Unbekannte ultraschnelle Funkausbrüche tauchen in Echtzeit wieder auf

Das Arecibo-Observatorium in Puerto Rico, das sich über Hunderte von Metern in einem klaffenden Umfang erstreckt und einen fast leeren Abdruck auf der Erdoberfläche hinterlässt, scheint für einen Betrachter aus der Vogelperspektive das gleiche Aussehen zu haben wie die Krater des Mondes für das menschliche Auge, wenn man sie von der Erde aus betrachtet. Da es sich um eines der größten der Welt handelt, ist das Arecibo-Observatorium auch eines der wenigen Teleskope, das den Weg für ein tieferes Verständnis des weitgehend unbekannten Feldes des extragalaktischen Raums ebnen möchte. Das Parkes-Observatorium in Australien (mit einem bescheidenen Durchmesser von 64 m) ist zwar nicht so flächendeckend, erweckt aber seit fast einem Jahrzehnt auch großes Interesse bei der Astrophysiker-Gemeinschaft. 

Dies ist zum großen Teil dem Astrophysiker Duncan Lorimer zu verdanken, der einer der ersten Forscher am Parkes-Observatorium war, der eine einzigartige und seltene Art von Weltraumaktivität entdeckte: ultraschnelle Radiostöße, die, wie die Daten vermuten lassen, von weit entfernt kamen sehr weit entfernter Ort außerhalb unserer eigenen Milchstraße.

Alles begann im Jahr 2007, als Lorimer und sein Team alte Aufzeichnungen der Teleskopdaten aus dem Jahr 2001 durchsuchten und zufällig auf eine zufällige, einzelne und sehr intensive Radiowelle einer unbekannten Quelle stießen. Diese einzigartige Radiowelle strahlte, obwohl sie nur eine Millisekunde dauerte, mehr Energie aus, als die Sonne in einer Million Jahren erzeugen würde. Die Seltsamkeit dieses FRB (Fast Radio Burst) schien nur noch mehr Aufmerksamkeit auf sich zu ziehen, als das Team begann zu untersuchen, woher genau dieses mächtige, eine Millisekunde andauernde Ereignis ursprünglich stammte. 

Durch eine Messung des astronomischen Nebeneffekts namens Plasmadispersion – ein Prozess, der im Wesentlichen die Menge an Elektronen bestimmt, mit denen Radiowellen auf ihrem Weg zur Erdatmosphäre in Kontakt gekommen sind – stellten sie fest, dass diese schnellen Radioausbrüche weit über die Erdoberfläche hinaus gewandert waren unserer Galaxie. Tatsächlich deuteten die Ausbreitungsmessungen darauf hin, dass der 2011 beobachtete schnelle Radioausbruch aus einer Entfernung von über einer Milliarde Lichtjahren stammte. Um dies ins rechte Licht zu rücken: Unsere eigene Galaxie misst nur gerade einmal 120,000 Lichtjahre im Durchmesser. Man konnte beobachten, dass diese Wellen aus einer Entfernung von 5.5 Milliarden Lichtjahren kamen.

So aufregend diese Entdeckung damals auch für die Astrophysiker-Gemeinschaft schien, die jüngsten Aufzeichnungen schneller Radioausbrüche, die erneut am Parkes-Observatorium in Australien entdeckt wurden, füllen ein weiteres wichtiges Teil dieses extragalaktischen Puzzles. Das Team in Australien hat nicht nur einen der einzigen sieben schnellen Funkausbrüche (unseres Wissens) der letzten zehn Jahre aufgezeichnet, es war auch tatsächlich in der Lage, das Ereignis in Echtzeit zu verfolgen. Aufgrund ihrer Vorbereitung war das Team in der Lage, andere Teleskope auf der ganzen Welt zu alarmieren, ihren Fokus auf den richtigen Teil des Himmels zu richten und zusätzliche Scans an den Ausbrüchen durchzuführen, um zu sehen, welche Wellenlängen (falls vorhanden) erkannt werden konnten. 

