In der Weltraumforschung ist eine der langwierigsten Detektivgeschichten der letzten Jahre zu Ende gegangen. Astronomen, die fast zwei Jahrzehnte lang nicht in der Lage waren, die Natur der rätselhaften Radioblitze zu erklären, die von einem bestimmten Abschnitt der Milchstraße kamen, haben nun den Mechanismus ihrer Entstehung identifiziert. Der Himmelskörper, der die Katalogbezeichnung ASKAP J1745-5051 erhielt, stellte sich als enges Doppelsystem heraus, in dem ein weißer Zwerg Materie von einem benachbarten roten Zwerg aufnimmt und die Wechselwirkung ihrer extrem starken Magnetfelder periodische Impulse im Radiobereich erzeugt. Die Entdeckung, die durch Daten mehrerer Observatorien auf vier Kontinenten bestätigt wurde, schließt eine wichtige Lücke im Verständnis kompakter Doppelsysteme und rückt eine von 12 zuvor katalogisierten, aber nicht erklärten Quellen an ihren Platz.

Wie ASKAP und MeerKAT auf die Spur kamen

Erstmals wurde der Himmelskörper vom Radioteleskop ASKAP (Australian Square Kilometre Array Pathfinder) in Westaustralien entdeckt. Seine große Apertur und hohe Empfindlichkeit ermöglichten es, die anomalen Radioblitze zu erfassen, die in die Standardmodelle von Pulsaren oder Magnetaren nicht passten. Zur Präzisierung der Koordinaten und Bestätigung der Periodizität der Signale wurde der südafrikanische Interferometer MeerKAT hinzugezogen, dessen Konfiguration aus 64 Antennen die erforderliche Winkelauflösung bereitstellte. Anschließend kamen optische spektroskopische Daten von Observatorien in Chile sowie Archivbeobachtungen von Röntgenteleskopen im Weltraum hinzu. Die Gesamtheit dieser Messungen ermöglichte es den Forschern, die Struktur des Systems genau zu bestimmen und alternative Hypothesen auszuschließen.

Anatomie des Systems: Weißer Zwerg, roter Zwerg und 1,3 Stunden pro Umlauf

Die festgestellte Konfiguration von ASKAP J1745-5051 sieht wie folgt aus: Ein kompakter weißer Zwerg umkreist einen roten Zwerg mit einer Masse von etwa 10 Prozent der Sonnenmasse mit einer Umlaufperiode von nur 1,3 Stunden. Solche Enge bedeutet, dass der Abstand zwischen den Sternen lediglich einige Sonnenradien beträgt, was das System äußerst dynamisch macht. Die von der Oberfläche des roten Zwergs abgetragene Materie bildet einen Akkretionsstrom, der auf den weißen Zwerg fällt. Beim Aufprall auf seine Oberfläche oder Magnetosphäre wird dieser Strom auf extreme Temperaturen erhitzt und erzeugt helle Röntgenimpulse. Gerade die Röntgenstrahlung wurde zum entscheidenden „bestätigenden' Kanal, der es ermöglichte, diesen Himmelskörper von Pulsaren und anderen kompakten Quellen zu unterscheiden.

Magnetische Schleifen als Generator der Radioblitze

Die eigentliche Quelle der rätselhaften Radiosignale, die Astronomen fast zwei Jahrzehnte lang beschäftigte, war die Wechselwirkung der extrem starken Magnetfelder beider Sterne. Schätzungen der Forscher zufolge übersteigt die Induktion dieser Felder die Feldstärke eines in der Medizin verwendeten MRT-Geräts um das Tausendfache. An der Stelle, an der sich die Feldlinien der beiden Sterne schneiden und in sogenannte magnetische Schleifen schließen, findet eine periodische Rekonnexion statt, die gerade im Radiobereich Ausbrüche erzeugt. Eine grundsätzlich wichtige Beobachtung war die zeitliche Verschiebung zwischen den Spitzen der Radio- und Röntgenpulsationen: Sie fallen nicht zusammen, was eindeutig bestätigt, dass die Signale in verschiedenen Zonen des Doppelsystems und nicht an einem einzigen Punkt erzeugt werden.

Widersprüchliche Daten

Beim Abgleich der Formulierungen in verschiedenen Publikationen und Nachrichtenberichten zeigt sich eine geringfügige Unstimmigkeit in der Chronologie des „Alters' des Rätsels. In der grundlegenden wissenschaftlichen Beschreibung heißt es, dass Astronomen das Phänomen „fast 20 Jahre lang' nicht erklären konnten, während einige Nachrichtentitel Formulierungen wie „20 Jahre Rätsel' oder „nach mehr als 20 Jahren' verwenden. Der Unterschied von wenigen Monaten ändert nichts am Wesen der Entdeckung, spiegelt jedoch wider, ob die Frist ab dem Zeitpunkt der ersten Katalogisierung des anomalen Signals oder ab der Veröffentlichung des ersten Versuchs seiner Interpretation berechnet wird. Das genaue Datum der ersten Entdeckung wird in den vorliegenden Quellen nicht angegeben, daher hält die Redaktion von XAB.info beide Versionen ohne Priorisierung fest.

Der erste von zwölf: Was kommt als Nächstes

ASKAP J1745-5051 wurde zum ersten bestätigten Himmelskörper seiner Klasse – ein weißer Zwerg, der in einem engen Doppelsystem Materie von einem benachbarten Stern aufnimmt und dabei charakteristische Radioblitze über magnetische Schleifen erzeugt. Dies ist grundsätzlich wichtig, da von 12 zuvor katalogisierten ähnlichen Quellen 10 bis heute ohne bestätigten Ursprungsmechanismus bleiben. Die Wissenschaftler haben bereits die Fortsetzung der Beobachtungen der Röntgenoszillationen des Systems angekündigt, um zu prüfen, ob solche magnetischen Schleifen eine universelle Quelle anderer rätselhafter Radiosignale sind, die in der Milchstraße erfasst werden. Wenn sich die Hypothese bestätigt, wird es möglich sein, die Kataloge zu überarbeiten und möglicherweise mit einem einzigen Mechanismus noch Dutzende unentzifferte Objekte „abzuschließen'.