Rätselhafter Radioblitz stellt bisherigen Entfernungsrekord in den Schatten
Webb lokalisiert den bislang fernsten Fast Radio Burst. Seine junge Zwerggalaxie stärkt die Spur zu Magnetaren.
Das James-Webb-Weltraumteleskop hat die lichtschwache Wirtsgalaxie des Fast Radio Burst FRB 20240304B identifiziert. Der vergrößerte Ausschnitt rechts markiert die Galaxie, aus der das bislang entfernteste eindeutig lokalisierte FRB-Signal stammt.
Foto: NASA, ESA, CSA, STScI, T. Nanayakkara (USYD). Image Processing: J. DePasquale (STScI), Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0)
Mehr als zehn Milliarden Jahre war FRB 20240304B unterwegs, bevor sein Signal die Erde erreichte. Weiter entfernt ließ sich bislang kein Fast Radio Burst eindeutig einer Galaxie zuordnen. Doch der Rekord ist nur ein Teil der Geschichte: Webb fand als Heimat keine große Galaxie, sondern eine kleine, junge Zwerggalaxie – rund 1000-mal masseärmer als erwartet.
Fast Radio Bursts dauern oft nur wenige Millisekunden und setzen dabei enorme Mengen an Radioenergie frei. Was diese Ausbrüche erzeugt, ist noch immer nicht geklärt. „Das Interessante an Fast Radio Bursts ist, dass wir nicht wissen, wodurch sie erzeugt werden. Wir haben Theorien darüber, welche Objekte sie hervorbringen, aber keinen endgültigen Beweis“, sagt Manisha Caleb von der University of Sydney in einer Mitteilung der NASA.
FRB 20240304B könnte dieses Rätsel ein Stück weiter auflösen. Zugleich zeigt das Signal, wie sich mit solchen Radioblitzen Materie über Milliarden Lichtjahre hinweg untersuchen lässt.
Inhaltsverzeichnis
Erst Webb fand die Heimatgalaxie
FRB 20240304B ging den Forschenden am 4. März 2024 mit dem südafrikanischen Radioteleskop MeerKAT ins Netz. Schon die Messdaten des MeerTRAP-Projekts deuteten darauf hin, dass der Radioblitz aus außergewöhnlich großer Entfernung kam.
Seine Position am Himmel ließ sich genau bestimmen. Nur die passende Galaxie fehlte. Selbst leistungsfähige Teleskope am Boden fanden an dieser Stelle zunächst nichts Überzeugendes.
Erst das James-Webb-Weltraumteleskop machte die Wirtsgalaxie sichtbar. Die Nahinfrarotkamera NIRCam entdeckte ein extrem lichtschwaches Objekt, NIRSpec bestimmte anschließend seine Rotverschiebung auf z = 2,148.
Damit stammt FRB 20240304B aus einer Zeit, als das Universum erst rund drei Milliarden Jahre alt war. Heute ist es etwa 13,8 Milliarden Jahre alt. Kein anderer Fast Radio Burst mit eindeutig identifizierter Wirtsgalaxie wurde bislang in größerer kosmischer Entfernung nachgewiesen.
Die Heimat passt nicht ins bisherige Bild
Beim Blick auf die Galaxie folgte die nächste Überraschung. Viele der bislang genauer untersuchten FRBs wurden deutlich massereicheren Galaxien zugeordnet. Die Heimat von FRB 20240304B ist dagegen eine kleine, klumpige Zwerggalaxie mit intensiver Sternentstehung.
„Wir hatten eine große, gut entwickelte Galaxie mit vielen Sternen erwartet. Stattdessen fanden wir eine kleine Zwerggalaxie, in der allerdings aktiv Sterne entstehen“, sagt Studienleiterin Manisha Caleb in der NASA-Mitteilung.
Nach Angaben des Forschungsteams ist die Galaxie etwa 1000-mal masseärmer als erwartet. Webb zeigt damit eine FRB-Heimat aus einer Epoche, in der im Universum besonders viele neue Sterne entstanden. Astronominnen und Astronomen bezeichnen diese Phase als „Cosmic Noon“.
Spricht der Fund für einen Magnetar?
Das junge Alter der Galaxie ist für die Suche nach dem Auslöser der Radioblitze besonders interessant.
Zu den aussichtsreichsten Kandidaten gehören Magnetare. Das sind Neutronensterne mit extrem starken Magnetfeldern. Dass solche Objekte grundsätzlich sehr kurze, energiereiche Radioblitze erzeugen können, ist bereits belegt: Auch in unserer Milchstraße wurde ein FRB-artiger Ausbruch eines Magnetars beobachtet.
