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Mittwoch, 27.07.2016
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Eine Frage von Blau und rot

Energiegehalt verrät Kollisionen

Aus der Verteilung und Art der Lichtspuren in den Teleskop-Aufnahmen können die Forscher das Spektrum und die Stärke des ursprünglichen Gammastrahls ermitteln. Und damit erfahren sie auch, wie stark der Gammastrahl auf seinem langen Weg zur Erde durch die kosmische Hintergrundstrahlung abgeschwächt und verändert worden ist.

Hintergrundleuchten im Mikrowellenbereich gesehen

Hintergrundleuchten im Mikrowellenbereich gesehen

Denn stößt der Gammastrahl im interstellaren Raum mit dem diffusen Hintergrundlicht zusammen, bleibt dies nicht folgenlos. Aus der Kollision entsteht ein Teilchenpaar, gleichzeitig geht dem Gammastrahl ein wenig Energie verloren. Dadurch verändert sich die Energieverteilung des Strahls, sein Spektrum verschiebt sich in Richtung des roten Wellenlängenbereichs. Diese Rotverschiebung ist umso stärker, je häufiger die Kollisionen auftreten.

Was ließ den Strahl erröten?


Doch die Sache hat einen Haken: „Das Haupt-Problem dabei ist, dass die Verteilung der Gamma-Energien von Quasaren viele verschiedene Formen annehmen kann, und bisher konnten wir nicht wirklich sagen, ob ein beobachtetes Spektrum 'rot' aussieht, weil es einer starken Rötung ausgesetzt war, oder ob es schon am Ursprung so aussah,“ sagt Dr. Luigi Costamante, einer der an dieser Entdeckung beteiligten Forscher.

Und hier kam das Glück ins Spiel. Bei ihrer Suche nach Antworten half den Astronomen eine Entdeckung aus dem Jahr 2004: Zwei Quasare, die so weit entfernt waren, wie keine andere Gammastrahlenquelle bisher und die daher auch einen extrem langen Weg durch das Hintergrundleuchten zurückgelegt haben mussten. Ihre hier ankommende Strahlung war so schwach, dass nur das empfindliche H.E.S.S.-Teleskop sie überhaupt registrieren konnte. Die Max-Planck-Forscher nutzen diese einmalige Chance und suchten in den schwachen Signalen nach Indizien für das „fossile Sternenlicht“.

Zu blau, um wahr zu sein?


Sie erlebten eine große Überraschung: Das Licht der beiden Quasare war so energiereich und „blau“, dass es kaum kosmische Kollisionen mit dem Hintergrundleuchten hinter sich haben konnte. Denn dann hätte die Strahlung an ihrem Ursprungsort alles bisher Bekannte an Energiehalt weit übertreffen müssen – eine nach Ansicht der Astronomen aber sehr unwahrscheinliche Annahme. Sie zogen daher den Schluss, dass das Universum viel „transparenter“ für die Gammastrahlen ist als angenommen. Und auch das Hintergrundleuchten muss damit erheblich schwächer sein.

Stand 04.08.2006