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Themen der Wissenschaft: Astronomie mit geladenen Teilchen

Seit vierzig Jahren suchen Wissenschaftler nach dem Ursprung jener Teilchen in der kosmischen Strahlung, welche die allerhöchsten Energien besitzen. Neueste Ergebnisse des Pierre-Auger-Observatoriums, die kürzlich im Fachblatt »Science« veröffentlicht wurden, weisen nun darauf hin, dass diese Teilchen aus der Umgebung Schwarzer Löcher in den Zentren aktiver Galaxien stammen.
Bisher trugen uns Photonen verschiedenster Energien, vom Radiobereich über das sichtbare Licht bis hin zur Röntgenstrahlung, Informationen über einzelne Himmelskörper zu. Neuerdings sind die Gamma-Photonen, die Neutrinos, und nun auch die geladenen Teilchen hinzugekommen. Die Teilchen der kosmischen Strahlung, die ständig aus dem Weltraum auf die Erde treffen, sind vollständig ionisierte Atomkerne. Die meisten von ihnen, mit Energien bis etwa 1017 Elektronvolt (eV), kommen aus der Milchstraße, wo sie vermutlich in Supernova-Überresten beschleunigt werden. Es gibt aber auch Teilchen mit tausendmal so hohen Energien, also um die 1020 eV: Das entspricht der kinetischen Energie eines 50 Gramm schweren und 90 km/h schnellen Tennisballs. Im Tennisball ist diese Energie allerdings auf etwa 1024 Atome verteilt, in der kosmischen Strahlung hingegen ist sie in einem einzigen Atomkern, oder im Extremfall in einem einzigen Proton konzentriert. Dies verdeutlicht die unvorstellbar hohen Energien dieser Teilchen. Sie sind hundert Millionen Mal so hoch wie die höchsten derzeit an irdischen Beschleunigern erreichbaren Energien.Anfang der 1960er Jahre hat der amerikanische Physiker John Linsley mit seinen Messgeräten in der Wüste von Neu Mexiko zum ersten Mal ein Teilchen der kosmischen Strahlung mit einer Energie von mehr als 1020 eV nachgewiesen. Seither fragen sich die Wissenschaftler, wie diese Teilchen auf so hohe Energien beschleunigt werden können, und welche Objekte am Himmel dazu in der Lage sind. In der Literatur werden verschiedene Szenarien diskutiert, die als mögliche Quellen der höchstenergetischen kosmischen Strahlung in Betracht kommen.

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