Hochbegabungspresse
Rätselhafte helle Radioblitze, die nur für
einen kurzen Moment am Himmel aufleuchten und sich nicht wiederholen, könnten
laut Astronomen aus Nijmegen und Potsdam der letzte Abschiedsgruß eines
massereichen Sterns sein, der zu einem schwarzen Loch zusammenbricht.
Seit einigen Jahren halten rätselhafte
Radioblitze die Wissenschaft in Atem. Diese Blitze leuchten nur für einen
kurzen Moment am Himmel auf und wiederholen sich nicht. Nach einem Artikel in
der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift Science (Thornton et al.)
entstanden die Blitze tief in der Frühzeit des Universums und sind extrem hell.
Bislang blieb allerdings unverstanden, welche kosmischen Ereignisse eine so
starke Radiostrahlung in so kurzer Zeit erzeugen können. Die Astrophysiker
Heino Falcke von der Radboud Universität Nijmegen und Luciano Rezzolla vom
Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik (Albert-Einstein-Institut/AEI) in
Potsdam schlagen nun eine Lösung für das Rätsel vor. Nach ihrer Theorie funken
supraschwere rotierende Neutronensterne die Radioblitze als ihren letzten
Abschiedsgruß, bevor sie zu schwarzen Löchern kollabieren.
Ballerina-Stern hält Zusammenbruch stand
Neutronensterne sind die extrem dichten Überreste von Sternen nach einer Supernovaexplosion. Sie haben die Größe einer kleinen Stadt sind aber rund zweimal so massereich wie unsere Sonne. Allerdings kann ein solcher Stern nicht beliebig schwer sein. Wenn Neutronensterne mit mehr als zwei Sonnenmassen entstehen, sollten sie eigentlich unter ihrem eigenen Gewicht unmittelbar zu einem schwarzen Loch zusammenstürzen – so die gängige Theorie.
Falcke & Rezolla schlagen nun vor, dass
einige Sterne ihren endgültigen Tod durch schnelle Eigendrehung hinauszögern
können. Wie eine Ballerina in einer Pirouette, können sich diese übergewichtigen
Neutronensterne durch Zentrifugalkräfte gegen den Zusammenbruch stabilisieren.
So könnten sie noch einige Millionen Jahren in einem „halbtoten“ Zustand
verbringen. Allerdings schindet der Stern so nur Zeit und kann sein
unvermeidliches Schicksal eines endgültigen Kollapses nur hinauszögern.
Neutronensterne haben nämlich extrem starke
Magnetfelder, die ihre kosmische Umgebung wie gewaltige Rotorblätter
durchsetzen. Dieser magnetische Propeller bläst die noch übriggebliebene
Materie des ursprünglich explodierten Stern fort und führt zu einer Abbremsung
des noch verbliebenen Neutronensterns. Während der halbtote Stern altert und
langsamer wird, schrumpft er daher unter dem zunehmenden Einfluss seines
Gewichts. Schließlich kann er seiner eigenen Schwerkraft nicht länger
standhalten und bricht plötzlich unter Abstrahlung eines starken Radioblitzes
zu einem schwarzen Loch zusammen.
Schwarzes Loch schluckt Feuerwerk
Normalerweise erwarten Astrophysiker allerdings, dass ein wahres Feuerwerk von Röntgen- und Gammastrahlung den Gravitationskollaps begleitet, doch die neu entdeckten Radioblitze weisen diese charakteristische Strahlung nicht auf. Falcke & Rezzolla begründen dies damit, dass der Neutronensternpropeller seine Umgebung bereits von strahlender Restmaterie gesäubert hat und dass die verbleibende Sternoberfläche schnell vom entstehenden Ereignishorizont des schwarzen Lochs eingehüllt wird, der jede Strahlung verschluckt.
