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Astrophysik: Gammastrahlen-Observatorium Hess liefert erste Messergebnisse vom Zentrum der Galaxis

Hess
Das Gammastrahlen-Observatorium Hess (High Energy Stereoscopic System) im Herzen Namibias hat bereits mit den ersten beiden seiner insgesamt vier Teleskope erste wissenschaftliche Ergebnisse geliefert. Ein internationales Forscherteam hat mit dem bisherigen Instrumentarium eine Quelle für höchstenergetische Gammastrahlung im Bereich von Teraelektronenvolt entdeckt, höchstwahrscheinlich Überrest einer vor 10 000 Jahren explodierten Supernova.

Hess untersucht die kosmische Gammastrahlung im Energiebereich bis zu vielen Billionen (1012) Elektronenvolt – zum Vergleich: Sichtbares Licht hat zwischen zwei und drei Elektronenvolt. Schon während des Aufbaus der Anlage im vergangenen Sommer starteten Astrophysiker des Max-Planck-Instituts für Kernphysik in Heidelberg mit zwei Hess-Teleskopen erste Beobachtungen. Das Zentrum der Milchstraße war dabei das bevorzugte Objekt. Hier vermuten Wissenschaftler nicht nur ein supermassereiches Schwarzes Loch, sondern auch zahlreiche Supernova-Explosionswolken, aber auch – so die jüngsten Spekulationen – Ansammlungen von exotischer Dunkler Materie. All diese Objekte sind theoretisch Quellen für höchstenergetische Gammastrahlung.

Milchstraße | Das Zentrum unserer Milchstraße. Das obere Band zeigt das Zentrum der Galaxis bei Energien im Bereich von Teraelektronenvolt (TeV), beobachtet mit Hess; das untere Band ist ein Bild dieser Region im Radio-, Infrarot- und Röntgenbereich (überlagert in rot, grün, blau).
Diese ersten Messungen haben nun gezeigt, dass es offenbar keine Obergrenze für das außergewöhnlich "harte" Spektrum der Gammastrahlung aus dem galaktischen Zentrum gibt. Das aber schließt die angenommene gegenseitige Vernichtung von Teilchen und Anti-Teilchen in Ansammlungen Dunkler Materie aus. Nach theoretisch hergeleiteten Modellen sollten solche Annihilations-Prozesse bei Energien weit unterhalb von zehn Billionen Elektronenvolt geschehen, tatsächlich gemessen wurden jedoch weitaus größere Werte. Die Heidelberger Astrophysiker gehen deshalb eher von einer konventionellen Erklärung aus, die auch rechnerisch ohne Schwierigkeiten zu den gemessenen Energieflüssen passen soll: eine riesige Supernova, die sich vor etwa 10 000 Jahren ereignete. Die dabei entstandene Schockwelle sei in der Lage gewesen sein, Teilchen auf die jetzt registrierten höchstenergetischen Werte zu beschleunigen.

Mit nur zwei Teleskopen habe das Hess-Gammastrahlungs-Observatorium schon jetzt gezeigt, dass seine Instrumente zu den genauesten Messgeräten in diesem Energiebereich zählen – so die Einschätzung der Max-Planck-Forscher. Die entdeckte Quelle der Gammastrahlung ist weniger als eine Bogenminute – das entspricht nur wenigen Lichtjahren – vom Zentrum unserer Milchstraße entfernt. Weitaus präzisere Messungen sollen möglich sein, wenn dem Observatorium alle vier Teleskope zur Verfügung stehen. Fertiggestellt sind diese bereits; am 28. September 2004 sollen sie offiziell den Betrieb aufnehmen.

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