Schnelle Radioblitze (FRBs) sind intensive Ausbrüche extragalaktischer Radiowellen, die nur wenige Millisekunden andauern. Sie wurden 2007 von Duncan Lorimer und seinem Studenten David Narkiewicz bei der Auswertung von Daten des Pulsar Survey entdeckt. Bis heute wurden zwischen 50 und 60 FRBs nachgewiesen, wobei die Astrophysikerin Victoria Caspi von der McGill University vermutet, dass es bis zu 10.000 pro Tag geben könnte. Kürzlich wurde der zweite jemals beobachtete wiederholte schnelle Radioblitz detektiert, der einen weiteren Hinweis zum Verständnis des Universums liefert.
Im Sommer 2018 Jahre Das neue kanadische CHIME-Teleskop hat innerhalb von nur drei Wochen 13 schnelle Radioblitze (FRBs) detektiert. Dies sind die zweiten sich wiederholenden FRB-Ausbrüche; der erste wurde 2012 vom Arecibo-Radioteleskop in Puerto Rico entdeckt.
Der erste sich wiederholende schnelle Radioblitz (FRB 121102) wurde von einer Gruppe Studenten unter der Leitung des damaligen Doktoranden Paul Scholz entdeckt. Nach der Analyse aller Daten stellten sie fest, dass dem ersten Signal zehn weitere Blitze folgten. Die Wissenschaftler vermuten, dass die Quelle dieser Blitze eine Zwerggalaxie in 2,5 Milliarden Lichtjahren Entfernung von der Erde sein könnte.
Der zweite wiederkehrende schnelle Radioblitz (FRB 180725A) trat erstmals am 14. August 2018 auf und ist seitdem mindestens fünfmal an derselben Stelle am Himmel wiedergekehrt. Das CHIME-Team veröffentlichte seine Ergebnisse am 9. Januar dieses Jahres in zwei Artikeln in der Fachzeitschrift. Natur , und präsentierten sie auf einer Konferenz der Amerikanischen Astronomischen Gesellschaft.
Das CHIME-Teleskop befindet sich am Dominion Radio Astrophysical Observatory in British Columbia, Kanada, und ist mit vier hochempfindlichen Radioempfängern mit den Maßen 100 x 20 Meter ausgestattet. Ihr Zweck ist es, die Beschleunigung von Radiowellen im Universum zu messen, die Milchstraße zu erforschen, Pulsare zu verfolgen und schnelle Radioblitze (FRBs) zu detektieren.
Das kanadische Experiment zur Kartierung der Wasserstoffintensität (CHIME) wurde am 7. September 2017 mit einer feierlichen Zeremonie in Betrieb genommen (dabei wurde das Teleskop erstmals zur Aufnahme astronomischer Bilder eingesetzt). Das Teleskop ist speziell für den hochempfindlichen Empfang von Signalen im Frequenzbereich von 400 bis 800 MHz ausgelegt. Die empfangenen Daten werden mit einer Geschwindigkeit von 13 Terabit pro Sekunde verarbeitet, digitalisiert und anschließend zu Himmelskarten verarbeitet.
CHIME durchsucht den Weltraum rund um die Uhr nach schnellen Radioblitzen (FRBs) mithilfe von 1.024 Messpunkten. Jeder Messpunkt wird 1.000 Mal pro Sekunde mit 16.000 verschiedenen Frequenzen verarbeitet, wodurch 130 Milliarden Bit Daten in Echtzeit analysiert werden. Nach der ersten Verarbeitungsstufe, die 2.500 Prozessoren und 32.000 Gigabyte RAM nutzt, bestimmt die zweite Stufe den Ort und die Details eines potenziellen FRBs. Tritt ein FRB auf, werden das CHIME-Team und die Astrophysik-Community umgehend benachrichtigt.
Anfangs gab es Skepsis hinsichtlich der Fähigkeit von CHIME, schnelle Radioblitze bei solch niedrigen Frequenzen zu detektieren, da frühere Modelle mit Frequenzen nahe 1400 MHz arbeiteten. Wissenschaftler gehen jedoch mittlerweile davon aus, dass auch schnelle Radioblitze mit Frequenzen unter 400 MHz existieren.
