Schnelle Radioblitze (FRBs) sind kurze, aber intensive Ausbrüche von Radiowellen, die vermutlich von schnell rotierenden Neutronensternen mit extrem starken Magnetfeldern, sogenannten Magnetaren, stammen. Diese Phänomene könnten dazu beitragen, einige der größten Rätsel des Universums zu lösen, darunter die Natur der Dunklen Materie, der Dunklen Energie und der Neutrinos.
Die Rolle von FRBs bei der Erforschung der Materieverteilung
FRBs durchqueren auf ihrem Weg zur Erde Milliarden von Lichtjahren und passieren dabei dichte Wolken aus Gas und Staub in Galaxien. Diese „kosmische Nebel“ verändern das ursprüngliche FRB-Signal. Dadurch tragen die Radioblitze Informationen über die Verteilung der Materie im Universum in sich. Die Kartierung der Verteilung und „Klumpigkeit“ gewöhnlicher Materie in Galaxien kann helfen, die Verteilung der Dunklen Materie, die Wirkung der Dunklen Energie und die Masse der Neutrinos nachzuzeichnen.
Ein Forschungsteam unter der Leitung von Kritti Sharma, einer Doktorandin am California Institute of Technology (Caltech), analysierte etwa 100 FRBs. Dies ist das erste Mal, dass FRBs verwendet wurden, um den Einfluss von sogenanntem „Feedback“ aus Galaxien auf die Klumpigkeit der Materie in großräumigen Regionen zwischen Galaxien direkt zu messen. Gewöhnliche Materie, die aus Atomen besteht, macht nur etwa 5% des Energie-/Materiehaushalts des Universums aus. Die restlichen 95% setzen sich aus Dunkler Energie (68%) und Dunkler Materie (27%) zusammen.
Die Bedeutung von Neutrinos und kosmischem Feedback
Neutrinos, auch als „Geisterteilchen“ bekannt, sind die zweithäufigsten Teilchen im Universum nach Photonen. Sie interagieren kaum mit anderer Materie, was es schwierig macht, ihre Masse genau zu bestimmen. Neutrinos spielen jedoch eine wichtige Rolle bei der Entwicklung großräumiger kosmischer Strukturen wie Galaxien und Galaxienhaufen. Ebenso beeinflusst das Feedback von supermassereichen Schwarzen Löchern in den Zentren von Galaxien die Verteilung der Materie im Universum.
Das Forschungsteam fand heraus, dass das Feedback aus Galaxien zwar das umgebende Material glättet und weniger klumpig macht, der Effekt jedoch schwächer ist als bisher angenommen. Elisabeth Krause von der University of Arizona betonte, dass die Analyse der FRBs zeigt, wie Gas, das durch astrophysikalisches Feedback ausgestoßen wird, die kosmische Struktur unterdrückt. Dies sei bemerkenswert, da das Team nur etwa 100 FRBs in ihrer Stichprobe hatte.
Die Erforschung des Universums mit FRBs könnte ab 2029 einen erheblichen Schub erhalten, wenn das Deep Synoptic Array (DSA) des Caltech in Nevada in Betrieb geht. Dieses leistungsstarke Radioteleskop wird voraussichtlich Zehntausende von FRBs entdecken, was einen großen Fortschritt für die Kosmologie darstellen würde.
Die Forschungsergebnisse wurden am 8. September im Fachjournal Nature Astronomy veröffentlicht.
- Quelle: Space.com