Mysteriöse helle Funkblitze, die nur für einen kurzen Moment am Himmel auftauchen und sich nicht wiederholen, könnten der letzte Abschied eines massereichen Sterns sein, der in ein Schwarzes Loch einstürzt.
Radioteleskope haben einige helle Funkblitze aufgenommen, die nur für einen kurzen Moment am Himmel erscheinen und sich nicht wiederholen. Seitdem haben sich Wissenschaftler gefragt, woher diese ungewöhnlichen Funksignale stammen. Ein Artikel in der dieswöchigen Ausgabe von Science (Thornton et al.) Legt nahe, dass die Quelle der Blitze tief im frühen Kosmos liegt und dass die kurzen Funkstöße extrem hell sind. Die Frage, welches kosmische Ereignis in so kurzer Zeit eine so helle Funkemission hervorrufen könnte, blieb jedoch unbeantwortet. Die Astrophysiker Heino Falcke von der Radboud University Nijmegen und Luciano Rezzolla vom Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik (Albert-Einstein-Institut / AEI) in Potsdam geben eine Lösung für das Rätsel. Sie schlagen vor, dass die Radiobursts der letzte Abschiedsgruß eines supramassiven rotierenden Neutronensterns sein könnten, der in ein Schwarzes Loch kollabiert.
Gravitationskollaps zu einem rotierenden Schwarzen Loch ohne Exzision. Bildnachweis: AEI Potsdam Zur vollständigen Galerie
Spinning Star widersteht Zusammenbruch
Neutronensterne sind die ultradichten Überreste eines Sterns, der eine Supernova-Explosion durchgemacht hat. Sie sind so groß wie eine kleine Stadt, haben aber die doppelte Masse unserer Sonne. Es gibt jedoch eine Obergrenze dafür, wie massereich Neutronensterne werden können. Wenn sie über einer kritischen Masse von mehr als zwei Sonnenmassen gebildet werden, wird erwartet, dass sie sofort zu einem Schwarzen Loch zusammenbrechen.
Falcke & Rezzolla schlagen nun vor, dass einige Sterne diesen endgültigen Tod durch schnelle Rotation für Millionen von Jahren aufschieben könnten. Wie eine Ballerina, die sich um ihre eigene Achse dreht, könnten Zentrifugalkräfte diese übergewichtigen Neutronensterne gegen Kollaps stabilisieren und sie für einige Millionen Jahre in einem „halb toten“ Zustand belassen. Trotzdem kauft der Star nur Zeit und kann auch mit diesem Trick das Unvermeidliche nicht vermeiden.
Neutronensterne haben extrem starke Magnetfelder, die ihre Umgebung wie riesige Propellerblätter durchdringen. Eventuelle Reste in der Umgebung werden von diesem Magnetventilator weggeblasen und Rotationsenergie wird abgestrahlt. Während der halbtote Stern altert, verlangsamt er sich und wird immer kompakter, wobei die Schwerkraft eine immer stärkere Rolle spielt. Irgendwann kann der müde Stern dem Zug der Schwerkraft nicht mehr standhalten. Es wird die ultimative Todeslinie überschreiten und plötzlich zu einem Schwarzen Loch zusammenbrechen, während es einen starken Funkblitz aussendet.
Die Emission verschwindet im Schwarzen Loch
Astrophysiker erwarten normalerweise, dass ein Gravitationskollaps von einem hellen Feuerwerk aus optischer Strahlung und Gammastrahlung der implodierenden Materie begleitet wird. Diese charakteristische Emission ist jedoch in den neu gefundenen schnellen Funkbursts nicht zu sehen. Falcke & Rezzolla schlagen dies vor, weil der Neutronenstern seine Umgebung bereits gereinigt hat und die verbleibende Sternoberfläche schnell vom aufkommenden Ereignishorizont bedeckt ist.
Künstlerkonzept eines wachsenden Schwarzen Lochs oder Quasars, gesehen in der Mitte einer fernen Galaxie. Bildnachweis: NASA / JPL-Caltech
„Der Neutronenstern hat nur noch sein Magnetfeld, aber die Schwarzen Löcher können die Magnetfelder nicht aufrechterhalten, und der kollabierende Stern muss sie loswerden“, erklärt Prof. Falcke und fügt hinzu: „Wenn sich das Schwarze Loch bildet, werden die Magnetfelder vom stern abgeschnitten werden und wie gummibänder schnappen. Wie wir zeigen, kann dies tatsächlich die beobachteten riesigen Funkblitze erzeugen. Alle anderen normalerweise zu erwartenden Signale - Gammastrahlen, Röntgenstrahlen - verschwinden einfach hinter dem Ereignishorizont des Schwarzen Lochs. “
Aufgrund ihres einzigen, ultraschnellen und unwiederholbaren Signals nannten Falcke und Rezzolla diese Objekte "Blitzars", aus dem deutschen Blitz (Blitz). Dies steht im Gegensatz zu Pulsaren, bei denen es sich um rotierende Neutronensterne handelt, die wie kosmische Leuchttürme wiederholt blinken und einfach verschwinden.
Prof. Rezzolla erklärt: „Diese schnellen Funkstöße könnten der erste Hinweis auf die Entstehung eines Schwarzen Lochs sein, dessen Entstehung daher von einer intensiven, fast reinen Funkwellenemission begleitet wird. Interessanterweise ist ein Blitzar gleichzeitig das Abschiedssignal eines sterbenden Neutronensterns und das erste eines neugeborenen Schwarzen Lochs. “
Die von Falcke & Rezzolla vorgeschlagene neue Theorie liefert eine erste solide Interpretation der zuvor mysteriösen Radiobursts. Ihre Arbeiten wurden der Zeitschrift "Astronomy & Astrophysics" vorgelegt.
Um ihren Vorschlag weiter zu testen, sind weitere Beobachtungen der bisher schwer fassbaren Radiobursts erforderlich. Falcke und seine Kollegen planen, künftig mit Teleskopen wie dem neuen LOFAR-Radioteleskop weitere dieser sterbenden Sterne zu entdecken. Dies würde es ihnen ermöglichen, die Ereignisse schneller und genauer zu lokalisieren und diesen neuen Formationskanal von Schwarzen Löchern in den Tiefen des Kosmos mit scharfen „Funkaugen“ zu beobachten.
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