Das Parkes-Radioteleskop ist dafür gebaut, Signale zu empfangen, die so schwach sind, dass sie im gewöhnlichen Alltag untergehen würden. Seine 64 Meter große Schüssel steht im Binnenland von New South Wales, weit genug von großen Städten entfernt, damit menschlicher Funkverkehr die Beobachtungen möglichst wenig stört. Heute heißt das Teleskop Murriyang. Es gehört zum Australia Telescope National Facility der australischen Forschungsorganisation CSIRO. (CSIRO)

Ein Radioobservatorium kann dem technischen Lärm allerdings nie vollständig entkommen. Mobilfunk, Satelliten, elektrische Geräte und Funkanlagen senden ebenfalls Radiowellen aus. Wer nach kurzen Signalen aus dem Universum sucht, muss deshalb nicht nur empfindlich messen. Er muss auch erkennen können, was nicht aus dem Universum kommt.

Bei Parkes erschien Ende der 1990er Jahre eine Sorte von Signalen, die diese Unterscheidung ungewöhnlich schwierig machte.

Sie waren kurz, hell und breitbandig. Vor allem aber zeigte ihre Frequenz eine charakteristische Bewegung: Höhere Frequenzen trafen etwas früher ein als niedrigere. Auf einer Darstellung von Frequenz gegen Zeit entstand dadurch eine gekrümmte, abwärts laufende Spur.

Astronomen kennen ein ähnliches Muster von Radiopulsen, die durch ionisiertes Gas im Weltraum reisen. Dort bewegen sich Radiowellen verschiedener Frequenzen nicht ganz gleich schnell. Niedrige Frequenzen werden stärker verzögert als hohe. Je mehr freie Elektronen ein Signal auf seinem Weg durchquert, desto größer wird dieser Unterschied.

Eine solche sogenannte Dispersion kann deshalb Informationen über den Weg eines Signals enthalten.

Das war besonders interessant geworden, seit ein Team um Duncan Lorimer in Archivdaten von Parkes einen außergewöhnlich kurzen Radioblitz gefunden hatte. Das Signal war 2001 aufgenommen und 2007 beschrieben worden. Es dauerte weniger als fünf Millisekunden und war so stark dispergiert, dass seine Eigenschaften gegen einen Ursprung innerhalb der Milchstraße sprachen. Später wurde es als FRB 010724 oder Lorimer-Burst bekannt, eines der Ereignisse, mit denen die Erforschung der Fast Radio Bursts begann. (PubMed)

Die anderen merkwürdigen Parkes-Signale ähnelten solchen kosmischen Pulsen.

Aber nur ungefähr.

Sie erschienen in vielen oder allen Strahlen des 13-fach-Empfängers gleichzeitig. Ein punktförmiges astronomisches Objekt, praktisch unendlich weit entfernt, sollte vom Teleskop räumlich fokussiert werden und nur einen kleinen Teil des Mehrfachempfängers treffen. Ein Signal, das überall zugleich auftauchte, deutete dagegen darauf hin, dass seine Quelle viel näher lag.

Auch die Frequenzkurve war verdächtig. Sie sah aus wie Dispersion durch ein kaltes Plasma, folgte deren mathematischem Gesetz aber nicht so genau wie echte astrophysikalische Pulse.

Die Signale erhielten den Namen Perytons.

Damit wusste man immerhin, was sie nicht waren: gewöhnliche Himmelsquellen. Was sie erzeugte, blieb offen. Atmosphärische Vorgänge wurden diskutiert, ebenso verschiedene Formen lokaler Funkstörung. Das Rätsel war ernst genug, weil die Perytons einem neuen und noch kaum verstandenen astronomischen Phänomen ähnelten. Ihre Existenz nährte deshalb Zweifel daran, ob einzelne vermeintliche Fast Radio Bursts nicht ebenfalls irdischen Ursprungs sein könnten. (OUP Academic)

Es gab allerdings einen Hinweis, der wenig kosmisch wirkte.

