Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Supernova-Überreste sind Quellen der Kosmischen Strahlung

15.02.2013
Beobachtungen im Gammastrahlenbereich bestätigen den Zusammenhang zwischen Supernova-Überresten und dem Ursprung der galaktischen Kosmischen Strahlung.

Die Wissenschaft ist damit dem Mysterium der Herkunft dieser hochenergetischen Teilchenstrahlung kurz nach dem 100-jährigen Jubiläum ihrer Entdeckung entscheidend näher gekommen: Über den ersten eindeutigen experimentellen Nachweis berichtet ein internationales Forscherteam – darunter Astroteilchenphysiker der Uni Innsbruck – in der Fachzeitschrift Science.


Der Supernova-Überrest IC443 im Sternbild Zwillinge hat einen eindeutigen Hinweis auf den Ursprung der Kosmischen Teilchenstrahlung geliefert. Sein Spektrum im Gammastrahlenbereich hat die langgesuchte Signatur, die einen Supernova-Überrest mit energiereichen Protonen verknüpft.
Bild: NASA/DOE/Fermi LAT Collaboration, Tom Bash and John Fox/Adam Block/NOAO/AURA/NSF, JPL-Caltech/UCLA


Die W44 Supernova-Überreste
Bild: NASA/DOE/Fermi LAT Collaboration, ROSAT, JPL-Caltech, and NRAO/AUI

Die Erde ist einem ständigen Bombardement von hochenergetischen kosmischen Teilchen ausgesetzt. Diese Kosmische Strahlung, deren 100-jähriger Entdeckung durch Nobelpreisträger Victor F. Hess im vergangenen Jahr gedacht wurde, gibt der Wissenschaft aber noch immer große Rätsel auf: Zwar vermuten Forscher seit Jahrzehnten, wie und wo diese Teilchen beschleunigt werden, aber ein eindeutiger experimenteller Nachweis konnte bisher noch nicht erbracht werden.

„Wir sprechen bislang lediglich von einem Paradigma des Ursprunges der Kosmischen Strahlung, das heißt einem vermuteten Zusammenhang zwischen galaktischer kosmischer Strahlung und Explosionen von massiven Sternen sowie anschließender Teilchenbeschleunigung in der sich ausbreitenden Supernova-Schockwelle“, erklärt Olaf Reimer, Leiter des Instituts für Astro- und Teilchenphysik an der Universität Innsbruck und Mitautor der nun in der Fachzeitschrift Science veröffentlichten Studie.

„Da sich die geladene kosmische Strahlung hauptsächlich aus Protonen zusammensetzt, ist es nahezu unmöglich, von Beobachtungen dieser Protonen auf deren kosmischen Geburtsort zu schließen: Die intergalaktischen Magnetfelder lenken diese Teilchen auf dem Weg zu uns ab und verwischen so Hinweise auf ihren tatsächlichen Ursprung.“

Eindeutiger Nachweis erbracht

Gammastrahlen bieten hier aber eine einzigartige Möglichkeit, Protonen am Ort ihrer Beschleunigung nachzuspüren: Eine charakteristische Veränderung im Gammastrahlen-Spektrum zeichnet solche Phänomene aus, in denen energiereiche Protonen wechselwirken und über zerfallende neutrale Pionen (subatomare Teilchen) Gammastrahlung freisetzen. „Diese Signatur ist seit Jahrzehnten als ‚pion-bump‘ bekannt und auch bereits im Spektrum der diffusen Gammastrahlung gesehen worden“, erklärt Olaf Reimer. „Jetzt jedoch wurde sie erstmal in den Spektren einzelner Gammastrahlungsquellen beobachtet – und zwar in den beiden Supernova-Überresten W44 und IC443. Damit können wir eine eindeutige Verbindung zwischen der Existenz energiereicher Protonen am Ort von Supernova-Überresten ausmachen“.

Noch Fragen offen

Viereinhalb Jahre nach dem Start des Fermi-Gammastrahlenteleskops haben Beobachtungen mit dessen Hauptinstrument, dem Large Area Telescope (LAT), zu diesem Ergebnis geführt. Die Supernova-Überreste W44 und IC 443 sind zwar tausende Lichtjahre entfernt, zeigen aber in ihrem Gammastrahlenspektrum das lange gesuchte Signal. „Wir können nun davon ausgehen, daß hadronische Teilchenbeschleunigung und Supernova-Überreste zusammenhängen und uns darauf konzentrieren, besser zu verstehen, wie Protonen und schwerere Kerne dort Energie gewinnen“, sagt Olaf Reimer. „Kennen wir sämtliche Supernova-Überreste in unserer Milchstraße und verstehen deren lokale kosmische Umgebung besser, werden wir einschätzen können, ob das Problem der galaktischen kosmischen Strahlung endgültig gelöst worden ist.“ Auch wissen wir noch nicht, bis zu welcher Energie Teilchen in unserer Milchstrasse überhaupt beschleunigt werden können. Das entsprechende Observatorium Cherenkov Telescope Array für die erdbasierte Gammastrahlen-Beobachtung ist aber bereits in Planung.

