Ein Paar von Sternen, die sich spiralförmig umeinander drehen, erklärt den Ursprung einer neuen Quelle sich wiederholender Radioausbrüche, die von Astronomen entdeckt wurden und den Namen ASKAP J1745 tragen.
In den letzten Jahren sind Forscher auf mysteriöse Ausbrüche von Funksignalen gestoßen, die als langperiodische Transienten bekannt sind und sich sehr langsam wiederholen. Sie tauchten unerwartet während weitreichender Teleskopscans des Himmels auf.
Bisher wurden nur etwa ein Dutzend dieser eigenartigen Quellen katalogisiert, und Wissenschaftler versuchen immer noch, ihre Natur genau zu verstehen.
In einer aktuellen Studie veröffentlicht inNaturastronomieDas Team meldet eine beispiellose Entdeckung: Radio- und Röntgenexplosionen, die sich bei jeder Umlaufbahn wiederholen.
ASKAP J1745 zeichnet sich dadurch aus, dass es im Gegensatz zu 10 der 12 bekannten Langzeittransienten möglich war, seinen Ursprung zu bestimmen. Darüber hinaus haben Astronomen es mit mehreren Teleskopen beobachtet, die verschiedene Arten von Licht einfangen.
Der berühmte Rosetta-Stein, der die gleiche Botschaft in drei verschiedenen Schriften trug, ermöglichte die Entzifferung der Hieroglyphen des alten Ägypten. Ebenso sollten die über ASKAP J1745 gewonnenen zusätzlichen Daten den Astronomen helfen, das Rätsel aller langperiodischen vorübergehenden Phänomene zu klären.
Wie sehen langzeitige Funktransienten aus?
Langperiodische Transienten sind Weltraumobjekte, die helle, sich wiederholende Lichtstöße im Radiowellenlängenbereich aussenden. Über die meisten von ihnen ist wenig bekannt. Viele erscheinen in der Nähe der staubigen Region im Zentrum der Milchstraße, was Beobachtungen im sichtbaren Licht erschwert.
Auch wenn nur ein Dutzend Beispiele identifiziert wurden, weisen sie unterschiedliche Merkmale auf. Ihre Funkimpulse kehren in Abständen von Minuten bis Stunden zurück.
Einige Quellen haben über mehr als 30 Jahre lang regelmäßige Impulse aufrechterhalten, während andere tagelang aussetzen oder längere Zeit inaktiv sind.
Woher kommen sie?
Zunächst vermuteten Astronomen, dass es sich bei den langperiodischen Transienten um sehr langsam rotierende Neutronensterne, sogenannte Pulsare, handelte. Bei diesen Objekten handelt es sich um die dichten Supernova-Überrestkerne massereicher Sterne.
Die ersten entdeckten Funksignale wurden alle etwa 20 Minuten wiederholt, eine viel langsamere Geschwindigkeit als die eines gewöhnlichen Pulsars, der alle paar Sekunden sendet.
Darüber hinaus neigen Pulsare dazu, mit abnehmender Rotationsgeschwindigkeit keine Funksignale mehr auszusenden, was die Erkennung von Ausbrüchen bei so langsamen Rotationen unwahrscheinlich machen würde.
Deshalb untersuchten Wissenschaftler andere Hypothesen, darunter Weiße Zwerge – die abgekühlten Überreste weniger massereicher Sterne. Kürzlich wurden Hinweise auf langperiodische Transienten in binären Systemen mit einem Weißen Zwerg und einem Roten Zwerg mit geringerer Masse aufgetaucht.
Die Entdeckung von ASKAP J1745
ASKAP J1745 ist ein neuer langperiodischer Radiotransient, der mit dem ASKAP-Radioteleskop identifiziert wurde, das von CSIRO, Australiens nationaler Wissenschaftsagentur, betrieben wird. Dies ist die erste Quelle dieser Art, die als katastrophale Variable eingestuft wird.
Kataklysmische Variablen sind Systeme, die aus zwei Sternen bestehen, von denen einer ein Weißer Zwerg ist und deren Umlaufbahn nahe genug ist, um miteinander zu interagieren. Die Schwerkraft des Weißen Zwergs entzieht seinem Begleiter Material, ein Prozess, der als Akkretion bekannt ist und auch für anwachsende Doppelsterne der Weißen Zwerge charakteristisch ist.
Kürzlich wurde eine andere Form langperiodischer Radiosignale im Zusammenhang mit Röntgenblitzen aufgezeichnet, die sich mit der gleichen Periodizität wie Radiowellen wiederholen. Dennoch blieben die genaue Ursache dieser Explosionen und ihr Zeitpunkt unklar.
Zum ersten Mal haben kombinierte Beobachtungen von Radio-, Röntgen- und optischen Teleskopen gezeigt, dass ASKAP J1745 bei jeder Umlaufbahn der beiden Sterne Röntgen- und Radioausbrüche erzeugt.
In diesen schnell umlaufenden Systemen entstehen Röntgenstrahlen durch die Erwärmung von Material, das auf den Weißen Zwerg zufließt.
Helle Funkausbrüche stellten ein größeres Rätsel dar, aber die Bestätigung eines wachsenden Binärsystems half, das Rätsel zu lösen.
Die Art der nachgewiesenen gepulsten Radioemission wird normalerweise durch die Wechselwirkung energiereicher Teilchen mit intensiven Magnetfeldern verursacht. In diesem Fall gibt es die ideale Kombination: zwei Sterne mit sehr starken Magnetfeldern, tausendmal stärker als die eines MRT-Geräts, und geladene Teilchen, die vom Begleitstern zum Weißen Zwerg fließen.
Was bedeutet das für die Zukunft der Astronomie?
Diese Entdeckung zeichnet sich dadurch aus, dass sie mehr Informationen und einen größeren Wellenlängenbereich bietet als jeder frühere Langzeittransient.
So wie der Rosetta-Stein für die Entschlüsselung altägyptischer Symbole unerlässlich war, sollte ASKAP J1745 als Referenz für das Verständnis der Ursprünge anderer langperiodischer Funktransienten dienen, für die in anderen Bändern des Spektrums keine Daten vorliegen.
ASKAP J1745 ist das erste transiente Langzeitsystem, das Anzeichen einer Akkretion im gesamten Spektrum zeigt, von Radiowellen über sichtbares Licht bis hin zu Röntgenstrahlen. Dieser Fluss geladenen Materials stellt eine Schlüsselkomponente für die Erzeugung der beobachteten Radiostöße dar.
Die Untersuchung des Mechanismus hinter diesen Langzeitausbrüchen eröffnet ein neues Labor für die Untersuchung extremer Physik wie Plasmaflüsse und Magnetfelder unter Bedingungen, die auf der Erde nicht reproduzierbar sind.