Forschern gelingt erste Parallaxenmessung an einem Magnetar in der Milchstraße

Künstlerische Darstellung eines Magnetars. (Credit: Sophia Dagnello, NRAO / AUI / NSF)
Künstlerische Darstellung eines Magnetars. (Credit: Sophia Dagnello, NRAO / AUI / NSF)

Astronomen haben mit dem Very Long Baseline Array (VLBA) der National Science Foundation die erste direkte geometrische Entfernungsmessung an einem Magnetar in unserer Milchstraßen-Galaxie vorgenommen. Diese Messung könnte helfen festzustellen, ob Magnetare die Quellen der rätselhaften schnellen Radioblitze (Fast Radio Burst) sind.

Magnetare sind eine Untergruppe der Neutronensterne – superdichte Überreste massereicher Sterne, die als Supernova explodierten. Sie besitzen extrem starke Magnetfelder: Das Magnetfeld eines typischen Magnetars ist eine Billion Mal stärker als das Erdmagnetfeld, was Magnetare zu den magnetischsten Objekten im Universum macht. Sie können intensive Röntgen- und Gammastrahlungsausbrüche emittieren und sind seit Kurzem ein aussichtsreicher Kandidat bezüglich der Quellen von schnellen Radioblitzen.

Ein Magnetar namens XTE J1810-197, entdeckt im Jahr 2003, war das erste von sechs solchen Objekten, die Radiopulse emittieren. Dies tat er zwischen 2003 und 2008, dann verstummte er für ein Jahrzehnt. Im Dezember 2018 begann er wieder mit der Emission heller Radiopulse.

Ein Astronomenteam nutzte das VLBA, um XTE J1810-197 zwischen Januar und November 2019 regelmäßig zu beobachten, und dann erneut im März und April 2020. Durch die Beobachtung des Magnetars von den gegenüberliegenden Positionen der Erdumlaufbahn um die Sonne konnten sie eine leichte Verschiebung seiner scheinbaren Position in Bezug zu weiter entfernten Hintergrundobjekten feststellen. Dieser Effekt wird als Parallaxe bezeichnet und erlaubt Astronomen, die Entfernung des Objekts direkt mittels geometrischer Beziehungen zu berechnen.

“Dies ist die erste Parallaxenmessung an einem Magnetar und sie zeigt, dass er zu den nächstgelegenen bekannten Magnetaren gehört. Er liegt rund 8.100 Lichtjahre entfernt, was ihn zu einem Hauptziel für weitere Studien macht”, sagte Hao Ding, ein Doktorand an der Swinburne University of Technology in Australien.

Schematische Darstellung der Parallaxenmessung. (Credit: Sophia Dagnello, NRAO / AUI / NSF)
Schematische Darstellung der Parallaxenmessung. (Credit: Sophia Dagnello, NRAO / AUI / NSF)

Am 28. April 2020 emittierte ein anderer Magnetar namens SGR 1935+2154 einen kurzen Radioblitz – den stärksten, der jemals von innerhalb der Milchstraßen-Galaxie registriert wurde. Obwohl dieser Ausbruch nicht so stark wie schnelle Radioblitze aus anderen Galaxien war, ließ er Astronomen vermuten, dass Magnetare schnelle Radioblitze produzieren könnten.

Schnelle Radioblitze wurden im Jahr 2007 entdeckt. Sie sind sehr energiereich und dauern höchstens ein paar Millisekunden. Die meisten stammten von jenseits der Milchstraßen-Galaxie. Ihr Ursprung bleibt unbekannt, aber ihre Eigenschaften deuten darauf hin, dass die extreme Umgebung eines Magnetars sie produzieren könnte.

“Eine präzise Entfernungsbestimmung zu diesem Magnetar zu haben, bedeutet, dass wir die Stärke der von ihm emittierten Radiopulse exakt berechnen können. Wenn er etwas Ähnliches wie einen schnellen Radioblitz emittiert, werden wir wissen, wie stark dieser Radiopuls ist”, sagte Adam Deller von der Swinburne University. “Schnelle Radioblitzee variieren in ihrer Intensität, deshalb würden wir gerne wissen, ob der Radiopuls eines Magnetars der Stärke bekannter schneller Radioblitze nahekommt oder im selben Bereich liegt.”

“Ein Schlüssel zur Beantwortung dieser Frage wird sein, die Distanzen zu weiteren Magnetaren zu messen, so dass wir unsere Stichprobe erweitern und mehr Daten erhalten können. Das VLBA ist das ideale Hilfsmittel dafür”, sagte Walter Brisken vom National Radio Astronomy Observatory.

“Wir wissen, dass Pulsare wie jener in dem berühmten Krebsnebel ‘Riesenpulse’ emittieren, die viel stärker als ihre gewöhnlichen sind. Die Bestimmung der Distanzen zu Magnetaren wird uns helfen, dieses Phänomen zu verstehen und herauszufinden, ob schnelle Radioblitze vielleicht das extremste Beispiel dieser ‘Riesenpulse’ sind”, sagte Ding.

Das Ziel bestehe letztendlich darin, den genauen Mechanismus hinter der Erzeugung von schnellen Radioausblitzen festzustellen, sagten die Forscher.

Ding, Deller, Brisken und ihre Kollegen berichten in den Monthly Notices of the Royal Astronomical Society über ihre Ergebnisse. Das National Radio Astronomy Observatory ist eine Einrichtung der National Science Foundation, betrieben von der Associated Universities, Inc. im Rahmen eines Kooperationsvertrags.

Quelle

(THK)

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