Publikation: Detection of the Characteristic Pion-decay Signature in Supernova Remnants. Ackermann, M. et al. (The Fermi-LAT collaboration), Science, 14 Feb 2013. DOI: 10.1126/science.1231160

Rückfragehinweis:

Univ.-Prof. Dr. Olaf Reimer
Institut für Astro- und Teilchenphysik
Universität Innsbruck
Telefon: +43 512 507-52060
E-Mail: olaf.reimer@uibk.ac.at
Dr. Christian Flatz
Büro für Öffentlichkeitsarbeit
Universität Innsbruck
Telefon: +43 512 507-32022
Mobil: +43 676 872532022
E-Mail: christian.flatz@uibk.ac.at

Dr. Christian Flatz | Universität Innsbruck
Weitere Informationen:
http://www.uibk.ac.at

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Eine Extra-Sekunde zum neuen Jahr
08.12.2016 | Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB)

nachricht Heimcomputer entdecken rekordverdächtiges Pulsar-Neutronenstern-System
08.12.2016 | Max-Planck-Institut für Radioastronomie

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Rätsel um Mott-Isolatoren gelöst

Universelles Verhalten am Mott-Metall-Isolator-Übergang aufgedeckt

Die Ursache für den 1937 von Sir Nevill Francis Mott vorhergesagten Metall-Isolator-Übergang basiert auf der gegenseitigen Abstoßung der gleichnamig geladenen...

Im Focus: Poröse kristalline Materialien: TU Graz-Forscher zeigt Methode zum gezielten Wachstum

Mikroporöse Kristalle (MOFs) bergen große Potentiale für die funktionalen Materialien der Zukunft. Paolo Falcaro von der TU Graz et al zeigen in Nature Materials, wie man MOFs gezielt im großen Maßstab wachsen lässt.

„Metal-organic frameworks“ (MOFs) genannte poröse Kristalle bestehen aus metallischen Knotenpunkten mit organischen Molekülen als Verbindungselemente. Dank...

Im Focus: Gravitationswellen als Sensor für Dunkle Materie

Die mit der Entdeckung von Gravitationswellen entstandene neue Disziplin der Gravitationswellen-Astronomie bekommt eine weitere Aufgabe: die Suche nach Dunkler Materie. Diese könnte aus einem Bose-Einstein-Kondensat sehr leichter Teilchen bestehen. Wie Rechnungen zeigen, würden Gravitationswellen gebremst, wenn sie durch derartige Dunkle Materie laufen. Dies führt zu einer Verspätung von Gravitationswellen relativ zu Licht, die bereits mit den heutigen Detektoren messbar sein sollte.

Im Universum muss es gut fünfmal mehr unsichtbare als sichtbare Materie geben. Woraus diese Dunkle Materie besteht, ist immer noch unbekannt. Die...

Im Focus: Significantly more productivity in USP lasers

In recent years, lasers with ultrashort pulses (USP) down to the femtosecond range have become established on an industrial scale. They could advance some applications with the much-lauded “cold ablation” – if that meant they would then achieve more throughput. A new generation of process engineering that will address this issue in particular will be discussed at the “4th UKP Workshop – Ultrafast Laser Technology” in April 2017.

Even back in the 1990s, scientists were comparing materials processing with nanosecond, picosecond and femtosesecond pulses. The result was surprising:...

Im Focus: Wie sich Zellen gegen Salmonellen verteidigen

Bioinformatiker der Goethe-Universität haben das erste mathematische Modell für einen zentralen Verteidigungsmechanismus der Zelle gegen das Bakterium Salmonella entwickelt. Sie können ihren experimentell arbeitenden Kollegen damit wertvolle Anregungen zur Aufklärung der beteiligten Signalwege geben.

Jedes Jahr sind Salmonellen weltweit für Millionen von Infektionen und tausende Todesfälle verantwortlich. Die Körperzellen können sich aber gegen die...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Firmen- und Forschungsnetzwerk Munitect tagt am IOW

08.12.2016 | Veranstaltungen

NRW Nano-Konferenz in Münster

07.12.2016 | Veranstaltungen

Wie aus reinen Daten ein verständliches Bild entsteht

05.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Einzelne Proteine bei der Arbeit beobachten

08.12.2016 | Biowissenschaften Chemie

Intelligente Filter für innovative Leichtbaukonstruktionen

08.12.2016 | Messenachrichten

Seminar: Ströme und Spannungen bedarfsgerecht schalten!

08.12.2016 | Seminare Workshops