Auf ingenieur.de zeigte zudem eine frühere Untersuchung, dass sich die Quelle eines Fast Radio Bursts bis in die unmittelbare Umgebung eines Neutronensterns eingrenzen ließ. Ein weiterer beobachteter Radioblitz trat am Rand einer aktiven Sternentstehungsregion auf und rückte Magnetare ebenfalls in den Fokus.
FRB 20240304B passt zu diesem Bild. Seine Wirtsgalaxie besitzt eine junge Sternpopulation. Ein Magnetar kann vergleichsweise kurz nach der Supernova eines massereichen Sterns entstehen.
Andere Modelle setzen längere Entwicklungszeiten voraus. Dazu gehören bestimmte Szenarien, bei denen zwei Neutronensterne zunächst über längere Zeit umeinander kreisen und schließlich verschmelzen.
„Unsere Arbeit deutet darauf hin, dass es sehr unwahrscheinlich ist, dass dieser FRB durch eine Verschmelzung erzeugt wurde“, sagt Caleb in der ESA/Webb-Mitteilung zur Studie.
Der Radioblitz verrät, was zwischen den Galaxien liegt
FRB 20240304B ist aber nicht nur wegen seiner Quelle interessant. Sein Signal hat auf dem Weg zur Erde Milliarden Lichtjahre Raum durchquert – und dabei Spuren der Materie aufgenommen, auf die es traf.
Radiowellen verschiedener Frequenzen werden beim Durchgang durch ionisiertes Gas unterschiedlich stark verzögert und gestreut. Aus diesen Veränderungen können Forschende Rückschlüsse auf Materie entlang der Sichtlinie ziehen.
J. Xavier Prochaska von der University of California, Santa Cruz, beschreibt den Effekt in der ESA/Webb-Mitteilung so: „Ein Fast Radio Burst ist fast wie eine kosmische Taschenlampe. Er beleuchtet alles entlang seines Weges. Er trägt den Abdruck all dessen, was er durchquert, sodass man mit ihm das ‚kosmische Netz‘ nachzeichnen kann – jene sonst unsichtbare Materie und Strukturen, denen er unterwegs begegnet.“
Bei FRB 20240304B blieb es nicht bei dieser grundsätzlichen Möglichkeit. Im Signal fanden die Forschenden tatsächlich Spuren von zwei kosmischen Strukturen. Eine davon ist der Virgo-Galaxienhaufen in unserer kosmischen Nachbarschaft, rund 54 Millionen Lichtjahre entfernt.
Hinzu kommt ein zuvor unbekannter Galaxienhaufen bei einer Rotverschiebung von etwa z = 0,3, rund 3,5 Milliarden Lichtjahre von der Erde entfernt. Ein einziger Millisekundenblitz liefert damit Informationen über Materie entlang eines Weges, der einen großen Teil der kosmischen Geschichte umfasst.
Übersehen Teleskope einen Teil der fernen Radioblitze?
FRB 20240304B war auf seinem Weg zur Erde ungewöhnlich stark gestreut. Plasma entlang der Sichtlinie zog den ursprünglich extrem kurzen Radioblitz zeitlich auseinander.
Genau das könnte erklären, warum bislang so wenige FRBs aus ähnlich großer Entfernung bekannt sind. Je stärker ein Signal verbreitert wird, desto leichter kann es in automatisierten Suchverfahren untergehen.
Die Forschenden vermuten deshalb, dass heutige Himmelsdurchmusterungen einen Teil der fernen FRB-Population schlicht übersehen. FRB 20240304B wäre dann nicht nur ein Rekordhalter, sondern ein Hinweis darauf, dass im frühen Universum deutlich mehr solcher Radioblitze auftraten, als unsere bisherigen Kataloge erkennen lassen.
MeerKAT und Webb ergänzen sich
FRB 20240304B zeigt zugleich, warum für solche Entdeckungen verschiedene Teleskope zusammenspielen müssen. MeerKAT registriert die wenige Millisekunden dauernden Radiosignale und kann ihre Position bestimmen. Webb wiederum besitzt die Empfindlichkeit, extrem lichtschwache Wirtsgalaxien in großer Entfernung sichtbar zu machen.
„Unsere Ergebnisse zeigen erneut die beeindruckenden Fähigkeiten von Webb. Wir können damit Grenzen verschieben, die zuvor unerreichbar waren“, sagt Co-Autor Themiya Nanayakkara von der University of Sydney in der ESA/Webb-Mitteilung.
Quellen
- Science, 8. Oktober 2026:
Manisha Caleb et al.: „A fast radio burst from the first 3 billion years of the Universe“
- NASA, 8. Oktober 2026:
Webb Measures Distance to Farthest Fast Radio Burst, Suggesting Origin
- NASA/ESA/CSA/STScI:
NIRCam-Aufnahme der Wirtsgalaxie von FRB 20240304B
- Max-Planck-Institut für Radioastronomie:
Rekord-Radioblitz aus dem jungen Universum
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