Aus diesen Beobachtungen haben Wissenschaftler wichtige Informationen gewonnen, die uns vielleicht nicht genau sagen, was oder woher die FRBs kommen, aber sie diskreditieren, was sie nicht sind. Einige würden argumentieren, dass es genauso wichtig ist zu wissen, was etwas nicht ist, wie zu wissen, was es ist, insbesondere wenn man sich mit der potenziell dunklen Materie befasst, da über dieses Thema viel weniger bekannt ist als über jede andere Fähigkeit im Weltraum.

Wenn es an Wissen mangelt, entstehen zwangsläufig sowohl fundierte als auch absurde wissenschaftliche Theorien. Dies war bei den mysteriösen Funkausbrüchen der Fall, bei denen Lorimer vorhergesagt hat, dass sich die Situation im Laufe des nächsten Jahrzehnts nur verschärfen wird, und erklärt: „Eine Zeit lang wird es mehr Theorien als einzelne erkannte Ausbrüche geben.“ 

Man hörte sogar, dass er die Vermutung unterstützte, dass diese Ausbrüche sogar ein Zeichen außerirdischer Intelligenz sein könnten. Duncan Lorimer, der Astrophysiker, der das Team am Parkes-Observatorium leitete und nach dem die FRBs seitdem benannt wurden, spielte mit der Vorstellung, dass diese Wellen das Ergebnis eines freundlichen Marsmenschen sein könnten, der versuchte, sich ein morgendliches „Hallo“ auszudenken. aus einer weit entfernten Galaxie. Lorimer wurde in einem Interview mit NPR mit den Worten zitiert, dass „es in der Literatur sogar Diskussionen über Unterschriften außerirdischer Zivilisationen gegeben hat“, obwohl er noch nicht bestätigen muss, ob er diese Behauptungen vollständig unterstützt. 

Tatsächlich scheint die Mehrheit der wissenschaftlichen Gemeinschaft ein wenig zu zögern, diesen oder anderen Spekulationen Gewicht beizumessen, da sie genau das sind; Theorien ohne jeden stichhaltigen Beweis.

Bevor es jedoch überhaupt irgendwelche Theorien gab, über die man streiten konnte, gingen Wissenschaftler (bis vor Kurzem) weithin davon aus, dass die FRBs, die Lorimer ursprünglich aus den Daten im Jahr 2001 gesammelt hatte, eine Ursache und einen Ort hatten, die viel lokaler im Gelände und noch weniger ursprünglich waren ursprünglich. Während Lorimer und sein Team aus ihren Daten von 2011 einen FRB-Vorfall erfasst hatten, gab es keine weiteren aufgezeichneten Fälle dieser Radiowellen, die entweder aus dem Datensatz des Parkes-Observatoriums oder anderen gleichgesinnten Geräten auf der ganzen Welt erzeugt wurden. Und da Wissenschaftler bekanntermaßen sehr skeptisch gegenüber jedem einzelnen Bericht oder jeder Studie sind, die ohne irgendeine Bestätigung durch Dritte erstellt wird, wurden die Lorimer-Ausbrüche als ein Zufall der Technologie abgeschrieben, die sie zuerst entdeckt hatte. Dieser Verdacht schien sich nur noch zu verstärken, als im Jahr 2013 weitere vier Ausbrüche vom Parkes-Teleskop entdeckt wurden, doch dieses Mal wiesen die FRBs Merkmale auf, die viele unangenehme Ähnlichkeiten mit einer Funkstörung aufwiesen, die bekanntermaßen terrestrischen Ursprungs ist: Perytonen.

