Astronomen haben ein mysteriöses Sternobjekt entdeckt, das alle 22 Minuten Radiowellen aussendet

Forscher haben ein neues Sternobjekt entdeckt, möglicherweise einen extrem langperiodischen Magnetar, der das derzeitige Verständnis von Neutronensternen in Frage stellt. Dieses Objekt sendet alle 22 Minuten Radiowellen aus, die längste jemals aufgezeichnete Zeit. Es stellt aktuelle Theorien in Frage, bietet aber vielversprechende Einblicke Neutronenstern Physik und magnetische Evolution. Das Team plant weitere Forschungen in der Hoffnung, weitere dieser ungewöhnlichen Himmelskörper zu entdecken.

Ein internationales Team unter der Leitung von Astronomen des Curtin University-Knotenpunkts des International Center for Research in Radio Astronomy (ICRAR) haben einen neuen Sternobjekttyp entdeckt, der unser Verständnis der Neutronensternphysik in Frage stellt.

Bei dem Objekt könnte es sich um einen sehr großen Magnetar handeln, einen seltenen Sterntyp mit extrem starken Magnetfeldern, die starke Energieausbrüche erzeugen können.

Bis vor Kurzem gaben alle bekannten Magnetare in Abständen von wenigen Sekunden bis wenigen Minuten Energie ab. Das neu entdeckte Objekt sendet alle 22 Minuten Radiowellen aus und ist damit die längste magnetische Periode, die jemals entdeckt wurde.

Die Forschung wurde am 19. Juli in der Zeitschrift veröffentlicht Natur.

Eine Animation, die die Erkennung, das Verhalten des Objekts und sein mögliches Aussehen beschreibt. Bildnachweis: ICRAR

Beobachtungen und Ergebnisse

Astronomen entdeckten das Objekt mit dem Murchison Widefield Array (MWA), einem Radioteleskop im Wajarri Yamaji Country im abgelegenen Westaustralien.

Der Magnetar mit der Bezeichnung GPM J1839−10 befindet sich 15.000 Lichtjahre von der Erde entfernt im Sternbild Scutum, sagte Hauptautorin Dr. Natasha Hurley-Walker.

„Dieses bemerkenswerte Objekt stellt unser Verständnis von Neutronensternen und Magnetaren in Frage, die zu den exotischsten und extremsten Objekten im Universum gehören“, sagte sie.

Der Sternkörper ist erst der zweite seiner Art, der jemals entdeckt wurde, nachdem der erste Student Tyrone O’Doherty an der Curtin University den ersten entdeckt hatte.

Eine künstlerische Darstellung des Radioteleskops Murchison Widefield Array bei der Beobachtung des Magnetarsterns Very Long Period, 15.000 Lichtjahre von der Erde entfernt im Sternbild Scutum. Bildnachweis: ICRAR

Neues Verständnis von Magneten

Zunächst war die wissenschaftliche Gemeinschaft von ihrer Entdeckung verblüfft.

Sie veröffentlichten einen Artikel in Natur im Januar 2022 beschreibt ein mysteriöses, vergängliches Objekt, das sporadisch erscheint und verschwindet und dreimal pro Stunde starke Energiestrahlen aussendet.

„Das Erste hat uns überrascht“, sagte Dr. Hurley Walker – O’Dohertys ehrenamtlicher Betreuer –.

„Wir waren so verwirrt“, sagte sie. „Also begannen wir, nach ähnlichen Objekten zu suchen, um herauszufinden, ob es sich um ein Einzelereignis oder nur um die Spitze des Eisbergs handelte.“

Zwischen Juli und September 2022 untersuchte das Team den Himmel mit dem MWA-Teleskop. Und in GPM J1839−10 wurden sie schnell fündig. Er stößt Energiestöße aus, die bis zu fünf Minuten anhalten – fünfmal länger als der erste Körper.

Der Magnetar wurde vom Radioteleskop Murchison Widefield Array (MWA) entdeckt, und zahlreiche andere Einrichtungen auf der ganzen Welt beteiligten sich, um die Entdeckung zu bestätigen und das Objekt zu untersuchen. MeerKAT – Bildnachweis: South African Radio Astronomy Observatory (SARAO), Gran Telescopio Canarias – Bildnachweis: Daniel López / IAC, Murchison Widefield Array – Bildnachweis: Marianne Annereau, Giant Metrewave Radio Telescope – Bildnachweis: NCRA, Australian SKA Pathfinder – Bildnachweis: CSIRO / Dragonfly Media, Australia Very Large Array – Bildnachweis: AUI / NRAO, XMM-Newton – Bildnachweis: Europäische Weltraumorganisation

Entdeckungsbestätigung

Weitere Teleskope folgten, um die Entdeckung zu bestätigen und mehr über die einzigartigen Eigenschaften des Objekts zu erfahren.

