen
In der Astronomie beginnen viele Entdeckungen mit einem Signal, das in keine vorhandene Schublade zu passen scheint. Langperiodische Radiotransienten folgten diesem Muster jahrelang. Sie waren zu langsam für die eine Erklärungsklasse, zu strukturiert für die andere und zu selten, um sie leicht zu kartieren.
ASKAP J1745−5051 scheint das zu ändern. Indem ein wiederkehrender Radiotransient mit einem Weißen Zwerg verknüpft wird, der Materie von einem roten Zwergbegleiter akkretiert, haben Astronomen nun eine Quelle, die das Schlüsselverhalten der rätselhaften Signale reproduziert und einen plausiblen physikalischen Mechanismus dahinter liefert. Das schließt den Fall für jeden langperiodischen Transienten am Himmel nicht ab. Aber es verschiebt das Feld von Spekulation zu einem Arbeitsrahmen, was in der Wissenschaft oft der eigentliche Wendepunkt ist.
Dieser Artikel basiert auf einer Berichterstattung von Universe Today. Den Originalartikel lesen.
Originally published on universetoday.com
