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Radioblitze sollen Hinweise auf Dunkle Materien liefern.
Radioblitze sollen Hinweise auf Dunkle Materien liefern.(Foto: picture-alliance/ dpa)

In kosmischer Katastrophe geboren: Forscher "wiegen" Universum mit Radioblitz

Sie sind unglaublich stark und kommen aus den Tiefen des Alls: Radioblitze gehören zu den spannendsten Rätseln im Universum. Ausgerechnet solch ein mysteriöser Radioimpuls hilft Forschern nun, eine weitaus gewichtigere Frage der Kosmologie zu beantworten.

Astronomen haben zum ersten Mal den Ursprung eines mysteriösen Radioblitzes bestimmt. Dabei handelt es sich um einen starken, aber nur wenige Millisekunden dauernden Radioimpuls, der aus dem Weltraum kommt. Die detaillierte Analyse des Strahlungsausbruchs liefert einen Hinweis auf die Existenz der sogenannten Dunklen Materie, wie die Wissenschaftler um Evan Keane von der Square Kilometre Array (SKA) Organisation im britischen Fachblatt "Nature" erläutern.

Am 18. April 2015 hat das Parkes-Radioteleskop in Australien einen sogenannten Fast Radio Burst (Schnellen Radioausbruch) aufgenommen. Der Blitz aus Radiostrahlung dauerte nur Sekundenbruchteile. Ein rund sechs Tage langes Nachglühen erlaubte es den Astronomen jedoch, mit verschiedenen Teleskopen die genaue Position des Blitzes am Himmel zu bestimmen. Als Ursprungsort ermittelten sie auf diese Weise eine rund sechs Milliarden Lichtjahre entfernte elliptische Galaxie. Ein Lichtjahr ist die Strecke, die das Licht in einem Jahr zurücklegt und entspricht rund 9,5 Billionen Kilometern.

Seltene Beobachtung

"Es ist das erste Mal, dass wir die Heimatgalaxie eines Fast Radio Bursts bestimmen konnten", betont Keane Monate später in einer Mitteilung seiner Organisation. "In der Vergangenheit wurden Fast Radio Bursts erst nach Monaten oder sogar Jahren beim Durchforsten der Daten entdeckt. Zu dieser Zeit war es dann zu spät für Folgebeobachtungen." Der im April 2015 live beobachtete Blitz ist erst das 17. derartige Ereignis, das Astronomen überhaupt registriert haben.

Auf seinem langen Weg durchs All wird der Radioblitz verzerrt: Strahlungsanteile mit niedriger Frequenz werden von der durchquerten Materie geringfügig stärker verzögert als solche mit höherer Frequenz. Durch diese sogenannte Frequenz-Dispersion ändert sich der zeitliche Ablauf des Blitzes. Die Stärke der Dispersion ist ein Maß für die Menge durchquerter Materie. Da die Astronomen bei dem neuen Radioblitz erstmals auch die Entfernung kennen, konnten sie auf diese Weise die Dichte der Materie auf der Strecke zwischen der Ursprungsgalaxie und der Erde messen und mit aktuellen Modellen der Materieverteilung im Universum vergleichen. "Im Grunde erlaubt uns dies, das Universum zu wiegen – oder zumindest die normale Materie, die es enthält", erläutert Co-Autor der Studie Simon Johnston von der australischen Forschungsorganisation CSIRO.

Nach gegenwärtigem Wissen enthält das Universum nur 4,9 Prozent normale Materie. Mehr als fünfmal so häufig ist mit 26,8 Prozent eine rätselhafte Dunkle Materie, die sich einzig durch ihre Schwerkraft verrät. Den Löwenanteil macht mit 68,3 Prozent eine vollständig mysteriöse Dunkle Energie aus, die das Universum immer schneller auseinanderzutreiben scheint. Die Natur der Dunklen Materie und der Dunklen Energie ist ungeklärt. Doch selbst von den 4,9 Prozent der uns vertrauten, normalen Materie haben astronomische Durchmusterungen bislang nur etwa die Hälfte dingfest gemacht.

Für kosmologische Messung genutzt

Dank des Radioblitzes waren die Astronomen nun in der Lage, die Menge der Materie zwischen der Erde und dem sechs Milliarden Lichtjahre entfernten Ursprung des Strahlungsausbruchs zu bestimmen. Diese Messung zeige erstmals, dass die Dichte der normalen Materie zwischen den Galaxien vollkommen mit den Vorhersagen kosmologischer Standardmodelle vereinbar sei, unterstreicht Duncan Lorimer von der West Virginia University in einem Begleitkommentar. "Wir haben die fehlende Materie gefunden", betont auch Keane. "Es ist das erste Mal, dass ein Fast Radio Burst für eine kosmologische Messung benutzt wurde."

In Zukunft hoffen die Astronomen, unter anderem mit dem geplanten Radio-Observatorium SKA deutlich mehr solcher Radioblitze zu beobachten und daraus weitere Einblicke zu gewinnen. So ist die Ursache der starken Strahlungsausbrüche bislang völlig unklar. "Es gibt gegenwärtig mehr Ideen zur Natur der FRB-Quellen als FRBs selbst", unterstreicht Lorimer.

Der Blitz vom April 2015 strahlte kurzzeitig so stark wie eine Milliarde Sonnen. Die Astronomen vermuten daher, dass er von einem gewaltigen Ereignis wie der Kollision zweier Sterne ausgelöst worden sein könnte, vielleicht von einem verschmelzenden System aus zwei Neutronensternen. Derartige kosmische Katastrophen senden auch starke Gravitationswellen aus. Die Forscher hoffen daher nach dem gerade erst gelungenem Nachweis von Gravitationswellen, auch auf diesem Weg etwas über die Natur der Radioblitze lernen zu können.

Quelle: n-tv.de

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