Endlich bestätigt: Ursprung der kosmischen Strahlung

Stanford (USA) - Sie prasselt unablässlich aus allen Richtungen auf die Erdatmosphäre: kosmische Strahlung mit teilweise enormen Energien, die kein Teilchenbeschleuniger auf der Welt auch nur annähernd erreichen kann. Jetzt hat ein internationales Team von Astronomen eine wichtige Quelle dieser Strahlung ausmachen können. Die Suche gestaltete sich schwierig, weil die Strahlung hauptsächlich aus geladenen Teilchen besteht, die von den galaktischen Magnetfeldern beliebig abgelenkt werden. Dadurch blieb ihr Ursprung schleierhaft. Wie die Astronomen nun im Fachblatt „Science“ berichten, konnten sie bei zwei Supernova-Überresten bestimmte Zerfallsprodukte nachweisen, die bei der Erzeugung hochenergetischer Strahlung ebenfalls entstehen. Dies deutet darauf hin, dass die expandierenden Gashüllen, die nach Sternexplosionen übrig bleiben, sehr effiziente kosmische Teilchenbeschleuniger sind. Damit bestätigt sich eine Vermutung, die der italienische Nobelpreisträge Enrico Fermi schon vor Jahrzehnten geäußert hat.

„Bis jetzt hatten wir nur theoretische Berechnungen und gesunden Menschenverstand, die uns daran glauben ließen, dass kosmische Strahlung auch aus Supernova-Überresten stammt“, sagt Jerry Ostriker von der Columbia University. Nach einer Supernova-Explosion breitet sich die ausgestoßene Gashülle mit großer Geschwindigkeit aus. Durch diese Hülle ziehen sich Schockwellen, ähnlich wie beim Überschallknall eines Düsenflugzeugs. An diesen Schockregionen ändern sich die physikalischen Parameter – wie Temperatur, Magnetfeld etc. – abrupt. Teilchen, die in diese Schockwellen geraten, können dadurch auf extrem hohe Energien beschleunigt werden.

Die Forscher nutzten für ihre Messungen ein Instrument des Fermi-Weltraumteleskops. Dieses Teleskop ist dafür ausgelegt, Gammastrahlen nachzuweisen. Da Gammastrahlung nicht aus geladenen Teilchen besteht, wird sie auch nicht von galaktischen Magnetfeldern abgelenkt und deutet deshalb direkt auf ihren Entstehungsort. Nach Auswertung von über einen Zeitraum von vier Jahren gesammelten Messdaten konnten die Forscher nun endlich das entscheidende Signal dingfest machen, das auf die Beschleunigungsprozesse in den Gashüllen explodierter Sterne hinweist. Rund hundert Jahre nach der Entdeckung der kosmischen Strahlung ist damit eine der wichtigsten offenen Fragen gelöst.