Ausgezeichnete Radioblasen

Das MeerKAT-Team erhält den RAS-Group-Award der Royal Astronomical Sociey für das Jahr 2023 für spektakuläre radio­astronomische Beobachtungen, deren Höhepunkt Karten des galaktischen Zentrums mit spektakulären Radio­blasen darstellen, sowie der Unterstützung von Wissenschaft und Techno­logie in Afrika, auch im Vorgriff auf das zukünftige SKA-Obser­vatorium. Das Max-Planck-Institut für Radio­astronomie (MPIfR) und die Max-Planck-Gesellschaft sind am MeerKAT-Projekt beteiligt, durch die Bereit­stellung von S-Band-Empfängern sowie durch das Erweiterungs­projekt, MeerKAT+ zur Verbesserung von Empfind­lichkeit, räumlicher Auflösung und Bildqualität des Teleskops. Mit MeerKAT konnte unter Leitung von MPIfR-Forschern ein für lange Zeit vermisster Milli­sekunden-Pulsars in einem Kugelstern­haufen wiederentdeckt werden.

Neben vielen Beobach­tungen enthüllten die MeerKAT-Bilder der Region des galak­tischen Zentrums zum ersten Mal die erstaunlichen großflächigen Radioblasen um Sgr A* und den Beweis für einen gemeinsamen Ursprung dieser Blasen. MeerKAT verfolgte auch das Nachleuchten des ersten jemals beobachteten Neutronenstern­fusions­ereignisses im Radiobereich, deckte gewaltige Auswürfe eines schwarzen Lochs von einigen Sonnenmassen auf und trug zur Entdeckung des ersten Nachleuchtens eines Gammastrahlen­ausbruchs bei, der mit boden­gestützten Cherenkov-Teleskopen entdeckt worden war. Neben den umfangreichen wissen­schaftlichen Ergebnissen hat MeerKAT ein intensives Programm zur Entwicklung des Humankapitals in Afrika unterstützt, die Technologie für das internationale SKA-Obser­vatorium einem Stresstest unterzogen und die Ausbildung der nächsten Generation von Radio­astronomen unterstützt. 

Das Max-Planck-Institut für Radio­astronomie in Bonn ist in zweifacher Hinsicht am MeerKAT-Projekt beteiligt. Es stellt eine Reihe von Empfängern im S-Band-Frequenz­bereich für jeden der Parabolspiegel von MeerKAT zur Verfügung. Darüber hinaus wird das MeerKAT-Erweiterungs­projekt (MK+) eine erhebliche Verbesserung von MeerKAT bewirken. In der derzeitigen Konfiguration setzt sich MeerKAT aus 64 Radio­antennen zusammen, die ein Teleskopnetzwerk mit einem virtuellen Durchmesser von bis zu acht Kilometern bilden. MK+ wird die Gesamtzahl der Parabolantennen auf 84 erhöhen und den maximalen Abstand zwischen den Antennen auf 17 Kilometern vergrößern, was eine Steigerung der Empfind­lichkeit, der räumlichen Auflösung und der Bildqualität ermöglicht. Das Erweiterungs­projekt wird gemeinsam vom „South African Radio Astronomy Obser­vatory“ (SARAO) und der Max-Planck-Gesellschaft (MPG) in Deutschland finanziert.

„Die wissenschaftliche Perspektive mit Durchmusterungs­programmen des Südhimmels im MeerKAT-Frequenz­bereich wird einen bleibenden Wert darstellen und das Studium von transienten Quellen wie schnellen Radiostrahlungs­ausbrüchen oder Pulsaren, Kosmologie und großräumigen Strukturen, einzelnen Galaxien und auch Quellen innerhalb der Milchstraße ermög­lichen“, sagt Michael Kramer, Direktor am MPIfR. Zudem hat ein internationales Forscherteam unter der Leitung von Vishnu Balakrishnan vom MPIfR in Messier 30 (M30), einem Kugelstern­haufen im Sternbild Steinbock, einen für lange Zeit vermissten binären Milli­sekunden-Pulsar wiedergefunden. PSR J2140-2311B (oder M30B) ist ein Pulsar mit einer Pulsperiode von dreizehn Millisekunden, der ursprüng­lich im Jahr 2001 entdeckt wurde und sich laut Vorhersage in einer stark exzen­trischen binären Umlaufbahn befindet. Dieser Pulsar konnte über lange Zeit nicht wiedergefunden werden, weshalb seine genauen Bahn­parameter bis jetzt ein Rätsel geblieben waren.

Neue MeerKAT-Beobach­tungen von M30 im Rahmen des TRAPUM-Projekts haben den Pulsar nun bestätigt. Die Beobachtungen ermög­lichten die Bestimmung einer stark exzentrischen Umlaufbahn mit einer Periode von 6,2 Tagen. Die Gesamtmasse des Systems wurde auf etwa zweieinhalb Sonnenmassen geschätzt, was mit den leichtesten bekannten Doppel-Neutronen­sternsystemen über­einstimmt. „Der unentdeckte Begleiter in diesem System könnte entweder ein massereicher Weißer Zwerg oder ein Neutronen­stern sein. M30B ist wahr­scheinlich als Ergebnis einer sekundären Austausch­begegnung entstanden. Zukünftige Zeitreihen­beobachtungen werden uns den Nachweis zusätzlicher relativis­tischer Effekte ermöglichen, mit denen wir die Masse des Pulsars und seines Begleiters bestimmen können“, sagt Vishnu Balakrishnan.

MPIfR / JOL

Weitere Infos

• Originalveröffentlichung
  V. Balakrishnan et al.: Missing for 20 yr: MeerKAT Redetects the Elusive Binary Pulsar M30B, Astrophys. J. 942, L35 (2023); DOI: 10.3847/2041-8213/acae99
• Radioastronomische Fundamentalphysik, Max-Planck-Institut für Radioastronomie, Bonn
• South African Radio Astronomy Observatory (SARAO), Klerefontain, Südafrika