Rätselhaftes Weltraumsignal verschwand nach 36-Minuten-Pulsen. Wissenschaftler haben keine Erklärung

Kosmische Uhr, die plötzlich aufgehört hat zu ticken

Radioteleskope haben etwas beispielloses aufgezeichnet – 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 vollkommen 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 extrem ungewöhnlichen Neutronenstern oder auf eine völlig andere Art kompakter Objekte hindeutet.

Die Quelle sendete alle 2147 Sekunden – etwa alle 36 Minuten – ein Radiosignal mit nahezu perfekter Regelmäßigkeit über einen Zeitraum von ungefähr acht Tagen. Danach hörte die Emission abrupt und vollständig auf. Kein schrittweises Abschwächen, kein „Ausklingen“. Nach einer Reihe gleichmäßiger Pulse einfach Stille. Teleskope, die diesen Himmelsabschnitt heute beobachten, registrieren an dieser Stelle absolut 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 wurde der Begriff „langperiodische Radiotransienten“ geprägt – Quellen, die sich in Abständen 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 dies eine mehr als tausendmal längere Periode ist als die eines typischen Millisekundenpulsars.

Die grundlegenden Parameter von ASKAP J1424 offenbaren etwas Außergewöhnliches:

• Emissionsperiode von etwa 36 Minuten – mehr als tausendmal länger als bei einem typischen Millisekundenpulsar
• Aktivität von etwa acht Tagen ununterbrochener, stabiler Pulse
• Kein sichtbares Gegenstück in anderen Spektralbereichen – weder im Optischen noch im Infrarotbereich
• Vollständig polarisiertes Signal, das auf ein extrem starkes Magnetfeld hinweist
• Plötzliches Abschalten ohne jegliche allmähliche Abschwächung
• Keine periodische Veränderung, die auf ein Binärsystem hinweisen würde

All das legt nahe, dass wir es entweder mit einem extrem untypischen Neutronenstern oder mit einer bisher unbekannten Kategorie kompakter astronomischer Objekte zu tun haben.

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 von ihnen stößt auf ernsthafte Lücken, wenn es darum geht, das plötzliche Verstummen des Signals zu erklären. Der leitende Forscher der Universität Sydney räumt ein, dass aktuelle theoretische Modelle dieses Phänomen nicht vollständig zufriedenstellend 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, komprimiert auf die Größe der Erde. Die Magnetfelder beider Komponenten überlagern sich in einem solchen System ständig – und wenn das System eine bestimmte Orbitalkonfiguration erreicht, schließen sich die Feldlinien auf besondere Weise und erzeugen eine intensive Radioemission.

Das vollständig polarisierte Signal verrät extreme Bedingungen

Der Schlüssel zum Verständnis des Rätsels liegt in der Beschaffenheit 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 veränderlichen Eigenschaften durchquert. Optische Teleskope, darunter das Gemini-Observatorium, haben an dieser Stelle bislang keinen möglichen Kandidaten gefunden.

Besonders frustrierend für Astronomen ist das Fehlen jeder „zweiten Spur“ zu diesem Objekt. Wäre ASKAP J1424 ein gewöhnlicher Stern oder ein heller Weißer Zwerg, müsste zumindest eine schwache optische Spur sichtbar sein. Das Schweigen in allen anderen Spektralbereichen deutet auf ein sehr kompaktes, lichtschwaches System hin, bei dem der Großteil der Energie im Radiobereich entweicht.

Wie das ASKAP-Teleskop flüchtige kosmische Phänomene aufspürt

ASKAP ist ein System aus Dutzenden Antennen in Australien, das darauf ausgelegt ist, große Himmelsfelder abzudecken und regelmäßig zu diesen zurückzukehren. Anstatt einen einzigen Punkt tief zu beobachten, funktioniert es wie ein schneller Scanner – ein ideales Instrument zum Aufspüren von Objekten, die nur kurz 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 Verkehrsbeobachtung – die meisten Objekte sind ruhige „Dauerlichter“, aber gelegentlich taucht ein plötzlicher Aufblitz auf, das kosmische Äquivalent von Warnlichtern. Ohne das breite Sichtfeld und die hohe Abtastfrequenz wäre ASKAP J1424 wahrscheinlich unbemerkt geblieben.

Traditionelle astronomische Kampagnen, die auf langen Belichtungszeiten eines einzigen Bereichs basieren, übersehen solche Objekte leicht. Der dynamische Radiohimmel enthüllt eine ganze Population von Quellen, die in Zeitskalen von Tagen, Stunden oder Minuten „blinken“.

Warum dieses Signal den Blick auf das Universum verändert

Jahrzehntelang konzentrierte sich die Radioastronomie hauptsächlich auf stabile Quellen – Galaxien, Supernova-Überreste, 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 in Zeitskalen von Tagen, Stunden oder Minuten „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 einen einmaligen Materiezustrom ausgelöst wurde – etwa durch eingefangenes Gas von einem Begleitstern – und die Emission aufhörte, als der „Treibstoff“ verbraucht war. Beide Versionen haben ihre Vorzüge, doch keine beantwortet alle Fragen.

Was uns bei der Suche nach diesem Objekt erwartet

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

Sollte ASKAP J1424 wieder aktiv werden, wird eine weitere Reihe von Pulsen es ermöglichen zu überprüfen, ob sich sein Rhythmus verändert hat. Selbst geringfügige Änderungen der Periode oder Pulsform können verraten, ob das Signal auf die Rotation eines einzelnen Objekts oder auf den orbitalen Tanz zweier Sterne zurückzuführen ist.

Diese scheinbar exotischen Signale haben weitreichende wissenschaftliche Bedeutung. Jede neue Art kompakter Objekte verändert unser Verständnis davon, wie Sterne sterben und wie sie die sie umgebende kosmische Umgebung beeinflussen. Ein vollständiges Verständnis solcher Quellen könnte Modelle von Gravitationswellen, Supernovae vom Typ Ia 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 sich nicht in etablierte Schemata einordnen lassen – und genau solche „unbequemen“ Beobachtungen führen am häufigsten zur Überarbeitung alter Theorien und zum Bau neuer Instrumente.