Die bis dahin bekannten Perytons traten während normaler Arbeitszeiten auf, überwiegend an Werktagen. Als Forscher ihre zeitliche Verteilung betrachteten, fiel zudem eine Häufung tagsüber auf.

Noch war damit nichts bewiesen. Auf einem Observatorium werden tagsüber Geräte benutzt, Wartungsarbeiten ausgeführt, Fahrzeuge bewegt und elektrische Systeme geschaltet. Zahlreiche Ursachen hätten dasselbe Muster erzeugen können.

Ende 2014 bekam Parkes jedoch ein zusätzliches Werkzeug. Ein breitbandiger Monitor beobachtete die lokale Funkumgebung unabhängig von der eigentlichen astronomischen Suche. Als im Januar 2015 innerhalb weniger Tage drei neue Perytons registriert wurden, konnte man deshalb erstmals nachsehen, was zur selben Zeit außerhalb des üblichen Beobachtungsbandes geschehen war.

Bei allen drei Ereignissen erschien gleichzeitig starke Radioemission zwischen ungefähr 2,3 und 2,5 Gigahertz.

Damit hatte das Rätsel eine neue Spur.

Dieser Frequenzbereich wird unter anderem von technischen Geräten genutzt. Dazu gehören auch Mikrowellenherde, deren Magnetrons gewöhnlich bei etwa 2,45 Gigahertz arbeiten. Auf dem Parkes-Gelände standen mehrere davon: im Teleskopturm, im Besucherzentrum, in den Unterkünften und in einer Personalküche in einem Gebäude, das traditionell „Woolshed“ genannt wurde. (OUP Academic)

Nun begann eine Art experimentelle Küchenastronomie.

Am 27. Februar 2015 stellten die Forscher während geplanter Wartungsarbeiten Keramiktassen mit Wasser in die Herde und ließen die Geräte bei verschiedenen Leistungsstufen laufen. Tatsächlich wurde während der Versuche ein Peryton registriert.

Doch der Befund half zunächst kaum.

Während des Experiments war zufällig auch der Mikrowellenherd in der Woolshed-Küche benutzt worden. Das Signal ließ sich deshalb keinem Gerät eindeutig zuordnen.

Am 12. März wiederholte das Team die Tests und richtete das Teleskop dabei in jene Winkel, bei denen Perytons zuvor besonders häufig aufgetreten waren.

Diesmal geschah nichts.

Die Herde liefen. Das Wasser wurde warm. Das Radioteleskop blieb unbeindruckt.

Fünf Tage später, am 17. März, änderte das Team den Versuch. Statt die Mikrowelle ihr Programm beenden zu lassen, öffneten die Forscher während des Betriebs die Tür.

Das Teleskop registrierte einen Peryton.

Sie wiederholten den Vorgang.

Noch einer.

Beim dritten Mal wieder.

Drei helle Perytons erschienen jeweils genau in dem Augenblick, in dem die Tür des Herdes in der Personalküche vorzeitig geöffnet wurde. Ihre scheinbaren Dispersionswerte lagen dicht bei denen früherer rätselhafter Ereignisse. Auch mit einem anderen Mikrowellenherd auf dem Gelände ließen sich Perytons erzeugen. Nicht jedes Öffnen funktionierte; in den Versuchen lag die Erfolgsrate ungefähr bei der Hälfte. Zudem musste das Teleskop so stehen, dass seine Empfängerkabine aus Richtung des jeweiligen Herdes geometrisch erreichbar war. (OUP Academic)

Das Rätsel, das jahrelang den Himmel imitiert hatte, stand damit in einer Küche.

Die Erklärung ist zugleich einfach und technisch eigenartig.

Ein Mikrowellenherd erzeugt seine Strahlung mit einem Magnetron. Während des normalen Betriebs bleibt diese Strahlung weitgehend im abgeschirmten Garraum. Wird die Tür geöffnet, unterbrechen Sicherheitsschalter die Stromversorgung des Magnetrons.

Dieser Abschaltvorgang geschieht jedoch nicht mathematisch augenblicklich. Für kurze Zeit kann das Magnetron noch Radioemission erzeugen. Bei geöffneter Tür kann ein Teil davon nach außen gelangen. Unter geeigneten Bedingungen erreicht diese Strahlung den Empfänger des Radioteleskops.

