Rätselhaftes Kosmisches Signal verschwand nach 36-minütigen Pulsen. Wissenschaftler haben keine Erklärung

Kosmische Uhren, die plötzlich aufgehört haben zu ticken

Radioteleskope haben etwas beispielloses eingefangen – ein Objekt, das mit der Präzision eines Uhrwerks alle 36 Minuten ein Signal aussendete und dann spurlos verschwand. Wissenschaftler stehen vor einem der verwirrендsten astronomischen Rätsel der vergangenen Jahre.

ASKAP J1424, entdeckt vom australischen Radioteleskop, verhielt sich wie ein zuverlässiger kosmischer Leuchtturm. Und dann hörte er einfach auf. Ohne Vorwarnung, ohne allmähliches Abschwächen, ohne jede Spur. Es handelt sich um ein außergewöhnlich rätselhaftes Radiosignal und eine ernsthafte Herausforderung für aktuelle wissenschaftliche Modelle zum Verhalten toter Sterne.

Warum ASKAP J1424 so ungewöhnlich ist

Regelmäßige Radiopulse sind in der Astronomie an sich keine Neuheit. Pulsare – schnell rotierende Neutronensterne – senden präzise Signale jede Sekunde oder sogar jede Millisekunde aus. ASKAP J1424 funktioniert jedoch auf einer völlig anderen Zeitskala. Sein Zyklus überschreitet eine halbe Stunde, was entweder auf einen außergewöhnlich ungewöhnlichen Neutronenstern oder auf eine gänzlich andere Art kompakten Objekts hindeutet.

Die Quelle sendete alle 2147 Sekunden – etwa alle 36 Minuten – ein Radiosignal mit nahezu perfekter Regelmäßigkeit über rund acht Tage. Danach hörten die Emissionen abrupt und vollständig auf. Kein allmähliches Abschwächen, kein „Nachhall“. Nach einer Reihe regelmäßiger Pulse herrschte einfach Stille. Teleskope, die diesen Himmelsbereich heute beobachten, registrieren an dieser Stelle überhaupt nichts – weder im Radiobereich noch im sichtbaren Licht noch im Infrarotbereich.

Eine neue Klasse von Phänomenen, die den Blick auf den Radiohimmel verändert

In den vergangenen Jahren stoßen Astronomen zunehmend auf Objekte, die im Radiobereich aufleuchten, jedoch auf völlig anderen Zeitskalen als klassische Pulsare. Dafür hat sich der Begriff „langperiodische Radiotransienten“ etabliert – Quellen, die sich in Intervallen von Minuten oder Stunden ein- und ausschalten.

Klassische Pulsare haben Rotationsperioden von Bruchteilen einer Sekunde bis hin zu wenigen Sekunden. ASKAP J1424 passt mit seinem 36-Minuten-Zyklus überhaupt nicht in dieses Bild. Forscher weisen darauf hin, dass die Periode mehr als tausendmal länger ist als bei einem typischen Millisekundenpulsar.

Die grundlegenden Parameter von ASKAP J1424 offenbaren etwas Außergewöhnliches:

• Emissionsperiode von etwa 36 Minuten – mehr als tausendmal länger als bei einem typischen Millisekundenpulsar
• Aktivität über rund acht Tage mit ununterbrochenen, stabilen Pulsen
• Kein sichtbares Gegenstück in anderen Spektralbereichen – weder optisch noch infrarot
• Vollständig polarisiertes Signal, das auf ein extrem starkes Magnetfeld hindeutet
• Plötzliches Abschalten ohne jegliche allmähliche Abschwächung
• Keine periodische Veränderung, die auf ein Binärsystem hinweisen würde

All das deutet darauf hin, dass es sich entweder um einen extrem untypischen Neutronenstern handelt oder um eine bislang nicht identifizierte Kategorie kompakter astronomischer Objekte.

Was einen so langsamen und präzisen Rhythmus erzeugen kann

Wissenschaftler zögern zwischen zwei Hauptszenarien. Das erste ist ein Neutronenstern mit sehr starkem Magnetfeld, der sich deutlich langsamer dreht als gewöhnliche Pulsare. Die zweite Hypothese spricht von einem Weißen Zwerg mit ungewöhnlich starkem Magnetfeld, der sich wie ein riesiger Radioelektromagnet verhält.

Beide Modelle erklären teilweise die lange Periode und die energiereiche Radioemission – doch jedes stößt auf erhebliche Lücken, wenn es darum geht, das plötzliche Verstummen des Signals zu erklären. Der Leiter des Forschungsteams der University of Sydney gibt zu, dass die aktuellen theoretischen Modelle dieses Phänomen nicht vollständig befriedigend beschreiben können.

Besonders interessant ist die Hypothese eines engen Doppelsternsystems, in dem zwei Weiße Zwerge umeinander kreisen. Jeder von ihnen ist der ausgebrannte Kern eines einstigen sonnenähnlichen Sterns, auf die Größe der Erde komprimiert. Die Magnetfelder beider Komponenten durchdringen sich in einem solchen System ständig – und wenn das System eine bestimmte Orbitalkonfiguration erreicht, schließen sich die Feldlinien auf besondere Weise und erzeugen intensive Radioemissionen.

