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Lexikon der Astronomie: IC

Eine gebräuchliche Abkürzung im Jargon der Astrophysiker. Dahinter verbirgt sich der Terminus Inverse Compton-Streuung, also ein Vorgang der umgekehrt abläuft als die Compton-Streuung. Bei der normalen Compton-Streuung verliert ein Photon, das an einer elektrischen Ladung (häufig ein Elektron) gestreut wird Energie. Beim Compton-Effekt ist die gestreute Strahlung also langwelliger.

umgekehrte Compton-Streuung

Umgekehrt ist es bei der IC: Hier gewinnt das Photon im Streuakt Energie, die es von der Ladungen erhält. Anschaulich gesprochen kühlt sich das Elektronengas ab, während die Photonen Comptonisiert werden. 'Comptonisieren' meint hier, dass die Photonen Energie gewinnen. Hier werden vor allem mehrmalige Streuprozesse wichtig, die durch den so genannten Compton-Y-Parameter parametrisiert werden.
Bei diesem Streuprozess ist es wichtig, wie die Teilchen aufeinander treffen, d.h. unter welchem Winkel, dem so genannten Streuwinkel. Er ist gerade die Abweichung im Winkelmaß von ein- zu auslaufendem Photon. Wie sich leicht aus geometrischen Überlegungen beim klassischen Streuakt ablesen lässt, findet ein maximaler Energieübertrag bei einem Streuwinkel von 180 Grad statt. Dann tritt Rückstreuung ein, und das Photon wird sozusagen am Elektron reflektiert.

quantenmechanische Behandlung

Eine korrekte quantenmechanische Erweiterung hat dieser Streuvorgang in der Klein-Nishina-Formel gefunden. Hier wird der Compton-Effekt auf der Basis der Quantenelektrodynamik beschrieben (Heitler 1954).

mal Welle, mal Teilchen

Dieser Compton-Streuprozess ist zusammen mit dem Photo-Effekt ein starkes Indiz für den korpuskularen Charakter des Photons. Zusammen mit Experimenten (Doppelspalt etc.), die nur durch den Wellencharakter erklärbar sind, ergibt sich der fundamentale Welle-Teilchen-Dualismus.

Anwendung in der Astrophysik

In der Astronomie ist die Comptonisierung wichtig bei der Strahlungsphysik von Akkretionsflüssen, insbesondere im Innern heißer Gebiete, so genannten Koronen. Außerdem findet IC im Plasma von Jets statt. Ein typisches Szenario ist hier, dass im leptonisches Jetplasma die kosmische Hintergrundstrahlung gestreut wird und so Energien erreicht, die im Bereich der Röntgenstrahlung liegen.

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  • Die Autoren
- Dr. Andreas Müller, München

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