Kosmische Strahlung Supernova-Stoßwellen schleudern Partikel ins All

Ständig prallen Atomkerne aus dem Weltall mit hoher Geschwindigkeit auf die  Erde. Doch was ist die Quelle dieser kosmischen Strahlung? Ein Nasa-Satellit hat Astrophysiker jetzt auf eine neue Spur gebracht: Stoßwellen von Supernovae schleudern die Teilchen ins All.
Gasblase um eine Supernova: Stoßwellen wirken wie Teilchenbeschleuniger

Gasblase um eine Supernova: Stoßwellen wirken wie Teilchenbeschleuniger

Foto: ESA/ STScI/ NASA

Teilchen aus dem Universum prallen unaufhörlich mit hoher Geschwindigkeit auf die Erdatmosphäre und lösen dort ganze Schauer von Sekundärpartikeln aus. Diesen Regen energiereicher Atomteilchen bezeichnen Astronomen als kosmische Strahlung - doch ihr Ursprung war bisher weitgehend ein Rätsel.

Nun kommen Forscher anhand von Beobachtungsdaten des "Fermi"-Satelliten, der von der US-Raumfahrtbehörde Nasa betrieben wird, zu einem neuen Schluss: Offenbar sind explodierte Riesensonnen eine wesentliche Quelle für die kosmische Strahlung, schreibt ein internationales Forscherkonsortium im Wissenschaftsmagazin "Science".  Die Stoßwellen der Supernovae können demnach wie kraftvolle kosmische Teilchenbeschleuniger wirken: Sie schleudern fortlaufend energiereiche Atomkerne ins All.

Vor rund hundert Jahren wurde die kosmische Strahlung entdeckt: Bei Ballonflügen konnte der österreichische Physiker Victor Hess 1912 erstmals die Partikel messen. Für diese Entdeckung erhielt er 1936 den Nobelpreis. Etwa die Hälfte davon sind Protonen, also positiv geladene Wasserstoffatome. Rund ein Viertel sind sogenannte Alphateilchen, also Heliumkerne, der Rest sind schwerere Kerne wie etwa die von Kohlenstoff, Stickstoff oder Sauerstoff. Diese Teilchenstrahlung trifft nicht nur auf die Raumfahrzeuge außerhalb der Atmosphäre, sondern dringt zum kleineren Teil bis hinunter auf die Erde.

Dass es bisher so schwierig war, den Ursprung dieser Kerne zu ermitteln, liegt unter anderem daran, dass die elektrisch geladenen Atomkerne und Elektronen von den zahlreichen Magnetfeldern in unserer Galaxie abgelenkt werden. Sie kommen also kreuz und quer geflogen - ihre Ankunftsrichtung weist deshalb nicht mehr auf ihren Ursprung hin.

Superblasen bilden sich

Anders verhält es sich bei der kosmischen Gammastrahlung. Diese Art der elektromagnetischen Strahlung wird von Magnetfeldern nicht abgelenkt. Deshalb hofften Astrophysiker, mit ihrer Hilfe Rückschlüsse auf die kosmische Teilchenstrahlung ziehen zu können. Die Wissenschaftler gehen davon aus, dass sowohl die Teilchen- als auch die Gammastrahlung an denselben Orten entstehen.

Mit Hilfe des "Fermi"-Satellitsen nahmen die Astronomen um Isabelle Grenier vom französischen Forschungszentrum CNRS eine Region besonders kurzlebiger, massereicher Sterne ins Visier, die bis zu 40 Mal so viel Masse wie die Sonne besitzen. Sie explodieren schon nach wenigen Millionen Jahren in einer Supernova - astronomisch gesehen eine sehr kurze Zeitspanne. Zum Vergleich: Unsere Sonne ist etwa 4,6 Milliarden Jahre alt.

In der untersuchten Region haben bereits mehrere Supernovae einen Hohlraum in das Gas der Milchstraße geblasen und gemeinsam eine sogenannte Superblase gebildet. Es zeigte sich, dass sie eine Quelle erhöhter kosmischer Gammastrahlung ist. Das sehen die Astronomen als Beleg dafür, dass die Stoßwellen der Supernovae, die durch das interstellare Gas laufen, die Beschleuniger für die kosmische Teilchenstrahlung sind.

Die Forscher gehen davon aus, dass ein wesentlicher Teil der schnellen Atomteilchen aus solchen Superblasen stammt. Das stützten auch die bereits früher gemessenen Eigenschaften der kosmischen Teilchenstrahlung, heißt es ihrem Bericht.

cib/dpa
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