Wissenschaftler konnten aus den hohen Streuungsmaßen der Lorimer-Ausbrüche schließen, dass sie aus einer astronomischen Region stammten. Die technische Wissenschaft hinter dieser Messung, die helfen wird zu verstehen, warum diese Wellen mit Perytonen verwechselt wurden, ist eigentlich ganz einfach. Je weiter ein Objekt entfernt ist, desto mehr Plasma muss es mit (d. h. geladenen Ionen) interagieren, was oft zu einem gestreuten Spektrum führt, was bedeutet, dass die langsameren Frequenzen nach den schnelleren eintreffen. Der Abstand zwischen diesen Ankunftszeiten weist typischerweise auf eine Ursprungsquelle hin, die innerhalb oder außerhalb des Umkreises unserer Galaxie liegt. Diese Art von Dispersionsspektrum kommt im Allgemeinen nicht bei Objekten in unserer Galaxie vor, mit Ausnahme des ungewöhnlichen Falles von Perytonen. Obwohl Perytonen das Verhalten einer Quelle aus dem extragalaktischen Raum verspotten, sind sie tatsächlich terrestrischen Ursprungs und wurden, wie die Lorimer-Ausbrüche, nur vom Parkes-Observatorium beobachtet. 

Jetzt können Sie erkennen, wie die Wissenschaftler, die ursprünglich vermuteten, dass die Quelle der FRBs einen himmlischen Ursprung habe, durch ihre eigene Technologie allmählich zunichte gemacht wurden, ein einfacher Fehler, der nur auf einen Mangel an Diversität in ihren Proben zurückzuführen ist. Ungläubige und Neinsager wurden schnell immer zögerlicher, diesen Wellen den extragalaktischen Status zuzuerkennen, sozusagen ein einzigartiges Ereignis, bis sie die Sichtungen dieser Wellen von einem anderen Teleskop an einem anderen Ort bestätigt hatten. Lorimer stimmte sogar zu, dass seine Erkenntnisse nicht die von der Gemeinschaft geforderte wissenschaftliche Legitimität erhalten würden, bis die Bestätigung von einem anderen Observatorium mit „verschiedenen Gruppen [und] unterschiedlicher Ausrüstung“ aufgezeichnet würde.

Im November 2012 fanden die verzweifelten Gebete von Lorimer und anderen Forschern, die glaubten, dass diese FRBs von außerhalb unserer Galaxie stammten, eine Antwort. FRB12110, ein schneller Funkausbruch der gleichen Art, der in Australien gemeldet wurde, wurde am Arecibo-Observatorium in Puerto Rico entdeckt. Die Entfernung zwischen Puerto Rico und Australien – etwa 17,000 Kilometer – ist genau die Art von Raum, den die Forscher zwischen den Sichtungen von FRBs einschätzen wollten. Sie konnten nun bestätigen, dass diese außerirdischen Wellenlängen weder eine Anomalie des Parkes-Teleskops noch seines Standorts waren.

Nachdem sich diese FRBs nun in der Astrophysik als legitim erwiesen haben, besteht der nächste Schritt darin, herauszufinden, woher diese Ausbrüche tatsächlich kommen und was sie verursacht. Tests am SWIFT-Teleskop bestätigten, dass in Richtung des FRB zwei Röntgenquellen vorhanden waren, aber ansonsten wurden keine anderen Wellenlängen nachgewiesen. Da im Spektrum der anderen Wellenlängen keine andere Art von Aktivität festgestellt wurde, konnten die Wissenschaftler viele andere konkurrierende Theorien ausschließen, die als gültige Erklärungen für die Entstehung des FRB gelten. 

Abgesehen davon, dass diese Ausbrüche bei keiner anderen Wellenlänge beobachtet wurden, stellten sie fest, dass die FRBs eher zirkulär als linear polarisiert waren, was darauf hindeutet, dass sie sich auch in der Nähe eines starken Magnetfelds befinden müssen. Durch den Eliminierungsprozess konnten Wissenschaftler mögliche Quellen dieser Ausbrüche in drei Kategorien einteilen: kollabierende Schwarze Löcher (heute bekannt als Blitzare), riesige Flares, die von Magnetaren (Neutronensternen mit einem hohen Magnetfeld) erzeugt werden, oder solche, die sie verursachen sind das Ergebnis von Kollisionen zwischen Neutronensternen und Schwarzen Löchern. Alle drei Theorien haben zum jetzigen Zeitpunkt das Potenzial, gültig zu sein, da die Informationen, die wir über diese mächtigen Ausbrüche nicht wissen, immer noch das Wissen überwiegen, das wir katalogisiert haben.