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Eisenkerne aus dem All
von
Rainer Kayser
24. Juni 2009
Die kosmische Teilchenstrahlung stellt Forscher vor ein
neues Rätsel. Messdaten des Pierre Auger Observatory in Argentinien
deuten darauf hin, dass die Strahlung umso mehr Eisenkerne enthält, je
energiereicher sie ist. Bislang war man davon ausgegangen, dass die Strahlung
höchster Energie hauptsächlich aus Protonen besteht. Woher die Eisenkerne
kommen, wissen die Forscher nicht.
Eine der
Detektorstationen des Pierre Auger Observatory.
Im Hintergrund die Anden.
Foto: Pierre Auger Observatory |
Die kosmische Strahlung mit der höchsten Energie besteht überwiegend aus Protonen - so dachten die Physiker bislang. Doch nun zeigen Messergebnisse des
Pierre Auger Observatory in Argentinien, dass die kosmische Strahlung mit wachsender Energie immer mehr Atomkerne des Elements Eisen enthält. Die Wissenschaftler haben weder eine Erklärung für die Herkunft der Eisenkerne, noch verstehen sie, wie die Teilchen ihre lange Reise durch das Weltall überstehen können.
"Wir haben die Daten zwei Jahre lang ausgewertet und analysiert um sicher zu gehen, dass sie korrekt sind", erklärt James Cronin von der
University of Chicago. Der Forscher präsentierte die überraschenden Ergebnisse jetzt auf der Fachtagung
"Windows on the Universe" in Frankreich. Das Pierre Auger Observatory ist eine von einem internationalen Konsortium betriebene Anlage aus 1.600 Detektoren und vier Teleskopen zur Vermessung der kosmischen Teilchenstrahlung.
Die jetzt präsentierten Ergebnisse zeigen, dass oberhalb einer Energie von 1018 - das ist eine Milliarde mal eine Milliarde - Elektronenvolt der Anteil von Eisenkernen an der kosmischen Strahlung rasant zunimmt und die Strahlung schließlich dominiert. Die Astronomen vermuten bisher, dass die Teilchen mit der höchsten Energie aus der Umgebung supermassiver Schwarzer Löcher in fernen Galaxien stammen - doch dort gibt es hauptsächlich Wasserstoff und Helium, aber keine Eisen. Zudem sollten Eisenkerne auf ihrer viele Millionen oder gar Milliarden Lichtjahre weiten Reise durchs Weltall durch Zusammenstöße mit Photonen - also den Teilchen der elektromagnetischen Strahlung - in leichtere Kerne zerfallen.
Rätselhaft ist das Ergebnis auch deshalb, weil frühere Messungen des "Fly's Eye"-Observatoriums in den USA bei hohen Energien nur Protonen gefunden hatten. Die aus dem Kosmos in die Erdatmosphäre eindringenden Teilchen stoßen mit Atomen zusammen und lösen so sekundäre Teilchenschauer aus. Aufgrund der höheren Masse und der höheren Ladung treten diese Kollisionen bei den Eisenkernen in größere Höhe und in einem schmaleren Band auf als bei Protonen.
Die Messungen der Höhe durch das Pierre Auger Observatory sind dabei erheblich genauer als beim "Fly's Eye". Die Forscher hoffen nun, dass sich mit weiteren Messungen die Quellen der hochenergetischen Teilchenstrahlung am Himmel lokalisieren lassen.
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