Dass dieser Vorgang die Parkes-Perytons erzeugen konnte, demonstrierten die Versuche unmittelbar.

Ein Detail blieb jedoch offen.

Warum die Emission beim Abschalten genau jene charakteristische, über ungefähr eine Viertelsekunde abwärts laufende Frequenzspur hervorbrachte, war auch nach der Identifizierung der Quelle nicht abschließend verstanden. Die Autoren diskutierten mögliche Vorgänge im Magnetron – darunter konkurrierende Schwingungsmoden und elektrische Entladungen beim An- oder Abschalten –, bezeichneten den physikalischen Ursprung des Frequenz-Sweeps aber ausdrücklich als ungeklärt. (Parkes Radio Telescope)

Die Auflösung war deshalb genauer als der einfache Satz „Es war die Mikrowelle“, aber bescheidener als eine vollständige Theorie des Effekts.

Man wusste, welches Gerät die Signale erzeugte und unter welchen Umständen sie auftraten. Man konnte sie reproduzieren. Der mikroskopische Vorgang im Magnetron war damit noch nicht vollständig erklärt.

Die Entdeckung löste zugleich eine wichtigere Frage.

Wenn Perytons von Mikrowellenherden stammten, konnte dann auch der berühmte Lorimer-Burst aus einer Küche gekommen sein?

Petroff und ihre Kollegen prüften genau das. Das Ergebnis sprach dagegen. FRB 010724 hatte eine andere Verteilung über die Empfängerstrahlen, wie sie zu einer Himmelsquelle passte. Außerdem zeigte das Teleskop während dieses Ereignisses in eine Richtung, bei der die große Schüssel die Sichtlinie von der Woolshed-Küche zur Empfängerkabine blockierte. Der Burst war zudem am frühen Morgen aufgezeichnet worden. Die bekannten Parkes-Herde passten nicht als Ursache. (OUP Academic)

Auch andere Unterschiede blieben bestehen. Die Perytons folgten der für kaltes Plasma erwarteten Frequenzabhängigkeit nur ungefähr. Echte Fast Radio Bursts hielten sich wesentlich genauer daran. Die Perytons erschienen breit über den Mehrfachempfänger verteilt; FRBs ließen sich am Himmel lokalisieren. Und zu den 2015 untersuchten Perytons gehörte die charakteristische gleichzeitige Emission im Bereich von 2,3 bis 2,5 Gigahertz.

Die vermeintliche Konkurrenz zwischen zwei Erklärungen löste sich deshalb auf. Die Perytons waren menschengemachte Funkstörungen. Die Fast Radio Bursts blieben astrophysikalische Ereignisse. Spätere Beobachtungen haben aus FRBs längst ein eigenständiges Forschungsgebiet gemacht. (OUP Academic)

Die Geschichte der Perytons ist deshalb mehr als eine hübsche Anekdote über eine Mikrowelle neben einem Radioteleskop.

Sie zeigt eine Schwierigkeit, die mit immer empfindlicheren Instrumenten nicht kleiner, sondern größer wird. Ein Messgerät beobachtet nie ausschließlich seinen gewünschten Gegenstand. Es beobachtet auch seine Umgebung: Stromversorgungen, Elektronik, Gebäude, andere Instrumente und Menschen.

Je schwächer das gesuchte Signal, desto ernster muss man diese zweite Welt nehmen.

In Parkes führte die entscheidende Spur nicht weiter hinaus ins All, sondern zurück auf das Gelände des Observatoriums. Die Forscher brauchten dafür einen neuen Funkmonitor, Archivdaten, kontrollierte Experimente und schließlich einen ungewöhnlich alltäglichen Handgriff.

Jemand öffnete eine Mikrowellentür, bevor das Programm zu Ende war.

Für einen kurzen Augenblick sah das Ergebnis im Radioteleskop so aus, als hätte ein Signal eine kosmische Reise hinter sich.