Das Radioteleskop ASKAP registrierte im Jahr 2020 in der Nähe des galaktischen Zentrums die Quelle ASKAP J173608.2−321635, die sechs einzelne Aktivitätsphasen aufwies. Nachfolgende Beobachtungen im Röntgen- und Infrarotspektrum lieferten keine Ergebnisse. Astronomen untersuchen das Objekt nun als Beispiel für transiente Radioquellen, deren physikalische Natur bislang ungeklärt bleibt.
Die sechs Impulse von ASKAP J173608.2−321635
Die Entdeckung erfolgte im Rahmen des VAST-Surveys (Variables and Slow Transients), einem Programm des Australian Square Kilometre Array Pathfinder (ASKAP). Das Teleskop identifizierte eine Radioquelle, die über einen Zeitraum im Jahr 2020 sechs signifikante Anstiege der Flussdichte zeigte, bevor sie wieder in einen Zustand der Inaktivität zurückkehrte. Diese Art von episodischer Emission ist charakteristisch für transiente Radioquellen, die im Gegensatz zu stabilen Sternen oder Galaxien nur zeitweise sichtbar sind.
ASKAP ist als Vorläufer-Instrument für das wesentlich größere Square Kilometre Array (SKA) konzipiert. Es nutzt eine spezielle Phased-Array-Feed-Technologie, die es ermöglicht, weite Bereiche des Himmels gleichzeitig mit hoher Auflösung zu scannen. Der VAST-Survey nutzt diese Kapazität, um die südliche Hemisphäre systematisch nach Objekten abzusuchen, die ihre Radiohelligkeit über Tage, Wochen oder Monate hinweg verändern.
Die Position der Quelle liegt nahe dem Zentrum der Milchstraße, einer Region, die durch eine extrem hohe Dichte an Gas, Staub und Sternen gekennzeichnet ist. Die Tatsache, dass die Quelle sechs Mal an- und ausgeschaltet
wurde, deutet auf einen instabilen physikalischen Prozess hin. In der Astrophysik weisen solche Muster oft auf Objekte hin, die Materie in unregelmäßigen Schüben akkretieren oder starke magnetische Felder besitzen, wobei die Emission häufig durch Synchrotronstrahlung entsteht – ein Prozess, bei dem Elektronen auf magnetischen Feldlinien beschleunigt werden.
Das Rätsel der fehlenden Strahlungsgegenstücke
Nach der Detektion der Radioimpulse versuchten Astronomen, die Quelle in anderen Wellenlängen zu lokalisieren. Dies ist das Standardverfahren der Multi-Wellenlängen-Astronomie, um die Identität eines Objekts zu bestimmen. Ein Neutronenstern oder ein Schwarzes Loch würde typischerweise hochenenergetische Röntgenstrahlung aussenden, während ein Stern oder eine Akkretionsscheibe im Infrarotbereich sichtbar wäre.
Die Suche in den Daten von Röntgen- und Infrarotobservatorien verlief jedoch ergebnislos. ASKAP J173608.2−321635 blieb in diesen Spektren unsichtbar. Dieses Ausbleiben von Gegenstücken schließt viele konventionelle Erklärungen aus. Wäre es ein klassischer Röntgendoppelstern, hätte die hochenenergetische Strahlung die Staubwolken des galaktischen Zentrums durchdrungen und wäre detektiert worden, da Röntgenstrahlen eine höhere Durchdringungsfähigkeit als sichtbares Licht besitzen.
Die Beobachtungen zeigen, dass die Quelle ausschließlich im Radiobereich aktiv ist. Dies macht sie zu einem sogenannten „Radio-only Transient“. Solche Objekte sind selten und fordern die bestehenden Modelle über die Emission von Radiowellen in der Galaxis heraus, da die meisten bekannten hochenergetischen Prozesse normalerweise eine begleitende Emission in anderen Spektren auslösen.
Einordnung in die Klasse der Radio-Transienten
Die wissenschaftliche Analyse konzentriert sich nun darauf, welche Objekte ausschließlich Radioimpulse ohne begleitende Strahlung aussenden können.
- Isolierte Neutronensterne: Bestimmte Typen von Pulsaren oder Magnetaren könnten Impulse aussenden, die in anderen Spektren unter der Detektionsgrenze liegen.
- Interstellare Schocks: Die Kollision von schnellen Materieströmen mit dem interstellaren Medium kann Radiowellen erzeugen, ohne dass ein kompaktes, leuchtendes Objekt vorhanden ist.
- Ungewöhnliche Akkretionsereignisse: Ein kompaktes Objekt, das eine sehr kleine Menge an Gas aufnimmt, könnte Radioemissionen auslösen, die zu schwach für Röntgenobservatorien sind.
Die sechs Impulse von ASKAP J173608.2−321635 unterscheiden sich von den extrem kurzen, millisekundenlangen „Fast Radio Bursts“ (FRBs). FRBs sind hochenergetische Impulse, die oft aus extragalaktischen Distanzen stammen. Die hier beobachteten Ereignisse waren zeitlich ausgedehnter, was sie in die Kategorie der „Slow Transients“ einordnet. Diese Klasse umfasst Objekte, deren Variabilität auf viel längeren Zeitskalen erfolgt als bei Pulsaren oder FRBs.
Herausforderungen der Beobachtung im galaktischen Zentrum
Die Lage der Quelle erschwert die Analyse erheblich. Das galaktische Zentrum ist durch massive Mengen an interstellarem Staub verdeckt, was optische Beobachtungen unmöglich macht. Dieses Phänomen wird als interstellare Extinktion bezeichnet. Radioastronomie ist in diesem Bereich das effektivste Werkzeug, da Radiowellen den Staub nahezu ungehindert durchdringen und so einen Blick in die innersten Regionen der Milchstraße ermöglichen.
Das Problem bleibt die zeitliche Komponente. Da die Quelle seit den sechs Impulsen im Jahr 2020 nicht mehr aufgetaucht ist, können aktuelle Beobachtungen nur den Ruhezustand des Objekts erfassen. Astronomen sind auf die Archivdaten des VAST-Surveys angewiesen, um Muster zu erkennen und die zeitliche Abfolge der Aktivitätsphasen präzise zu rekonstruieren.
Die Entdeckung verdeutlicht, dass es in der Milchstraße eine Population von Objekten gibt, die nur sporadisch und in einem einzigen Spektralbereich sichtbar sind. Diese „stealthy“ Quellen könnten einen erheblichen Teil der kompakten Objekte im Zentrum der Galaxis ausmachen, die bisher aufgrund ihrer Inaktivität übersehen wurden. Die Forschung konzentriert sich nun darauf, ähnliche Muster in weiteren ASKAP-Daten zu finden, um festzustellen, ob ASKAP J173608.2−321635 ein Einzelfall oder Teil einer neuen Klasse von astrophysikalischen Objekten ist. Dies könnte langfristig dazu beitragen, die Gesamtzahl und Verteilung von Schwarzen Löchern und Neutronensternen in unserer Galaxis neu zu bewerten.
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