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Die Erde wird tagtäglich mit Radiosignalen aus dem Weltraum bombardiert. Die meisten sind unbekannten Ursprungs. Viele Menschen bekommen davon nichts mit, doch in der Astronomie sind diese Signale eine Möglichkeit, entfernte Objekte zu erforschen und zu ermitteln, welches Objekt oder Ereignis sie ausgelöst haben könnte.
2007 nahm das Parkes-Radioteleskop in Murriyang, Australien, explosionsartige Radiowellen auf, die scheinbar von außerhalb unserer Galaxie stammten – das war zuvor noch nicht geschehen.
Erst 2013 wurden ähnliche Signale erkannt und als „schnelle Radioblitze“ bezeichnet. „Wir sind uns jetzt sicher, dass sie real waren“, berichtet Ben Stappers, Projektkoordinator von MeerTRAP und Leiter der Gruppe für Pulsare, Exoplaneten und Transienten an der Universität Manchester im Vereinigten Königreich.
Schnelle Radioblitze sind intensive, explosionsartige Strahlung, die nur Millisekunden anhält und aus entfernten Galaxien stammt. Schätzungen besagen, dass jeden Tag etwa 10 000 schnelle Radioblitze die Erde erreichen, doch ihr Ursprung ist ein Mysterium. Eine verbreitete Theorie lautet, dass sie von Neutronensternen emittiert werden, also schwer fassbaren Rückständen sterbender Sterne mit außergewöhnlich starken Magnetfeldern.
Im EU-finanzierten Projekt MeerTRAP wurde ein höchstsensibles Radioteleskop in Südafrika, bekannt als MeerKAT, mit modernster Hard- und Software gekoppelt, um nach schnellen Radioblitzen zu suchen und mehr über diese extraterrestrischen Signale zu erfahren.
Augen gen Himmel
Da diese Signale aus so großer Entfernung stammen, ist es schwierig zu bestimmen, in welcher Galaxie genau sie ihren Ursprung haben.
Die zwei großen Vorteile des MeerKAT-Teleskops sind die hohe Sensitivität und die Möglichkeit, den Ursprung von Strahlung zu orten. So konnte das Team mehr schnelle Radioblitze erkennen und eine genaue Karte der Ursprünge erstellen.
„Zu Beginn dachten wir, dass wir in etwa zwei Wochen Beobachtung einen schnellen Radioblitz finden würden“, ergänzt Stappers. „Das scheint sich zu bestätigen: Bisher haben wir etwa 45 Blitze entdeckt.“
Jagd nach Hinweisen mit KI
Diese Teleskope generieren solch außergewöhnliche Datenmengen, dass eine langfristige Speicherung entweder teuer oder unmöglich wäre. Also musste das MeerTRAP-Team die Daten schnell durchforsten, um mögliche Hinweise zu finden.
Hierfür entwickelten die Forschenden eine ausgeklügelte Software, gestützt auf maschinellem Lernen, die die Daten schnell scannen und entscheiden kann, ob eine Probe die Signatur eines schnellen Radioblitzes enthalten könnte oder nicht.
Das Team erarbeitete auch ein Instrument, mit dem sie anhand einer kleinen Zeitscheibe der Daten zum Zeitpunkt des Blitzes eine Aufnahme des Himmels erstellen können. Diese Aufnahme enthält den genauen Ort des schnellen Radioblitzes. Das Team arbeitet jetzt daran, diese Signale als kosmologische Sonden zu verwenden, also eine Möglichkeit, physikalische Theorien wie Schwerkraft zu prüfen oder mysteriöse Objekte im Weltraum zu verstehen.
Schnelle und langsame Pulsare
Das Team fand auch schnelle Radioblitze innerhalb unserer Galaxie, der Milchstraße. Diese Signale stammen vermutlich von Pulsaren: schnell rotierenden und höchst magnetisierten Neutronensternen, die intermittierend Strahlung ins Weltraum schießen. Bisher konnte das Team über 85 solcher Objekte finden.
Durch das Projekt wurde auch unser Wissen zu diesen kosmischen Körpern vertieft. Vor Beginn des Projekts wurde angenommen, dass Pulsare in einem Zeitraum von 1,5 Millisekunden bis zu acht Sekunden rotieren. Diese Zahlen sind seitdem angehoben worden, doch das Projekt MeerTRAP fand ein Objekt mit einer extrem langsamen Drehung von 76 Sekunden. Dieses unerwartete Ergebnis wurde in der Fachzeitschrift „Nature Astronomy“ veröffentlicht.
„Viele Menschen waren überrascht, dass ein Objekt so langsam rotieren und dennoch Radiowellen aussenden kann“, merkt Stappers an.
Im Projekt wurden viele neue Fragen aufgeworfen. Das Team ist gespannt darauf, die im Projekt gesammelten Erkenntnisse auf das Square Kilometre Array anzuwenden, einen leistungsstarken neuen Satz an Teleskopen, die in Australien und Südafrika gebaut werden.
„Unser Dank gilt dem Europäischen Forschungsrat, SARAO und MPIfR, ohne die dieses aufregende Projekt nicht im entferntesten möglich gewesen wäre“, schließt Stapper und ergänzt: „Meine Anerkennung geht an die talentierte Gruppe von Nachwuchsforschenden, durch die MeerTRAP ein spannendes und erfolgreiches Projekt wurde.“