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Astrophysik: Extrem energiereiche kosmische Strahlung

Ein internationales Forscherteam, die H.E.S.S.-Kollaboration, hat herausgefunden, woher die höchst­energetische galaktische kosmische Strahlung kommt: aus der Umgebung des Schwarzen Lochs im Zentrum der Milchstraße. Dort beschleunigen die Teilchen auf Energien von mindestens einem Petaelektronvolt (1015 eV).

Kosmische Strahlung prasselt ständig aus dem All auf die Erde. Sie besteht aus Protonen, Elektronen und Atomkernen. Bekannt war, dass solche Strahlung mit Teilchenenergien bis 100 Teraelektronvolt (1014 eV) in der Milchstraße entsteht. Man vermutete aber, dass es in der Galaxis auch Petaelektronvolt-Quellen geben müsse.

Die Forscher machten eine entsprechende Quelle ausfindig, indem sie Daten des Teleskopsystems H.E.S.S. (High Energy Stereoscopic System) auswerteten, das in Namibia betrieben wird. Damit konnten sie die räumliche Struktur und Energie der kosmischen Strahlung ermitteln, die aus den Tiefen der Milchstraße stammt. Demzufolge gibt es im galaktischen Zentrum einen Beschleuniger, der die Teilchen auf bis zu 1015 eV bringt. Vermutlich handelt es sich um das supermassereiche Schwarze Loch Sagittarius A*. Das widerspricht der älteren Annahme, derart energiereiche Teilchen würden in Stoßwellen von Supernovae oder bei Prozessen in anderen Galaxien produziert.

Die Untersuchung war kompliziert, da interstellare Magnetfelder die Teilchen der kosmischen Strahlung ablenken. Deren Ankunftsrichtung zeigt also nicht auf den Herkunftsort zurück. Nahe ihrer Quelle treten sie jedoch oft mit interstellarem Gas in Wechselwirkung, wobei Gammastrahlung entsteht, die auf geradem Weg zu uns gelangt. Die Gammastrahlung erzeugt kurze Lichtblitze in der Erdatmosphäre, welche sich mit H.E.S.S. untersuchen lassen.

Mai 2016

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum der Wissenschaft Mai 2016

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  • Quelle

HESS Collaboration: Acceleration of Petaelectronvolt Protons in the Galactic Centre. In: Nature 531, S. 476 -479, 2016