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NATURE: Kosmischer Teilchenbeschleuniger entdeckt - RUB-Forscherteam beteiligt

08.11.2004 - (idw) Ruhr-Universität Bochum

Erstmals ist es einem internationalen Forscherteam gelungen, die Quelle der hochenergetischen, nuklearen Teilchenstrahlung, der die Erde ausgesetzt ist, eindeutig zu identifizieren. Wie vermutet kommt die Gammastrahlung aus der Explosionswolke einer Supernova und ist auf deren äußere Schale konzentriert. Mit dem vier zusammengeschalteten Teleskopen der H.E.S.S.-Kollaboration, der u.a. die Forschergruppe Weltraum- und Astrophysik der RUB (Prof. Dr. Reinhard Schlickeiser) angehört, war es nun zum ersten Mal möglich, ein räumlich hoch aufgelöstes Bild dieser Quelle im Gammastrahlungsbereich zu erzeugen. Über dieses Ergebnis berichtet Nature in seiner Ausgabe vom 4. November 2004. Bochum, 08.11.2004
Nr. 329

NATURE: Kosmischer Teilchenbeschleuniger entdeckt
Supernova-Explosionswolke ist Quelle kosmischer Strahlung
RUB-Forscherteam beteiligt am H.E.S.S.-Experiment

Erstmals ist es einem internationalen Forscherteam gelungen, die Quelle der hochenergetischen, nuklearen Teilchenstrahlung, der die Erde ausgesetzt ist, eindeutig zu identifizieren. Wie vermutet kommt die Gammastrahlung aus der Explosionswolke einer Supernova und ist auf deren äußere Schale konzentriert. Mit dem vier zusammengeschalteten Teleskopen der H.E.S.S.-Kollaboration, der u.a. die Forschergruppe Weltraum- und Astrophysik der RUB (Prof. Dr. Reinhard Schlickeiser) angehört, war es nun zum ersten Mal möglich, ein räumlich hoch aufgelöstes Bild dieser Quelle im Gammastrahlungsbereich zu erzeugen. Über dieses Ergebnis berichtet Nature in seiner Ausgabe vom 4. November 2004.

Kosmische Strahlung: Motor der Evolution

Die Erdatmosphäre wird ständig von einem Strom hochenergetischer nuklearer Teilchen, der Kosmischen Strahlung, getroffen. Unterwegs zur Erde kann sie z.B. technische Geräte stören, die gegen ionisierende Strahlen empfindlich sind. Die Strahlung gilt auch als Motor der Evolution: Ihr Einfluss hat über Jahrmillionen hinweg das Erbgut von Lebewesen verändert und so die Entwicklung vorangetrieben.

Gammastrahlen zeigen zur Quelle

Als Quellen der hochenergetischen Teilchenströme vermutete man z.B. Sternexplosionen, sog. Supernovae. Bisher war es aber nie gelungen, eine solche Quelle bei höchsten Energien sicher auszumachen. Da die Teilchen der Kosmischen Strahlung nämlich größtenteils elektrisch geladen sind, werden sie durch die Magnetfelder im Universum abgelenkt, so dass man aus ihrer Ankunftsrichtung nicht mehr auf ihre ursprüngliche Herkunft schließen kann. Um eine Vorstellung der Teilchenquelle zu bekommen, untersuchen die Forscher die elektrisch neutralen Gamma-Teilchen, die zusammen mit den geladenen Teilchen der Kosmischen Strahlung entstehen. Ihre Ankunftsrichtung zeigt wie ein Lichtsignal eindeutig auf die Quelle zurück. Die H.E.S.S.-Forscher nutzen die Tatsache, dass ein Gammaquant in unserer Atmosphäre Energie "verliert", die als schwach-blaue Lichtblitze von wenigen Millionstel Sekunden nachweisbar sind. Mit speziellen Gammastrahlungs-Teleskopen versuchen sie u.a. die Quellen der Gammastrahlung aus Supernovae zu finden.

Herkunft: Supernova-Überrest

Mit dem in Namibia aufgebauten H.E.S.S.-Experiment, einem System von vier in Koinzidenz betriebenen Teleskopen, gelang es nun, den Supernova-Überrest mit dem Namen RX J1713.7-3946 bei sehr hohen Gamma-Energien von etwa 1012 Elektronenvolt (= 1 TeV) nachzuweisen. Insbesondere gelang es den Forschern hier erstmals, eine räumlich-aufgelöste Himmelskarte im Gammalicht anzufertigen. Der Supernova-Überrest wurde 1996 mit dem Röntgen-Satelliten ROSAT entdeckt. Das neue Gamma-Bild stimmt erstaunlich gut mit den inzwischen auch verfeinerten Röntgenbildern überein. Da die Gammaquanten nur von geladenen Teilchen noch höherer Energie erzeugt werden können, zeigt die Entdeckung mit dem H.E.S.S.-Teleleskop eindeutig, dass in dieser Quelle die geladenen Teilchen tatsächlich auf Energien von über 100 TeV beschleunigt werden.

Gammastrahlungshimmel unter Beobachtung

Am Lehrstuhl für Theoretische Physik IV (Weltraum- und Astrophysik) der Ruhr-Universität gehen die Forscher Fragestellungen der Hochenergieemission von astronomischen Objekten, insbesondere deren Teilchenbeschleunigung nach. Neben Supernova-Überresten stehen auch die diffuse galaktische Gammastrahlung, die aus Wechselwirkungen der Kosmischen Strahlung in unserer Milchstrasse resultiert, und die Jet-Emission in Aktiven Galaktischen Kernen (AGN) im Fokus der Bochumer Forscher. Für die Erforschung dieses breiten Spektrums an Objekten am Gammastrahlungshimmel nutzen die Bochumer Forscher sowohl Satellitendaten als auch erdgebundene Experimente wie die Teleskope des H.E.S.S.-Experimentes.

Titelaufnahme

F.A. Ahronian et.al.: High-energy particle acceleration in the shell of a supernova remnant. In: Nature 432, 75 - 77 (Ausgabe vom 4. November 2004).

NATURE-Beitrag online: http://www.nature.com/cgi-taf/DynaPage.taf?file=/nature/journal/v432/n7013/full/nature02960_fs.html

Weitere Informationen

Prof. Dr. Reinhard Schlickeiser, Dr. Olaf Reimer, Dr. Anita Reimer, Lehrstuhl für Theoretische Physik IV, Fakultät für Physik und Astronomie der Ruhr-Universität Bochum, 44780 Bochum, Tel. 0234/32-22051/-27796, Fax: 0234732-14177, E-Mail: olr@tp4.rub.de

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