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Supernova: Die Jagd nach kosmischen Teilchenbeschleunigern

Der Supernova-Überrest SN 1006

Vor rund 100 Jahren entdeckte Victor Hess die vorwiegend aus Protonen bestehende kosmische Teilchenstrahlung, die die Erde trifft. Die energiereichsten Teilchen dabei stammen von außerhalb unseres Sonnensystems, und für einige davon wiederum werden als Quelle so genannte Supernova-Überreste angenommen.

Supernovae sind gigantische Sternexplosionen am Ende des Lebens bestimmter Sterne. Dabei werden große Teile der Sternatmosphäre nach außen geschleudert und bilden einen so genannten Supernova-Überrest, der sich im Lauf der Zeit immer weiter ausdehnt. Wo das herausgeschleuderte Material auf die umgebende interstellare Materie trifft, bilden sich Stoßwellen aus, in denen sich Dichte und Temperatur abrupt ändern.

Der Supernova-Überrest SN 1006 | Dieses Kombinationsbild des Supernova-Überrests SN 1006 wurde bei verschiedenen Wellenlängen aufgenommen: Radiowellen (rot), Röntgen (blau) und sichtbares Licht (gelb, orange, hellblau). Der von Nikolić und Koautoren näher untersuchte Abschnitt der Schockfront befindet sich in dem eingezeichneten grünen Rechteck.

Jetzt haben Forscher um die serbische Astronomin Sladjana Nikolić vom Max-Planck-Institut für Astronomie in Heidelberg erstmals Hinweise darauf gefunden, dass in den Schockregionen in der Tat Protonen beschleunigt werden. Bei diesen Protonen handelt es sich noch nicht um die kosmische Teilchenstrahlung selbst, sondern um Vorläuferteilchen, die anschließend durch Wechselwirkung mit der Stoßfront auf die erforderlichen hohen Energien beschleunigt werden und als Teilchenstrahlung hinaus in den Raum fliegen können.

"Dies ist das erste Mal, dass wir die physikalischen Prozesse in und um die Stoßregion genauer untersuchen konnten. Wir haben dabei Hinweise auf die Existenz einer erwärmten Region direkt vor der Stoßwelle gefunden, wie sie den gängigen Modellen nach notwendig ist, damit überhaupt kosmische Teilchenstrahlung entstehen kann. Außerdem wurde diese Region offenbar auf genau jene Weise erwärmt, wie man es erwarten würde, wenn dort Protonen existieren, welche die Energie aus direkt hinter der Schockfront gelegenen Regionen in die Bereiche direkt vor der Stoßfront transportieren", so Nikolić.

Beobachtet haben die Forscher dieses Phänomen an den beiden Supernova-Überresten IC 433 und W44. Beide befinden sich in unserer Galaxie in 5000 beziehungsweise 10 000 Lichtjahren Entfernung.

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  • Quellen
Science 339, S. 807–811, 2013

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