Darunter waren drei CSIRO Radioteleskope in Australien, das MeerKAT-Radioteleskop in Südafrika, das Grantecan (GTC) 10-m-Teleskop und das XMM-Newton-Weltraumteleskop.

Ausgestattet mit den Himmelskoordinaten und ihren Eigenschaften von GPM J1839−10 begann das Team auch mit der Durchsuchung der Beobachtungsarchive der weltweit führenden Radioteleskope.

„Es tauchte bei Beobachtungen des Giant Meterewave Radio Telescope (GMRT) in Indien auf, und das Very Large Array (VLA) in den USA hatte Beobachtungen, die bis ins Jahr 1988 zurückreichen“, sagte sie.

„Das war ein erstaunlicher Moment für mich. Ich war fünf Jahre alt, als unsere Teleskope zum ersten Mal Impulse von diesem Objekt aufzeichneten, aber es blieb unbemerkt und blieb 33 Jahre lang in den Daten verborgen.

„Sie haben es verpasst, weil sie nicht erwartet hatten, so etwas zu finden.“

Eine künstlerische Darstellung eines Magneten mit extra langer Periode. Das Objekt sendet seit mindestens 33 Jahren einen fünfminütigen Energieimpuls im Radiowellenlängenbereich aus. Bildnachweis: ICRAR

Fordern Sie aktuelle Paradigmen heraus

Nicht alle Magnetare erzeugen Radiowellen. Einige liegen unterhalb der „Todeslinie“, einer kritischen Schwelle, bei der das Magnetfeld eines Sterns zu schwach wird, um hochenergetische Emissionen zu erzeugen.

„Das von uns entdeckte Objekt dreht sich sehr langsam, um Radiowellen zu erzeugen – es befindet sich unterhalb der Todeslinie“, sagte Dr. Hurley-Walker.

„Angenommen, es handelt sich um einen Magnetar, sollte es diesem Objekt nicht möglich sein, Radiowellen zu erzeugen. Aber wir sehen sie.“

„Und wir sprechen hier nicht nur von einem winzigen flüchtigen Blick auf eine Radioemission. Alle 22 Minuten sendet es einen fünfminütigen Impuls mit Wellenlängenenergie aus, und das schon seit mindestens 33 Jahren.

„Was auch immer der Mechanismus dahinter ist, es ist außergewöhnlich.“

Das Pawsey Supercomputing Research Center wurde zur Speicherung und Weitergabe der für diese Forschung verwendeten Daten genutzt. Bildnachweis: Pawsey Supercomputing Research Center

Ich freue mich auf die Zukunft

Diese Entdeckung hat wichtige Auswirkungen auf unser Verständnis der Physik von Neutronensternen und des Verhaltens von Magnetfeldern in extremen Umgebungen.

Es wirft auch neue Fragen zur Entstehung und Entwicklung des Magnetismus auf und könnte Aufschluss über den Ursprung mysteriöser Phänomene wie schneller Radiostöße geben.

Das Forschungsteam plant weitere Beobachtungen des Magnetars, um mehr über seine Eigenschaften und sein Verhalten zu erfahren.

Sie hoffen auch, in Zukunft weitere dieser mysteriösen Objekte zu entdecken, um festzustellen, ob es sich tatsächlich um Magnete mit sehr langen Perioden oder sogar um etwas Phänomenaleres handelt.

Referenz: „Long Range Radio Transient Active for Three Decades“ von N. Hurley-Walker, N. Rea, SJ McSweeney, BW Meyers, E. Lenc, I. Heywood, SD Hyman, YP Men, TE Clarke, F. Coti Zelati, DC Price, C. Horváth, TJ Galvin, GE Anderson, A. cci, JS Morgan, KM Rajwade, B. Stappers und A. Williams, 1. Juli 9. 2023 Natur.
DOI: 10.1038/s41586-023-06202-5

Das MWA ist ein Vorläufer des weltweit größten Radioastronomie-Observatoriums Square Kilometre Array, das sich derzeit in Australien und Südafrika im Bau befindet. MWA feiert dieses Jahr einen bedeutenden Meilenstein und schließt ein Jahrzehnt internationaler wissenschaftlicher Operationen und Entdeckungen ab.

Das International Centre for Radio Astronomy Research (ICRAR) ist ein Gemeinschaftsprojekt der Curtin University und der University of Western Australia mit Unterstützung und Finanzierung durch die westaustralische Landesregierung.

Wir erkennen die Wajarri Yamaji als traditionelle Eigentümer und ursprüngliche Titelträger von Inyarrimanha Ilgari Bundara an, dem Standort des CSIRO Murchison Radio Astronomy Observatory, an dem sich das Murchison Widefield Array befindet.

Das Pawsey Supercomputing Research Centre in Perth – eine von Tier 1 finanzierte nationale Supercomputing-Einrichtung – half bei der Speicherung und Verarbeitung der in dieser Forschung verwendeten MWA-Beobachtungen.