Ein nur wenige Millisekunden dauernder Radioblitz hat mehr als 10 Milliarden Jahre kosmischer Geschichte durchquert, bevor er auf der Erde aufgefangen wurde.
Das Signal mit der Bezeichnung FRB 20240304B wurde am 4. März 2024 vom MeerTRAP-Projekt mit dem MeerKAT-Radioteleskop in Südafrika entdeckt. Schnelle Radiobursts sind extrem kurze und leistungsstarke Impulse, deren physikalischer Ursprung noch immer unklar ist.
Spektrum der Wirtsgalaxie von FRB 20240304B, gemessen mit James Webb. Die Sauerstoff- und Wasserstofflinien ermöglichten die Bestätigung einer Rotverschiebung von 2.148.
Bildnachweis: NASA, ESA, CSA, Joseph Olmsted; Wissenschaft: Manisha Caleb.
Das Radiosignal deutete sofort darauf hin, dass die Quelle sehr weit entfernt sein musste. Auf einer solchen Strecke durchqueren die verschiedenen Frequenzen das zwischen den Galaxien vorhandene ionisierte Gas nicht exakt auf dieselbe Weise. Ihre Verzögerung ermöglicht eine Schätzung der angetroffenen Materiemenge, reicht allein jedoch nicht aus, um eine genaue Entfernung zu bestimmen.
Die Forschenden suchten daher nach der Ursprungsgalaxie. Das James-Webb-Weltraumteleskop entdeckte genau in dem von MeerKAT bestimmten Bereich eine lichtschwache Galaxie. Mit seiner Infrarotkamera konnte eine Rotverschiebung von 2.148 gemessen werden.
Dieser Wert ordnet die Emission etwa drei Milliarden Jahre nach dem Urknall ein. Das Licht und die Radiowellen des Systems waren daher mehr als 10 Milliarden Jahre unterwegs, bevor sie uns erreichten. Es handelt sich um den bislang am weitesten entfernt lokalisierten schnellen Radioburst.
Tiefenfeldaufnahme von James Webb mit der Wirtsgalaxie von FRB 20240304B, die in der Vergrößerung markiert ist.
Bildnachweis: NASA, ESA, CSA und STScI, via HotHardware.
Auch die Wirtsgalaxie hält eine Überraschung bereit. Im Vergleich zu vielen Galaxien, die bereits mit diesen Ausbrüchen in Verbindung gebracht wurden, ist sie relativ klein und jung. Dies zeigt, dass das Phänomen sehr früh nach der Entstehung der ersten Sternengenerationen dieser Galaxie auftreten konnte.
Astronomen wissen noch immer nicht genau, welche Objekte all die schnellen Radiobursts erzeugen. Einige jüngere Beobachtungen bringen zumindest einen Teil von ihnen mit Magnetaren in Verbindung, also Neutronensternen mit einem extrem starken Magnetfeld. Auch andere Umgebungen könnten eine Rolle spielen.
Ein derart weit entferntes Ereignis ist für Kosmologen besonders interessant. Auf seinem Weg durchquert das Signal das äußerst dünne Gas zwischen den Galaxien. Die Art und Weise, wie seine Frequenzen verzögert werden, kann dazu dienen, diese nahezu unsichtbare Materie zu messen und ihre Verteilung in verschiedenen Epochen des Universums zu verfolgen.
Die Kombination aus MeerKAT und James Webb eröffnet somit eine neue Möglichkeit, die entferntesten Ausbrüche zu entdecken und zu analysieren. Künftige Entdeckungen könnten zeigen, ob junge und massearme Galaxien häufige Orte für diese Radioexplosionen waren, als das Universum erst einige Milliarden Jahre alt war.