Normalerweise erwarten Astrophysiker allerdings, dass ein wahres Feuerwerk von Röntgen- und Gammastrahlung den Gravitationskollaps begleitet, doch die neu entdeckten Radioblitze weisen diese charakteristische Strahlung nicht auf. Falcke & Rezzolla begründen dies damit, dass der Neutronensternpropeller seine Umgebung bereits von strahlender Restmaterie gesäubert hat und dass die verbleibende Sternoberfläche schnell vom entstehenden Ereignishorizont des schwarzen Lochs eingehüllt wird, der jede Strahlung verschluckt.
„Einsteins Relativitätstheorie erlaubt keine
Magnetfelder, die durch den Ereignishorizont eines schwarzen Lochs gehen. Also
muss der Neutronenstern diese kurz vor seinem Tod loswerden“, erklärt Prof.
Falcke und ergänzt: „Wenn das schwarze Loch entsteht, werden die
Magnetfeldlinien vom Stern abgeschnitten und reißen wie gespannte Gummibänder.
Wir zeigen, dass dieser Prozess tatsächlich die beobachteten gewaltigen
Radioblitze erzeugen könnte. Alle anderen normalerweise erwarteten Signale wie
Gamma- und Röntgenstrahlen verschwinden einfach hinter dem Ereignishorizont des
schwarzen Lochs.“
Inspiriert von der extrem kurzen und nicht
wiederholenden – also blitzähnlichen – Natur der Signale tauften Falcke &
Rezzolla diese Objekte „Blitzare“. Sie wollen sie damit von Pulsaren
unterscheiden, hinter denen auch rotierende Neutronensterne stecken, die aber
wie kosmische Leuchttürme regelmäßig aufleuchten und schließlich langsam
verlöschen.
Prof. Rezzolla fügt hinzu: „Diese schnellen
Radioblitze könnten der erste sichtbare Beweis der Geburt schwarzer Löcher
sein, deren Entstehung durch einen intensiven Ausbruch reiner Radiostrahlung
begleitet wird. Ein Blitzar ist gleichzeitig der Abschiedsgruß eines sterbenden
Neutronensterns und das erste Lebenszeichen eines neugeborenen schwarzen
Lochs.“
Die neue von Falcke & Rezzolla
vorgeschlagene Theorie bietet die erste belastbare Interpretation der zuvor
rätselhaften Radioblitze. Sie haben ihre Arbeit bei der Fachzeitschrift Astronomy
& Astrophysics eingereicht und auf dem Preprint-Server arxiv.org veröffentlicht.
Um ihre Theorie genauer zu testen sind weitere
Beobachtungen der bislang schwer fassbaren Radioblitze erforderlich. Falcke und
andere Kollegen planen Teleskope wie das neue LOFAR-Radioteleskop einzusetzen,
um zukünftig weitere dieser sterbenden Sterne aufzuspüren. Damit könnten die
Astronomen diese schneller und genauer lokalisieren und so diesen neuen
Entstehungsweg schwarzer Löcher in den Tiefen des Universums mit scharfem
Radioblick erspähen.
Publikation:
Fast radio bursts: the last sign of
supramassive neutron stars: Falcke, H. and
Rezzolla, L.; eingereicht bei Astronomy & Astrophysics, verfügbar
auf: http://www.astro.ru.nl/~falcke/PR/blitzar/
Zusatzmaterial:
Illustration, Animation und Publikation
verfügbar auf: http://www.astro.ru.nl/~falcke/PR/blitzar/
Science-Publikation:
A population of fast radio bursts at cosmological distances: Thornton,
D. et al., Science, 4. Juli 2013.
Kontakt:
Prof. Heino Falcke
Radboud Universität Nijmegen
Tel.: +31 24-36-52020 / +49 151-23040365 / +31
24 3652804 (Sekretärin)
E-Mail: h.falcke@astro.ru.nl
Prof. Luciano Rezzolla
Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik
(Albert-Einstein-Institut) Potsdam
Tel.: +49-(0)331-567-7246
E-Mail: Luciano.Rezzolla@aei.mpg.de
Dr. Elke Müller (Pressekontakt)
Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik
(Albert-Einstein-Institut) Potsdam
Tel.: +49-(0)331-567-7303
E-Mail: elke.mueller@aei.mpg.de
Milde Marketing Science Communication
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