Astronomen haben die Entfernung zum bislang entferntesten schnellen Radioblitz gemessen, FRB 20240304B, der seine Quelle verließ, als das Universum etwa 3 Milliarden Jahre alt war. Das James Webb Space Telescope führte den Blitz im Millisekundenbereich zu einer kleinen, aktiv Sternen bildenden Zwerggalaxie zurück – nicht zu der großen, reifen Galaxie, die Forscher erwartet hatten.
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Ein Radiosignal, das etwa eine Tausendstel Sekunde dauerte, ist zum entferntesten jemals gemessenen schnellen Radioblitz (FRB) geworden, wie eine im Oktober 2026 in der Zeitschrift Science veröffentlichte Studie zeigt. Der Blitz, bezeichnet als FRB 20240304B, legte über 10 Milliarden Jahre zurück, bevor er die Erde erreichte, und stammte von der Zeit, als das Universum etwa 3 Milliarden Jahre alt war.
Was wurde erfasst und wie
Der Blitz wurde am 4. März 2024 erstmals vom MeerTRAP-Instrument auf der MeerKAT-Radioteleskop-Anordnung in Südafrika erfasst. Schnelle Radioblitze sind kurze, intensive Radiowellen-Blitze, deren physikalischer Ursprung noch diskutiert wird; tausende wurden katalogisiert, aber nur ein kleiner Teil hatte seine Heimatgalaxien bestätigt.
Um genau zu bestimmen, wie weit das Signal gereist war, wandten sich Forscher unter der Leitung von Manisha Caleb von der Universität Sydney an das James Webb Space Telescope der NASA. Das NIRCam-Instrument von Webb lokalisierte die schwache Wirtsgalaxie, und sein NIRSpec-Instrument maß die Rotverschiebung der Galaxie auf 2,148 – die Zahl, die Astronomen verwenden, um die kosmische Entfernung und das Alter des Universums zum Zeitpunkt der Lichtemission zu berechnen. Diese Rotverschiebung legt den Ursprung des Blitzes etwa 3 Milliarden Jahre nach dem Urknall fest, in einem Zeitraum, der oft "kosmischer Mittag" genannt wird, als die Sternenbildung im Universum ihren Höhepunkt erreichte.
Das Ergebnis verdoppelt mehr als die Entfernung des vorherigen FRB-Entfernungsrekords, wie der Bericht von phys.org zur Studie zeigt.
Eine viel kleinere Galaxie als erwartet
Die Wirtsgalaxie selbst war die größte Überraschung. Caleb und Kollegen erwarteten eine große, gut entwickelte Galaxie, ähnlich vielen zuvor identifizierten FRB-Wirten. Stattdessen zeigten Webbs Bilder und Spektren eine Zwerggalaxie etwa 1.000-mal weniger massiv als typische FRB-Wirte, arm an schweren Elementen und inmitten eines intensiven Sternenbildungsausbruchs: Nach NASAs Zusammenfassung der Ergebnisse hatte sich etwa 90 Prozent seiner Sternenmasse in den vorherigen 30 Millionen Jahren gebildet.
Wir dachten, es würde eine große, schön geformte Galaxie mit vielen Sternen sein, und stattdessen war es eine kleine Zwerggalaxie.
— Manisha Caleb, Universität Sydney, Leitautor
In einer separaten, von phys.org gemeldeten Stellungnahme sagte Caleb, der Blitz sei aus einer Zeit erfasst worden, als das Universum nur etwa 3 Milliarden Jahre alt war, und fügte hinzu, dass Forscher diesen kurzen Radioblitz verwendeten, um die Materie zu untersuchen, durch die er über Milliarden von Jahren gereist war – und unterstrichen damit, wie FRBs als Sonden des fernen, frühen Universums verwendet werden können.
Warum die Wirtsgalaxie für FRB-Theorien wichtig ist
Schnelle Radioblitze haben keine einzige bestätigte Quelle. Führende Erklärungen sind Magnetare – junge Neutronensterne mit extrem starken Magnetfeldern, typischerweise durch jüngste Supernovae erzeugt – und separat die eventuelle Verschmelzung zweier älterer Neutronensterne, ein Prozess, der viel länger dauert, bis er nach der Sternenbildung einer Galaxie auftritt.
