Posted in: Galaxien, Kosmos, Sterne 18. August 2010 14:50 Weiter lesen →

Heimische Beschleuniger

Grafik zeigt intensive Strahlungsquelle als gelb-weißen Fleck vor dunkelblauem, diffusen Hintergrund, Beschriftung und Pfeil Auf die Erdatmosphäre prasseln fortwährend Partikel aus den Tiefen des Alls ein. Die energiereichsten dieser Teilchen stammen aber nicht unbedingt aus anderen Galaxien, vermuten amerikanische und japanische Physiker. Ihrer Analyse zufolge, dürften die kosmischen Geschosse auch auf Sternexplosionen in der Milchstraße selbst zurückgehen.

Bild: NASA Goddard Space Flight Center

Ein solches Szenario stelle die bisherigen Ansichten zur Herkunft der ultrahochenergetischen kosmischen Strahlung infrage, erklärt Alexander Kusenko von der University of California in Los Angeles und von der Universität Tokyo. Sollte es sich bestätigen, werde eine neue Art astrophysikalischer Archäologie möglich, glaubt der Forscher: „Wir können dann den kollektiven Effekt von Gammastrahlungsausbrüchen studieren, die sich über Jahrmillionen in unserer Galaxis ereignet haben.“

Kusenko und Kollegen stützen sich auf Daten des Pierre-Auger-Observatoriums in der argentinischen Pampa. Die Einrichtung registriert die kosmische Strahlung mit 1.600 Teilchendetektoren, die auf einer Hochebene über eine Fläche von 3.000 Quadratkilometern verteilt sind. Vier Teleskope erfassen zudem das Glimmen der Teilchenschauer in der Atmosphäre, sodass die Flugrichtung der kosmischen Geschosse bestimmt werden kann. Bislang ging man davon aus, dass es sich dabei überwiegend um Protonen handelt, die von Schwarzen Löchern in den Kernen anderer Galaxien beschleunigt worden sind.

Überraschenderweise zeigten die Beobachtungsdaten, dass die kosmische Strahlung nicht nur aus Protonen besteht, sondern auch ganze Atomkerne umfasst. Der Anteil dieser Bündel aus Protonen und Neutronen wächst sogar mit der Energie. Doch eigentlich sollten Atomkerne auf dem langen Weg von einer Galaxie zur anderen auseinanderbrechen, so Kusenko. Zudem gebe es keine Erklärung dafür, warum größere Atomkerne bevorzugt beschleunigt werden sollten.

Die Analyse der Forschergruppe legt nun eine andere Quelle nahe – und das im wahrsten Sinne des Wortes. Demnach geht ein Teil der ultrahochenergetischen kosmischen Strahlung nicht auf aktive Galaxienkerne zurück, sondern auf jäh kollabierende Sterne in der Milchstraße. Bei diesen Ereignissen, erkennbar in Form intensiver Strahlungsausbrüche, werden sowohl Protonen als auch größere Kerne beschleunigt. Doch während erstere der Galaxis rasch entkommen können, bleiben letztere im Griff des galaktischen Magnetfelds gefangen und rasen durch die Milchstraße, bis sie irgendwann auf ein Objekt wie die Erde treffen.

Forschung: Antoine Calvez und Alexander Kusenko, Department of Physics and Astronomy, University of California, Los Angeles, und Institute for Physics and Mathematics of the Universe, University of Tokyo; Shigehiro Nagataki, Yukawa Institute for Theoretical Physics, Kyoto University

Veröffentlichung Physical Review Letters (im Erscheinen); Preprint arXiv:1004.2535

WWW:
Alexander Kusenko, UC Los Angeles
Pierre Auger Observatory
Strahlung bei höchsten Energien
Gamma-ray Bursts – Introduction to a Mystery

Lesen Sie dazu im Scienceticker:
Kosmischer Teilchenbeschleuniger abgelichtet
Quasare: Strahlungsriesen in Puppenstuben


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