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Das Rätsel der kosmischen Strahlung

Kosmisches Bombardement

Unaufhörlich prasseln hochenergetische Teilchen aus dem All auf die Erde ein. Diese kosmische Strahlung entsteht bei gewaltigen Energieausbrüchen im Universum, wenn Teilchen beschleunigt und durch das Weltall geschleudert werden. Quellen der kosmischen Strahlung sind beispielsweise Supernovae, aber auch das Schwarze Loch im Zentrum unserer Milchstraße. Sogar von jenseits unserer Galaxie kommt ein Teil dieses Teilchenbombardements.

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Noch immer rätselhaft

Die kosmischen Teilchen transportieren damit Botschaften von den extremen Orten des Universums. Doch obwohl sie allgegenwärtig sind, wissen Forscher bislang wenig über sie. Wo entsteht die hochenergetische kosmische Strahlung? Was können wir von ihr über ihre Quellen lernen? Diesen und anderen Fragen widmet sich ein Forschungskonsortium mit über 1.000 Mitgliedern. Sie begleiten den Bau einer neuen Teleskopanlage, die auf La Palma und in Chile entstehen soll: das Cherenkov Telescope Array, kurz CTA.

Zu dem Konsortium gehören auch die Teams um Julia Tjus von der Ruhr-Universität Bochum und Wolfgang Rhode von der Technischen Universität Dortmund. Die beiden Gruppen kooperieren im „Ruhr Astroparticle and Plasma Physics Center“ und tragen zu den Vorarbeiten zum Bau der CTA-Teleskope bei. Diese sollen in Zukunft hochenergetische Gammastrahlung aus dem All auffangen.

Extrem energiereich – und schwer nachzuweisen

Die Teilchen der kurzwelligen Gammastrahlung sind nichts anderes als Photonen, also Lichtteilchen. Ihre Energie ist aber zehn Billionen Mal größer als die von sichtbarem Licht. Wenn diese Partikel in der Erdatmosphäre mit Gasmolekülen und Atomen wechselwirken, entsteht dabei ein sehr schwacher Lichtblitz, der gerade einmal eine Milliardstel Sekunde anhält und mit bloßem Auge nicht zu sehen ist. Dafür braucht es spezielle Detektoren – so wie das CTA sie haben wird.

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Die Antennen des Cherenkov Telescope Array werden unter anderem in Chile aufgestellt. © Gabriel Pérez Diaz, IA/ CC-by-nc-nd 2.0

Das Array soll über 100 Teleskope auf der Nord- und Südhalbkugel umfassen, die die besonders hochenergetischen Gammateilchen wesentlich genauer als alle bisherigen Teleskope erfassen sollen. Von diesen erhoffen sich die Forscherinnen und Forscher unter anderem Einblicke in die Quellen der kosmischen Strahlung.

Rückschluss auf die Quelle

Da die Gammateilchen, anders als andere Bestandteile der kosmischen Strahlung, nicht geladen sind, werden sie auf ihrer Reise durch das All nicht von Magnetfeldern abgelenkt. Sie fliegen also mehr oder weniger auf einer geraden Bahn durchs Universum. Forscher können die Richtung bestimmen, aus der sie gekommen sind, und somit auch Einblicke in ihre Quellen gewinnen.

Verschiedene Phänomene kommen als Absender der kosmischen Strahlung infrage, zum Beispiel Schwarze Löcher oder die Überreste von Sternenexplosionen. Das CTA-Team will aber nicht nur herausfinden, wo die besonders hochenergetischen Teilchen herkommen, sondern auch mehr über die physikalischen Vorgänge in den Quellen lernen.

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Julia Weiler / RUBIN, Ruhr Universität Bochum
Stand: 01.06.2018

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In den Schlagzeilen

Inhalt des Dossiers

Neue Antennen für die kosmische Strahlung
Hinter den Kulissen des Cherenkov Telescope Array

Kosmisches Bombardement
Das Rätsel der kosmischen Strahlung

Tempo ist Trumpf
Warum Echtzeit-Datenanalyse beim CTA wichtig ist

Filter in der Datenflut
Fahndung nach den entscheidenden Informationen

Interview: "Selbst die Taschenlampe war zu hell"
Die Tücken der Gamma-Astronomie

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