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MURCHISON WIDEFIELD ARRAY
Ein seltener Magnetar mit extrem langer Periode?
Redaktion / Pressemitteilung des Max-Planck-Instituts für Radioastronomie  
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20. Juli 2023

Astronominnen und Astronomen haben eine neue Art von stellarem Objekt entdeckt, bei dem es sich um einen ultralangperiodischen Magnetar handeln könnte. Er sendet nur alle 22 Minuten Radiowellen aus und wäre damit der Magnetar mit der längsten Periode, der je entdeckt wurde. Hinweise auf das Objekt fanden sich auch in zahlreichen alten Beobachtungen, es war dort nur übersehen worden.

Magnetar

Künstlerische Darstellung des extrem langperiodischen Magnetars - einer seltenen Art von Stern mit extrem starken Magnetfeldern, die gewaltige Energieausbrüche erzeugen können. Bild: ICRAR  [Großansicht]

Eine internationale Forschungsgruppe unter der Leitung von Dr. Natasha Hurley-Walker von der Curtin-Universität und dem International Centre for Radio Astronomy Research (ICRAR) in Australien entdeckte mit dem Murchison Widefield Array (MWA) in Westaustralien eine neue Art von Stern. Das Objekt, wahrscheinlich ein Magnetar, ein rotierender Neutronenstern mit extrem starken Magnetfeldern, die mehr als eine Milliarde Mal stärker sind als das stärkste auf der Erde erzeugte Magnetfeld, wurde als GPM J1839-10 bezeichnet. Er befindet sich in einer Entfernung von 15.000 Lichtjahren von der Erde in Richtung des Sternbilds Schild.

Es ist erst der zweite jemals entdeckte Magnetar mit extrem langer Rotationsperiode, der als rätselhaftes, vorübergehendes Objekt beschrieben wird, das in regelmäßigen Abständen auftaucht und wieder verschwindet und dreimal pro Stunde starke Energiestrahlen aussendet. "Dieses bemerkenswerte Objekt stellt unser Verständnis von Neutronensternen und Magnetaren infrage, die zu den exotischsten und extremsten Objekten im Universum gehören", sagt Hurley-Walker. "Das erste dieser rätselhaften transienten Objekte hat uns überrascht. Wir waren verblüfft und begannen, nach ähnlichen Objekten zu suchen, um herauszufinden, ob es sich um ein isoliertes Ereignis oder lediglich um die Spitze des Eisbergs handelt."

Beim Abscannen des Himmels mit dem MWA-Teleskop entdeckte das Team bald eine weitere Quelle, GPM J1839-10, die Energiestöße aussendet, die bis zu fünf Minuten dauern, fünfmal länger als beim ersten Objekt dieser Art. Folgebeobachtungen mit anderen Teleskopen bestätigten die Entdeckung und lieferten Details über die einzigartigen Eigenschaften des Magnetars. "GPM J1839-10 ist eine ziemlich faszinierende Quelle, die sich scheinbar zu langsam dreht, um ein typischer Radiopulsar zu sein, aber auch zu stabil strahlt, um ein Radiomagnetar zu sein. Um die wahre Natur dieser Quelle zu verstehen, haben wir das Signal alle paar Millisekunden mit den von unserem Team entwickelten hochauflösenden Instrumenten zur Suche nach Pulsaren und schnellen Transienten abgetastet", fügt Ewan Barr vom Max-Planck-Institut für Radioastronomie (MPIfR) hinzu. "Die Beobachtungen zeigten eine feine Puls-Substruktur, die quasi-periodische Schwingungen aufweist. Ob diese eine intrinsische Eigenschaft der Quelle oder ihrer Umgebung sind, muss noch geklärt werden."

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Das Team hat auch damit begonnen, die Beobachtungsarchive der wichtigsten Radioteleskope der Welt nach weiteren Informationen zu dieser Quelle zu durchsuchen. "Der Magnetar tauchte in Beobachtungen des Giant Metre wave Radio Telescope in Indien auf, und das Very Large Array in den USA hatte Beobachtungen, die bis ins Jahr 1988 zurückreichen", erklärt Hurley-Walker. "Das war ein ganz unglaublicher Moment für mich. Ich war fünf Jahre alt, als unsere Teleskope zum ersten Mal Pulse von diesem Objekt aufzeichneten, aber niemand bemerkte es, und es blieb 33 Jahre lang in den Daten verborgen."

Nicht alle Magnetare erzeugen Radiowellen. Einige liegen unterhalb der sogenannten "Todeslinie", einer kritischen Schwelle, an der das Magnetfeld eines Sterns zu schwach wird, um Radiowellen zu erzeugen. Da GPM J1839-10 weit unterhalb der Todeslinie liegt, sollte er sich zu langsam drehen, um Radiopulse zu erzeugen. Alle 22 Minuten aber sendet die Quelle einen fünfminütigen Radiowellenpuls aus - und das seit mindestens 33 Jahren. Welcher Mechanismus auch immer dahinterstecken mag, er muss außergewöhnlich sein.

Die Entdeckung hat wichtige Auswirkungen auf das Verständnis der Physik von Neutronensternen und des Verhaltens von Magnetfeldern in extremen Umgebungen. Sie wirft auch neue Fragen über die Entstehung und Entwicklung von Magnetaren auf und könnte Licht in den Ursprung rätselhafter Phänomene wie schneller Radiobursts bringen. Das Forscherteam plant weitere Beobachtungen des Magnetars, um mehr über seine Eigenschaften und sein Verhalten zu erfahren. Sie hoffen, in Zukunft noch weitere Magnetare mit extrem langer Periode zu entdecken, die dazu beitragen könnten, das Verständnis dieser faszinierenden und rätselhaften Objekte zu verfeinern.

Über ihre Entdeckung berichtete das Team in einem Fachartikel, der jetzt in der Zeitschrift Nature erschienen ist.

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Links im WWW
Max-Planck-Institut für Radioastronomie
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