Manche Rätsel des Universums entstehen nicht durch gewaltige Explosionen oder Schwarze Löcher. Manchmal genügt ein regelmäßiges Radiosignal, das scheinbar aus dem Nichts auftaucht.
Genau das beschäftigt Astronominnen und Astronomen seit einigen Jahren. Immer wieder registrieren Radioteleskope Signale aus der Milchstraße, die in ungewöhnlich langen Abständen auftreten. Anders als klassische Pulsare senden diese Objekte ihre Strahlung nicht im Sekunden- oder Millisekundentakt aus. Stattdessen vergehen oft viele Minuten oder sogar Stunden zwischen den einzelnen Signalen.
Nun ist es einem internationalen Forschungsteam gelungen, die Quelle eines dieser rätselhaften Objekte eindeutig zu identifizieren. Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Nature Astronomy veröffentlicht. Sie liefern einen wichtigen Hinweis darauf, wie zumindest ein Teil dieser bislang kaum verstandenen Himmelsobjekte funktioniert.
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Ein ungewöhnliches Sternenpaar
Im Mittelpunkt der Studie steht das Objekt ASKAP J1745−5051. Es besteht aus zwei Sternen, die sich in sehr geringem Abstand umkreisen. Der erste ist ein Weißer Zwerg. Dabei handelt es sich um den kompakten Überrest eines ehemals sonnenähnlichen Sterns. Obwohl er nur etwa die Größe der Erde besitzt, ist in ihm noch immer eine enorme Masse konzentriert.
Sein Begleiter ist ein Roter Zwerg. Dieser Stern ist deutlich masseärmer, besitzt aber einen größeren Durchmesser als der Weiße Zwerg. Beide Himmelskörper umkreisen sich in rund 84 Minuten und liegen dabei so dicht beieinander, dass Materie von einem Stern auf den anderen übergeht.
Der Weiße Zwerg zieht kontinuierlich Gas von seinem Begleiter ab. Dieser Vorgang wird in der Astronomie als Akkretion bezeichnet. Das einströmende Material erhitzt sich stark und sendet dabei Röntgenstrahlung aus.
Warum die Signale im 84-Minuten-Takt auftreten
Die Forschenden konnten zeigen, dass die beobachteten Radiosignale eng mit der Bewegung des Doppelsternsystems zusammenhängen.
„Zum ersten Mal haben wir den Ursprung dieser Signale genau lokalisiert und bestätigt, dass es sich bei der Quelle um einen ‚kataklysmischen Variablen‘ oder einen akkretierenden Weißen Zwerg handelt“, sagt Hauptautor Kovi Rose von der Universität Sydney.
Besonders interessant: Die Radio- und Röntgenstrahlung erreichen ihre maximale Intensität nicht gleichzeitig. Das deutet darauf hin, dass beide Signale an unterschiedlichen Orten innerhalb des Systems entstehen.
Nach den Beobachtungen des Teams entstehen die Radiowellen vermutlich dort, wo die Magnetfelder beider Sterne miteinander wechselwirken. Dort treffen geladene Teilchen auf starke Magnetfelder und erzeugen gebündelte Ausbrüche von Radiostrahlung. Diese werden von Radioteleskopen auf der Erde als periodische Signale registriert.
Ein Rätsel der modernen Radioastronomie
Die sogenannten langperiodischen Radio-Transienten gehören zu den jüngsten Rätseln der Astronomie. Bislang wurden lediglich rund ein Dutzend dieser Objekte entdeckt. Lange gingen Forschende davon aus, dass es sich um ungewöhnliche Neutronensterne handeln könnte. Solche Sterne senden als Pulsare regelmäßig Radiowellen ins All.
Mit der Zeit zeigten sich jedoch Probleme bei dieser Erklärung. Modelle legen nahe, dass extrem langsam rotierende Neutronensterne die beobachteten Signale eigentlich nicht erzeugen sollten. Die neue Studie liefert nun eine alternative Erklärung – zumindest für dieses Objekt.
„Langperiodische Radiotransienten haben Astronomen jahrelang vor ein Rätsel gestellt“, sagt Rose. „Nun konnten wir zeigen, dass die Quelle für einen dieser Transienten ein Weißer Zwerg ist, der aktiv Material von einem Begleitstern anzieht.“
Ein Schlüssel für weitere Entdeckungen
Die Forschenden sehen in ASKAP J1745−5051 weit mehr als einen einzelnen Sonderfall. Das System könnte künftig als Referenz dienen, um ähnliche Objekte besser einzuordnen.
„Einige ähnliche Objekte wurden bereits zuvor mit Doppelsternsystemen in Verbindung gebracht, aber dies ist das erste, bei dem wir sowohl die Sterne als auch den Akkretionsprozess in Aktion deutlich erkennen können“, sagt Professor Tara Murphy von der Universität Sydney.
Das macht das System zu einer Art Vergleichsmaßstab. Künftige Beobachtungen könnten zeigen, ob weitere langperiodische Radio-Transienten auf ähnliche Weise entstehen oder ob unterschiedliche Mechanismen dahinterstecken.
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