Da die Wirtsgalaxie von FRB 20240304B so jung ist und noch schnell Sterne bildet, bevorzugt das Forschungsteam die Magnetar-Erklärung für diesen Blitz. NASAs Bericht über die Studie vermerkt, dass ein junger, stark magnetisierter Neutronenstern nach einer nahen Supernova in einer sternenbildenden Galaxie wie dieser schnell entstehen könnte, während ein Neutronenstern-Verschmelzungsszenario typischerweise eine längere Verzögerung nach Beginn der Sternenbildung erfordern würde.
FRB 20240304B auf einen Blick
Eigenschaft
Messung
Blitzdauer
Etwa eine Tausendstel Sekunde
Erkennungsdatum
4. März 2024
Erkennungsinstrument
MeerKAT / MeerTRAP, Südafrika
Rotverschiebung
2.148
Alter des Universums bei der Emission
Etwa 3 Milliarden Jahre
Reisezeit zur Erde
Über 10 Milliarden Jahre
Wirtsgalaxie-Masse
Etwa 1.000-mal weniger massiv als typische FRB-Wirte
Jüngste Sternenbildung
90% der Sternenmasse in den letzten 30 Millionen Jahren gebildet
Was bleibt ungewiss
Die Studie identifiziert FRB 20240304B als den entferntesten FRB mit einer bestätigten Wirtsgalaxie-Rotverschiebung bis heute, aber Forscher warnen davor, dass ein einzelner Fall die breitere Debatte darüber, was schnelle Radioblitze verursacht, nicht beilegen kann. Die Autoren vermerken, dass die Entdeckung zeigt, dass wenig Verzögerung zwischen der Sternenbildung einer Galaxie und ihrer Fähigkeit, einen FRB zu produzieren, erforderlich ist, aber sie verzichten darauf, andere Progenitor-Modelle für verschiedene Blitze, die anderswo im Universum beobachtet werden, auszuschließen.
Das Forschungsteam umfasste laut NASA und phys.org-Berichten über das Papier Themiya Nanayakkara und Laura Driessen von der Universität Sydney sowie Ben Stappers von der Universität Manchester neben Caleb.
Fragen
Was ist FRB 20240304B?
Es ist ein schneller Radioblitz – ein Radiowellen-Blitz im Millisekundenbereich – der am 4. März 2024 vom MeerKAT-Teleskop in Südafrika erkannt wurde. Es ist der entfernteste schnelle Radioblitz mit einer bis jetzt gemessenen bestätigten Wirtsgalaxie-Entfernung.
Wie alt war das Universum, als das Signal emittiert wurde?
Die Wirtsgalaxie des Blitzes hat eine Rotverschiebung von 2.148, was bedeutet, dass das Signal seine Quelle verließ, als das Universum etwa 3 Milliarden Jahre alt war, laut NASAs Bericht über die Messungen des James Webb Space Telescope.
Warum ist die Wirtsgalaxie überraschend?
Astronomen erwarteten eine große, reife Galaxie, fanden aber eine Zwerggalaxie etwa 1.000-mal weniger massiv als typische FRB-Wirte, eine, die aktiv Sterne bildete, mit 90% ihrer Sternenmasse, die in den vorherigen 30 Millionen Jahren geschaffen wurde.
Was verursacht schnelle Radioblitze?
Die genaue Ursache ist unbestätigt, aber führende Theorien deuten auf Magnetare (hochmagnetisierte junge Neutronensterne) oder Verschmelzungen älterer Neutronensterne hin. Die junge, sternenbildende Wirtsgalaxie dieses Blitzes bevorzugt die Magnetar-Erklärung, laut den Autoren der Studie.
Welche Teleskope waren an dieser Entdeckung beteiligt?
Die MeerKAT-Radioteleskop-Anordnung in Südafrika mit dem MeerTRAP-Instrument erkannte den Blitz, während das James Webb Space Telescope der NASA (NIRCam- und NIRSpec-Instrumente) die Wirtsgalaxie identifizierten und ihre Entfernung maßen.
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