Ihre Quelle ist vermutlich doch nicht der Kollaps massereicher Sterne zu einem Schwarzen Loch Forscher entkräften Hypothese zur Kosmischen Strahlung - scinexx | Das Wissensmagazin
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Ihre Quelle ist vermutlich doch nicht der Kollaps massereicher Sterne zu einem Schwarzen Loch

Forscher entkräften Hypothese zur Kosmischen Strahlung

Das IceCube-Laboratorium an der Amundsen-Scott-Südpolarstation am 20.September: Es gibt nach sechs Monaten Dunkelheit wieder eine Morgendämmerung. IceCube ist der weltgrößte Detektor für Neutrinos. © National Science Foundation / M. McMahon

Die Kosmische Strahlung im Weltall hat vermutlich andere Ursachen als bisher angenommen. Der Kollaps massereicher Sterne zu einem Schwarzen Loch ist nicht dafür verantwortlich. Das zumindest legen die Ergebnisse nahe, über die ein internationales Forscherteam unter deutscher Beteiligung im Fachmagazin „Nature“ berichtet.

Als Kosmische Strahlung bezeichnet man den Teilchenhagel, der ununterbrochen aus dem Weltall auf die Erdatmosphäre prasselt. Die Wissenschaftler hatten ihn mit einem speziellen Teleskop am Südpol genauer untersucht. Sie erwarteten, bestimmte Elementarteilchen, die sogenannten Neutrinos, zu finden – das hätte die gängige Theorie vom Ursprung der Kosmischen Strahlung bestätigt. Dies war jedoch nicht der Fall.

Wie Mitautor Alexander Kappes vom Deutschen Elektronen-Synchrotron DESY in Hamburg erläutert, kann das zwei Gründe haben: Entweder seien die Sternexplosionen tatsächlich nicht die Hauptquelle für die Kosmische Strahlung, „oder unsere Rechenmodelle von den Vorgängen in solchen Sternenexplosionen beruhen auf falschen oder zu stark vereinfachten Annahmen.“

Ursprung des Teilchenhagels bisher unbekannt

„Wir wissen, dass es diese hochenergetische Kosmische Strahlung gibt – aber wir wissen nicht, woher sie kommt“, sagt Kappes. Da die elektrisch geladenen Teilchen bei ihrem Weg durchs All von zahlreichen Magnetfeldern abgelenkt werden, lässt sich aus der Richtung, aus der sie auf die Erde treffen, nicht auf ihre Quelle schließen.

Die Wissenschaft hatte bisher Gamma Ray Bursts im Verdacht: „Das sind – nach dem Urknall – die gewaltigsten Explosionen, die wir im Kosmos kennen“, sagt Kappes. Den Forschern zufolge nimmt man an, dass es sich dabei um massereiche Sterne in einer fremden Galaxie handelt, die zu einem Schwarzen Loch kollabieren. Dabei, so dachte man bisher, sollte genug Energie entstehen, um die Teilchen im All auf die beobachteten Geschwindigkeiten zu beschleunigen.

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Auf der Suche nach Neutrinos am Südpol

Gamma Ray Bursts sollten allerdings auch Neutrinos entstehen lassen und zur Erde schleudern. Neutrinos sind ultraleichte Elementarteilchen, die sich nur schwer nachweisen lassen. Das Forscherteam um Erstautor Nathan Whitehorn von der Universität von Wisconsin in den USA hat zwei Jahre lang versucht, diese Teilchen in der Kosmischen Strahlung zu detektieren. Die Forscher fanden allerdings kein einziges Neutrino, das zu einer der Sternexplosionen passte, die zu der Zeit stattfanden.

Das Forscherteam benutzte das Neutrino-Teleskop „IceCube“ in der Antarktis. Es besteht aus vielen tausend Sensoren, die in großer Tiefe ins ewige Eis eingelassen sind. Die Eisdecke selbst ist somit ein Teil des Detektors dieses Teleskops: Neutrinos, die aus dem All auf die Eisdecke prallen und dort mit Atomkernen zusammenstoßen, werden von den Sensoren registriert.

Eine andere mögliche Quelle der Kosmischen Strahlung sind supermassereiche Schwarze Löcher im Zentrum von Galaxien, berichten die Forscher. In den kommenden Jahren wollen sie das IceCube-Teleskop am Südpol ausbauen und weitere Messungen zur Kosmischen Strahlung durchführen.

(doi: 10.1038/nature11068)

(Nature, 19.04.2012 – BOS)

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