Radioblitz findet fehlende Materie

Macclesfield (Großbritannien) - Sie leuchten nur für wenige Millisekunden am Himmel auf: Schnelle Radioblitze sind schwer fassbare, rätselhafte Phänomene. Jetzt ist es einem internationalen Forscherteam erstmals gelungen, den Ursprungsort eines solchen Strahlungsausbruchs zu identifizieren. Der Radioblitz stammt aus einer sechs Milliarden Lichtjahre entfernten Galaxie. Bislang waren sich die Himmelsforscher nicht einmal sicher, ob es sich überhaupt um ein kosmisches Phänomen und nicht doch um eine irdische Erscheinung handelt. Wie die Wissenschaftler im Fachblatt „Nature“ berichten, konnten sie mit dem Radioblitz zugleich einer bislang fehlenden Materiekomponente des Kosmos auf die Spur kommen.

„Bislang konnte man schnelle Radioblitze nur nachträglich in bereits Monate oder gar Jahre zuvor gesammelten Daten aufspüren“, erläutert Evan Keane vom Jodrell Bank Observatory in Großbritannien. „Dann ist es natürlich zu spät für weitere Beobachtungen.“ Auf den ersten Radioblitz stieß 2006 der US-amerikanische Astronom Duncan Lorimer in Archivdaten des australischen Parkes Observatory aus dem Jahr 2001. Seither hatten die Forscher gerade einmal 15 weitere der mysteriösen Ereignisse aufgespürt.

Die Radioblitze zeigen eine Dispersion genannte Eigenschaft: Strahlung mit hoher Frequenz trifft etwas eher im Empfänger ein als Strahlung mit niedriger Frequenz. Diese Dispersion galt zwar als Indiz dafür, dass die Strahlung nicht nur aus dem Weltall, sondern sogar von außerhalb der Milchstraße, aus fernen Galaxien stammen müsse. Gleichwohl blieben Zweifel am kosmischen Ursprung. Die Astronomen zogen auch atmosphärische Erscheinungen oder Streuungen der Strahlung irdischer Radioquellen als mögliche Ursache in ihre Überlegungen ein.

Diese Zweifel räumen die neuen Beobachtungen von Keane und seinen Kollegen nun endgültig aus. Das Team entwickelte ein spezielles System namens „Superb“, um schnelle Nachbeobachtungen von Radioblitzen zu ermöglichen. Am 18. April 2015 bestand „Superb“ seine Feuertaufe. Ein wiederum am Parkes Observatory registrierter schneller Radioblitz konnte sofort von zahlreichen Instrumenten in aller Welt ins Visier genommen werden. Die meisten dieser Beobachtungen gingen zwar leer aus, doch das Australia Telescope Compact Array stieß an der Position des Radioausbruchs auf ein schwaches Nachglühen, das mehrere Tage andauerte. Das ermöglichte den Forschern die bislang genaueste Bestimmung der Position eines Radioblitzes. Und an dieser Position fand dann das acht Meter große japanische Subaru-Teleskop auf Hawaii eine sechs Milliarden Lichtjahre entfernte elliptische Galaxie.

Damit haben die Astronomen zwar erstmals den Ursprungsort eines schnellen Radioblitzes identifiziert – was diese Ausbrüche verursacht, wissen sie aber immer noch nicht. „Tatsächlich gibt es derzeit mehr Theorien über die Entstehung der Radioblitze, als es Radioblitze gibt“, so Duncan Lorimer. Die Hypothesen reichen von ungewöhnlich starken Strahlungsausbrüchen auf magnetischen Neutronensternen bis hin zu Zusammenstößen Schwarzer Löcher. Mit ihrem neuen Beobachtungssystem hoffen Keane und seine Kollegen, in Zukunft viele weitere Radioblitze nachbeobachten zu können – und so auch ihrer Ursache auf die Spur zu kommen.

Darüber hinaus lassen sich die sehr hellen Blitze zur Untersuchung des Universums über sehr große Entfernungen nutzen, wie das Team schon jetzt zeigen konnte. Da für den Radioausbruch vom 18. April 2015 jetzt erstmals die Entfernung bekannt ist, konnten die Forscher aus der gemessenen Dispersion die Menge der von der Strahlung durchquerten Materie ermitteln. Die gewöhnliche Materie, aus der Sterne, Planeten und auch Lebewesen bestehen, macht im Kosmos lediglich fünf Prozent der gesamten Materie- und Energiebilanz aus. Die dominierenden Anteile stellen mit 70 Prozent die Dunkle Energie und mit 25 Prozent die Dunkle Materie. Doch auch die normale Materie stellte die Astronomen bislang noch vor ein Problem: Die in Form von Sternen und Gas sichtbare Masse summiert sich lediglich auf 2,5 Prozent. Die von dem Radioblitz durchquerte Materie entspricht jedoch tatsächlich einem Anteil von fünf Prozent – die vermeintlich fehlende Materie befindet sich also offenbar unsichtbar zwischen den Galaxien. „Unsere Beobachtungen stimmen also mit dem kosmologischen Modell überein und haben die fehlende Materie gefunden“, freut sich Keane. „Zum ersten Mal hat ein schneller Radio-Ausbruch eine kosmologische Beobachtung ermöglicht.“

Bildquelle: D. Kaplan (UWM) / E. F. Keane (SKAO)