Katapult beschleunigt kosmische Strahlen
Astronomen wissen schon lange, dass kosmische Strahlen - das sind energiereiche Atomkerne, meist Protonen, die mit Lichtgeschwindigkeit durch den Weltraum rasen und die Erdatmosphäre bombardieren - genügend Energie besitzen, um elektronische Bauteile zu zerstören. Eine neue Forschungsarbeit, deren Ergebnisse in der Fachzeitschrift Science veröffentlicht wurden, legt dar, dass die galaktische Hintergrundstrahlung ihren Ursprung in der Milchstraße hat - der Galaxie, in der unser Sonnensystem liegt. Diese Protonen, die mit knapper Lichtgeschwindigkeit durch den Raum rasen, werden auf Energien beschleunigt, die jene des Teilchenbeschleunigers Large Hadron Collider am CERN (European Organization for Nuclear Research) in der Schweiz bei Weitem übersteigen. "Bereits seit langer Zeit wird vermutet, dass es sich bei den Super-Teilchenbeschleunigern, die diese kosmische Strahlung in der Milchstraße produzieren, um die Hüllen explodierender Sterne handelt, die sich ausweiten. Doch mit unseren Beobachtungen haben wir die Teilchenkanone entdeckt und nun die Theorie bewiesen", erklärte Leitautorin Dr. Eveline Helder vom Astronomischen Institut an der Universität Utrecht in den Niederlanden. Dr. Jacco Vink vom Astronomischen Institut sagte seinerseits: "Man könnte sogar sagen, dass wir sogar das Kaliber der Kanone bestimmt haben, mit der die kosmischen Strahlen auf ihre unglaublichen Energien hinauf katapultiert werden. Helder und Vink konnten gemeinsam mit ihren Kollegen bestimmen, ob bei der Explosion eines Sterns genügend beschleunigte Teilchen entstehen, um die Anzahl der kosmischen Strahlen zu erklären, die auf die Erdatmosphäre treffen. Die beschleunigten Teilchen sind nicht nur die Hauptelemente dieses Prozesses, die Astronomen errechneten sogar, wie viel Energie dem Gas der Schockwelle der Supernova entzogen und in die Beschleunigung der Teilchen gesteckt wird. "Bei einer Supernova wird ein großer Teil der Energie für die Beschleunigung einiger Teilchen auf extrem hohe Energien verwendet", erklärte Dr. Helder. "Die für die Teilchenbeschleunigung verwendete Energie geht auf Kosten der Erhitzung des Gases, das dadurch kälter ist als in der Theorie." Um dieses Geheimnis zu lüften, untersuchte das Team die Leiche eines Sterns, dessen Explosion 185 n. Chr. von chinesischen Astronomen aufgezeichnet worden war. Die Sternleiche mit der Bezeichnung RCW 86 liegt 8.200 Lichtjahre von der Erde entfernt in der Konstellation Circinus (Zirkel). Die Forscher glauben, dass dies die älteste bekannte Aufzeichnung einer Sternenexplosion ist. Mithilfe des Riesenteleskops VLT der Europäischen Südsternwarte in Chile maß das Team die Temperatur des Gases direkt hinter der Schockwelle, die durch diese Explosion hervorgerufen wurde. Die Forscher maßen auch in einem Abstand von drei Jahren die Geschwindigkeit der Schockwelle mithilfe von Aufnahmen des Röntgenobservatoriums Chandra der NASA in den USA. Den Messungen zufolge breitete sich diese mit einer Geschwindigkeit zwischen 10 und 30 Millionen Stundenkilometern und bei 1% bis 3% der Lichtgeschwindigkeit aus. Die Messung der Gastemperatur ergab 30 Millionen Grad Celsius. Obwohl diese Temperatur im Vergleich zu unseren Temperaturgewohnheiten sehr hoch zu sein scheint, sagen die Experten, dass sie weit unter ihren Erwartungen liege. Angesichts der Geschwindigkeit der Schockwelle glauben die Forscher, dass sich das Gas auf mindestens 500 Millionen Grad Celsius hätte erhitzen müssen. "Die fehlende Energie treibt die kosmischen Strahlen an", fasste Dr. Vink zusammen.
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