Fernster Fast Radio Burst geortet: Radioblitz kommt aus junger Zwerggalaxie

Fast Radio Burst aus der Frühzeit des Universums

Ein internationales Astronomenteam hat den bislang am weitesten entfernten Fast Radio Burst (FRB) seiner Herkunft zugeordnet. Der Radioblitz FRB 20240304B stammt nach einer kürzlich erschienenen Studie im Fachjournal Science aus einer kleinen Zwerggalaxie, die vor etwa 3 Milliarden Jahren aktiv Sterne bildete. Mindestens zehn Milliarden Jahre war das Signal unterwegs und hat dabei rund 80 Prozent der Geschichte des Universums durchquert. Wie der britische Guardian berichtet, soll der Burst mehr als doppelt so weit entfernt sein wie der bisherige Rekordhalter.

Was Fast Radio Bursts überhaupt sind

FRBs sind millisekundenkurze Ausbrüche von Radiowellen aus dem fernen Kosmos. Beschrieben wurden sie erstmals 2007; seitdem registrierten Forscher mehr als 10.000 von ihnen. Manche wiederholen sich immer wieder, andere blitzen einmal auf und bleiben dann verschwunden, wie Themiya Nanayakkara von der University of Sydney schildert. Was die Blitze erzeugt, ist weiter offen: „Wir haben Theorien, welche Objekte sie erzeugen, aber keinen schlüssigen Beweis“, sagt Leitautorin Manisha Caleb, ebenfalls University of Sydney (sinngemäß übersetzt).

Entdeckt mit MeerKAT, verortet mit Webb

Der Burst wurde am 4. März 2024 vom MeerTRAP-Team mit dem 64-Antennen-Radioteleskop MeerKAT in Südafrika aufgespürt. Die Funkdaten deuteten auf eine extreme Entfernung hin. Die größten bodengebundenen Teleskope konnten an der genau bekannten Position aber keine Galaxie erkennen; erst die Nahinfrarotkamera NIRCam des James-Webb-Weltraumteleskops (JWST) machte die Wirtsgalaxie sichtbar. Das Spektrometer NIRSpec maß eine Rotverschiebung von 2,148 – entsprechend einer Zeit rund 3 Milliarden Jahre nach dem Urknall.

Die Wirtsgalaxie ist untypisch: Die meisten bekannten FRB-Galaxien sind massereiche Sternbildungsgalaxien, diese ist jedoch 1.000-mal masseärmer als erwartet – eine kleine, metallarme Zwerggalaxie, in der 90 Prozent der Sternmasse in den vergangenen 30 Millionen Jahren entstanden. Caleb: „Wir dachten, es wäre eine große, schön geformte Galaxie mit vielen Sternen, stattdessen war es eine kleine Zwerggalaxie, die aber aktiv Sterne bildet“ (sinngemäß übersetzt). Ben Stappers von der University of Manchester in Großbritannien sagt, die Wirtsgalaxie steche aus der gesamten bisherigen Stichprobe heraus (sinngemäß übersetzt).

Was das für die Ursachenforschung bedeutet

Paare von Neutronensternen brauchen Milliarden Jahre, bis sie verschmelzen – zu einer so jungen Galaxie passt die Kollisionstheorie deshalb kaum. Caleb hält es für „sehr unwahrscheinlich“, dass dieser FRB aus einer Verschmelzung zweier Neutronensterne hervorging. Wahrscheinlicher sei ein Magnetar: ein junger, extrem stark magnetisierter Neutronenstern, der etwa durch Sternbeben seine Magnetenergie freisetzen kann. Insgesamt haben Theoretiker rund 100 Modelle entwickelt, wie J. Xavier Prochaska von der University of California, Santa Cruz, erläutert. „Wir Beobachter können nur Modelle ausschalten, nie beweisen“ (sinngemäß übersetzt).

Unabhängig vom Auslöser dient der Burst den Forschern als „kosmische Taschenlampe“: Er trägt die Spuren der Materie, die er durchquert hat – darunter den Abdruck eines bislang unbekannten Galaxienhaufens bei Rotverschiebung 0,3 (etwa 3,5 Milliarden Lichtjahre entfernt) und des Virgo-Haufens in etwa 54 Millionen Lichtjahren Entfernung. Matthew Bailes von der Swinburne University, einer der Erstentdecker der FRBs, nennt sie eine „sehr grundlegende Methode, um die Zahl der Atome im Universum zu bestimmen“ (sinngemäß übersetzt). Die nicht an der Studie beteiligte Astrophysikerin Sara Webb, ebenfalls Swinburne University, sieht in dem Fund einen Hinweis darauf, dass FRBs im frühen Universum weit verbreitet gewesen sein könnten.

Was noch unklar ist

• Welches Objekt genau FRBs erzeugt – ein schlüssiger Beweis fehlt weiterhin.
• Ob FRB 20240304B erneut aufblitzt oder ein einmaliges Ereignis war.
• Ob sich die Magnetar-Erklärung bei weiteren fernen Bursts bestätigt.

Wie es weitergeht

Das Team geht davon aus, dass MeerKAT mehrere FRBs pro Jahr bei Rotverschiebungen über 1,0 entdecken und lokalisieren kann. Prochaska zufolge werde der Fund neue, gezielte Studien antreiben, um weitere Bursts in noch größeren Entfernungen zu suchen (sinngemäß übersetzt).