Verein für datenintensive Radioastronomie e.V.

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ZEITLICHE VARIABILITÄT

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Credit: Jingchuan Yu, Beijing Planetarium

Im Gegensatz zu dem weitverbreiteten Bild eines ewig unveränderlichen Kosmos ist das Universum extrem dynamisch. Viele Sterne, schwarze Löcher und unbekannte Objekte ändern ihre Helligkeit teilweise sehr schnell, erleiden Explosionen oder zeigen längerfristige Schwankungen der abgestrahlten Energie. Im Radiowellenlängenbereich sind diese Phänomene besonders auffällig. Dieses variable Universum ist noch nicht gut verstanden. Dabei ermöglichen es insbesondere Variationen der Helligkeit, die physikalischen Parameter der Objekte besser zu bestimmen und die relevanten physikalischen Prozesse genauer zu erforschen.

Vier der besonders wichtigen Anforderungen bei der Untersuchung variabler Quellen liegen

  • in der Notwendigkeit die Objekte über lange Zeiträume zu untersuchen,
  • in der Unvorhersehbarkeit von Ausbrüchen und Explosionen (die damit  auch lange Suchen erfordern),
  • in der Einmaligkeit von Explosionen (bei denen Beobachtungen nicht  wiederholbar sind und daher unmittelbar möglichst vollständig sein  sollen),
  • in dem Problem, dass veränderliche Objekte auch sehr schwach werden  können (und somit bei der zeitlichen Verfolgung mit extrem empfindlichen Teleskopen beobachtet werden müssen).

 
Einige besonders markante Phänomene zeitlicher Variationen die im Radiowellenlängenbereich entdeckt wurden, die Gegenstand intensiver Forschung sind und die mit dem SKA Teleskop besser untersucht werden sollen sind:

Black Hole variability

Strahlungsausbrüche massereicher schwarzer Löcher. Die ersten Hinweise auf die existenz schwarzer Löcher wurde in den frühen 1960er Jahren daraus abgeleitet, dass diese Objekte – die hellsten Quellen im Universum – ihre Strahlung innerhalb weniger Tage deutlich

verändern. Daraus kann man ableiten, dass die gewaltigen Energiemengen aus einem so kleinen Volumen stammen muss, dass nur die Umgebung schwarzer Löcher die notwendige Energiedichte erklären kann.  Auch wenn zahlreiche weitere physikalische Prozesse durch die

Untersuchung variabler Quellen, die von schwarzen Löchern angetrieben werden, entdeckt wurden, gibt es noch immer zahllose offene Fragen.

Pulsars

Mit der Beobachtung regelmäßiger Pulse von Radioquellen in der MIlchstraße wurde in den späten 1960er Jahren die „Pulsare“ entdeckt. Diese extrem kompakten Objekte stellen Endzustände normaler Sterne dar und sind ausgesprochen vielseitig nutzbare „Labore“ zur

Untersuchung zahlreicher Fragen – von der Untersuchung der Gravitation, der Entstehung schwerer Elemente, der Zustandsgleichung der Materie bis zur Entdeckung von Planeten (die ersten Planeten außerhalb unseres Sonnensystems wurden durch Zeituntersuchungen von

Pulsaren gefunden). Nicht nur die Pulse selbst markieren eine zeitliche Änderung, auch die Pulsationsperiode und die Amplitude der einzelnen Pulse verandern sich auf unterschiedlichen Zeitskalen.

Fast radio bursts

Ein junges Beispiel sind schnelle Radioausbrüche „Fast Radio Bursts“, die erst im letzten Jahrzehnt entdeckt wurden. Es handelt sich dabei um sehr schnelle, meist einmalige Blitze von Radiostrahlung, deren Quelle und Ursprung bislang vollkommen unbekannt ist. Die kurze

Zeitdauer und Einmaligkeit macht begleitende Untersuchungen in anderen Wellenlängenbereichen besonders schwierig. Bislang ist das Phänomen noch vollkommen unverstanden, auch wenn es möglicherweise im Universum relativ oft auftritt.

 

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