Das vollständig polarisierte Signal verrät extreme Bedingungen

Der Schlüssel zum Verständnis des Rätsels liegt in der Natur der aufgefangenen Radiowelle selbst. ASKAP J1424 sendete ein vollständig polarisiertes Signal – die Schwingungen des elektromagnetischen Feldes waren stark geordnet. Eine solche vollständige Polarisierung weist auf ein extrem organisiertes Magnetfeld und die Anwesenheit von Plasma unter Bedingungen hin, die normalerweise nur in der Umgebung von Neutronensternen oder engen Doppelsternsystemen vorkommen.

Während der Beobachtungen wurde ein Wechsel zwischen elliptischer und linearer Polarisation registriert. Diese Veränderung deutet darauf hin, dass das Signal in einem Bereich mit komplexer Magnetfeldstruktur entsteht, wobei die Radiowelle ein Medium mit wechselnden Eigenschaften durchquert. Optische Teleskope, einschließlich des Gemini-Observatoriums, haben an dieser Stelle bislang keinen Kandidaten gefunden.

Für Astronomen ist das Fehlen jeder „zweiten Spur“ zu diesem Objekt besonders frustrierend. Wäre ASKAP J1424 ein gewöhnlicher Stern oder ein heller Weißer Zwerg, müsste zumindest eine schwache optische Spur sichtbar sein. Die Stille in allen anderen Spektralbereichen deutet auf ein sehr kompaktes, wenig leuchtendes System hin, in dem der Großteil der Energie genau im Radiobereich entweicht.

Wie das ASKAP-Teleskop flüchtige kosmische Phänomene aufspürt

ASKAP ist ein Verbund von Dutzenden Antennen in Australien, die so konzipiert sind, dass sie weite Himmelsfelder abdecken und diese regelmäßig erneut beobachten. Anstatt einen einzelnen Punkt tief zu verfolgen, funktioniert es als schneller Scanner – ein ideales Instrument zum Erfassen von Objekten, die nur für kurze Zeit auftauchen.

Das EMU-Projekt, im Rahmen dessen ASKAP J1424 entdeckt wurde, konzentriert sich genau auf solche flüchtigen Quellen. Aus astronomischer Sicht ist das ein bisschen wie das Beobachten des Straßenverkehrs – die meisten Objekte sind ruhige „Dauerlichter“, aber gelegentlich taucht ein plötzlicher Lichtblitz auf, das kosmische Äquivalent von Warnlichtern. Ohne das breite Gesichtsfeld und die hohe Erhebungsfrequenz hätte ASKAP J1424 wahrscheinlich keine Beachtung gefunden.

Traditionelle astronomische Kampagnen mit langen Belichtungszeiten eines einzelnen Bereichs übersehen solche Objekte leicht. Der dynamische Radiohimmel offenbart eine ganze Population von Quellen, die im Tage-, Stunden- oder Minutentakt „blinzeln“.

Warum dieses Signal den Blick auf das Universum verändert

Jahrzehntelang konzentrierte sich die Radioastronomie hauptsächlich auf stabile Quellen – Galaxien, Supernovaüberreste, Quasare. Erst die neue Generation von Instrumenten zeigt, wie dynamisch der Radiohimmel tatsächlich ist. Signale wie ASKAP J1424 deuten auf die Existenz einer ganzen Population von Objekten hin, die im Tage-, Stunden- oder Minutentakt „blinken“ – eine Reihe von Pulsen aussenden und dann für unbekannte Zeit verstummen.

Wissenschaftler erwägen zwei Hauptgründe für das plötzliche Verstummen. ASKAP J1424 könnte Aktivitäts- und Ruhephasen durchlaufen, die von den Bedingungen in seiner magnetischen Umgebung abhängen. Die zweite Möglichkeit ist, dass das Signal durch eine einmalige Materiezufuhr ausgelöst wurde – etwa durch das Einfangen von Gas von einem Begleitobjekt – und die Emissionen aufhörten, als der „Treibstoff“ verbraucht war. Beide Erklärungen haben ihre Vorzüge, aber keine beantwortet alle Fragen.

Was uns bei der Suche nach diesem Objekt erwartet

Die nächsten Jahre werden ein Wettlauf um Geduld und Technik sein. Astronomen planen regelmäßige Durchmusterungen desselben Himmelsbereichs mit Radioteleskopen, parallele Beobachtungen in anderen Spektralbereichen und eine systematische Suche nach ähnlichen Phänomenen in Archivdaten.

Sollte sich ASKAP J1424 erneut aktivieren, wird eine weitere Pulsserie ermöglichen zu überprüfen, ob sich sein Rhythmus verändert hat. Selbst geringfügige Änderungen der Periode oder der Pulsform können verraten, ob das Signal von der Rotation eines einzelnen Objekts oder vom orbitalen Tanz zweier Sterne verursacht wird.

Diese scheinbar exotischen Signale haben weitreichende wissenschaftliche Bedeutung. Jeder neue Typ kompakten Objekts verändert unser Verständnis davon, wie Sterne sterben und wie sie das sie umgebende Universum beeinflussen. Ein vollständiges Verständnis solcher Quellen könnte Modelle für Gravitationswellen, Typ-Ia-Supernovae oder die Verteilung schwerer Elemente in unserer Galaxie verfeinern. ASKAP J1424 erinnert daran, dass selbst im Zeitalter leistungsstarker Teleskope noch immer Phänomene entdeckt werden, die nicht in etablierte Schemata passen – und genau solche „unbequemen“ Beobachtungen führen am häufigsten zur Überarbeitung alter Theorien und zum Bau neuer Instrumente.