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Kosmologie: IceCube entdeckt rätselhafte Strahlung

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In der Nähe des Südpols entsteht derzeit das Neutrino-Observatorium IceCube: Ein Kubikkilometer voller Detektoren, in mehr als einem Kilometer Tiefe im antarktischen Eis versteckt. Die Anlage wird erst im Jahr 2011 fertiggestellt. Aber schon jetzt machten Forscher mit Hilfe der bereits funktionierenden Messgeräte eine Entdeckung, für welche die Anlage ursprünglich gar nicht ausgelegt war.

Die Detektoren von IceCube sollen eigentlich Spuren von Neutrinos aufspüren. Doch sie registrieren auch andere Teilchen, zum Beispiel Myonen, die entstehen, wenn energiereiche kosmische Strahlung mit den Teilchen der Erdatmosphäre wechselwirkt. Diese Messungen sind für die Suche nach Neutrinos eigentlich nur ein unbedeutendes "Hintergrundrauschen". Ein Forscherteam, darunter Rasha Abbasi und Paolo Desiati von der University of Wisconsin-Madison, entschloss sich, diese Daten auszuwerten.

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Verteilung der kosmischen Strahlung | Diese Himmelskarte erstellten Forscher im Jahr 2009 mit Daten des Neutrino-Observatoriums IceCube. Die Karte zeigt die relative Intensität der kosmischen Strahlung, welche die Südhalbkugel der Erde erreicht. Deutlich ist eine Struktur zu erkennen: Aus einer Himmelsregion stammt ein Überschuss von kosmischer Strahlung (rot, gelb).
Die Forscher erstellten eine "Himmelskarte", auf der zu erkennen ist, aus welcher Richtung wie viel kosmische Strahlung auf die Südhalbkugel der Erde fällt. Dabei entdeckten sie eine Struktur: Aus einigen Himmelsregionen kommt mehr kosmische Strahlung als aus anderen (siehe Bild). Eine ähnlich ungleiche Verteilung wurde vor wenigen Jahren bereits in der Nordhalbkugel festgestellt.

Die Energie der registrierten kosmischen Strahlung beträgt mehrere Teraelektronvolt (TeV); Teilchen dieser Energie stammen wahrscheinlich von außerhalb des Sonnensystems, aber noch innerhalb der Milchstraße. Die Quellen von hochenergetischer kosmischer Strahlung sind bisher teilweise ungeklärt.

Der Grund für die ungleiche Verteilung der kosmischen Strahlung ist ebenfalls noch unbekannt. Möglicherweise spielt das interstellare Magnetfeld eine Rolle: Über das Magnetfeld, welches das Sonnensystem umgibt, ist noch sehr wenig bekannt. Der Überschuss an kosmischer Strahlung könnte auch von den Überresten einer Supernovaexplosion stammen. In der Tat befindet sich eine der Zonen intensivster Strahlung im südlichen Sternbild Vela (Segel des Schiffs): Dort explodierte vor mehr als 10 000 Jahren eine Supernova.
IceCube ist mit seinen tausenden von Detektoren wie geschaffen für die umfassende Untersuchung von kosmischer Strahlung. Die Forscher hoffen, in Zukunft die Ursprünge der kosmischen Strahlung aufzuklären. (mk)
30. KW 2010

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum - Die Woche, 30. KW 2010

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