Einige der 13 Signale des sich wiederholenden schnellen Radioblitzes im unteren Frequenzbereich waren so hell, dass das CHIME-Team vermutet, dass auch Blitze unterhalb von 400 MHz existieren könnten. Sie gehen außerdem davon aus, dass in der Vergangenheit viele weitere sich wiederholende schnelle Radioblitze unterhalb von 700 MHz aufgetreten sind, die jedoch nicht als solche erkannt wurden.
Nach FRB 180725A detektierte das CHIME-Instrument mehrere weitere schnelle Radioblitze (FRBs) um 400 MHz, sowohl tagsüber als auch nachts, die keiner bekannten terrestrischen Quelle zugeordnet werden konnten. Sollten sich diese Signale bestätigen, würde dies zu einem besseren Verständnis der Frequenzgrenzen, in denen FRBs auftreten, sowie der Ursachen dieser Blitze beitragen.
Niemand weiß bisher, warum oder wie schnelle Radioblitze (FRBs) entstehen. Zu den vorgeschlagenen Hypothesen gehören Kollisionen von Schwarzen Löchern oder Neutronensternen, hochenergetische Supernovae, Blitzare und der durch Dunkle Materie verursachte Kollaps von Pulsaren.
Seit der Entdeckung schneller Radioblitze (FRBs) versuchen Wissenschaftler, die Natur ihrer Quellen zu bestimmen. Da die Blitze so kurz sind, geht man davon aus, dass ihre Quellen nur wenige hundert Kilometer groß oder sogar kleiner sind. Man nimmt außerdem an, dass sie extrem energiereich sind und in einem einzigen Blitz so viel Energie freisetzen, wie die Sonne in 80 Jahren produziert.
Eine mögliche Erklärung für ihren Ursprung ist, dass sie von anderen fortgeschrittenen außerirdischen Lebensformen stammen könnten, obwohl ähnliche Theorien bereits vor ihrer Entdeckung für die regelmäßigen Pulse von Pulsaren aufgestellt wurden. Weitere Theorien umfassen den explosiven Zerfall von Axionen-Miniclustern, kosmischen Strings und den Kollaps der Magnetosphären von Kerr-Newman-Schwarzen Löchern. Es wurde vermutet, dass schnelle Radioblitze, falls sie tatsächlich von Explosionen Schwarzer Löcher stammen, die ersten Anzeichen von Quantengravitation darstellen könnten.
Im Falle wiederkehrender schneller Radioblitze deuten einige Hypothesen auf mehrere Ursprünge hin, die auf Unterschiede in der Intensität der einzelnen Signale zurückzuführen sind. Eine Theorie besagt, dass in der Umgebung aktiver Galaxienkerne großflächige verschränkte quantenmechanische Zustände existieren, die zu einer erhöhten Emission führen können – ein Phänomen, das als «Superstrahlung» bekannt ist.
Dreizehn schnelle Radioblitze (FRBs) zeigten Anzeichen von Streuung, einem Phänomen, das auftritt, wenn Radiowellen die Umgebung der Quelle durchdringen. Wissenschaftler gehen davon aus, dass sich anhand der Art der Wellenstreuung Rückschlüsse auf die Beschaffenheit der Umgebung ziehen lassen.
Laut Tom Landecker, Mitglied des CHIME-Teams, können niederfrequente Wellen ihrer Umgebung entkommen und werden auf dem Weg zur Erde nicht ausreichend gestreut, um detektierbar zu sein. Dieser Grad der Streuung deutet darauf hin, dass es sich bei den Quellen um leistungsstarke astrophysikalische Objekte handelt, beispielsweise in Supernova-Überresten oder in der Nähe des zentralen Schwarzen Lochs der Galaxie, erklärt Cherry Ng, Astronomin an der Universität Toronto. Die Detektion weiterer schneller Radioblitze und die Analyse der Daten werden Wissenschaftlern zukünftig mehr Informationen liefern, um die Quellen und ihre Eigenschaften zu identifizieren.
[Quellen: CHIME, Nature, Wikipedia]