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 Bilder magnetischer Strukturen auf der Nano-Skala
20.04.2018 | Georg-August-Universität Göttingen

nachricht Licht macht Ionen Beine
20.04.2018 | Max-Planck-Institut für Festkörperforschung, Stuttgart

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: Software mit Grips

Ein computergestütztes Netzwerk zeigt, wie die Ionenkanäle in der Membran von Nervenzellen so verschiedenartige Fähigkeiten wie Kurzzeitgedächtnis und Hirnwellen steuern können

Nervenzellen, die auch dann aktiv sind, wenn der auslösende Reiz verstummt ist, sind die Grundlage für ein Kurzzeitgedächtnis. Durch rhythmisch aktive...

Im Focus: Der komplette Zellatlas und Stammbaum eines unsterblichen Plattwurms

Von einer einzigen Stammzelle zur Vielzahl hochdifferenzierter Körperzellen: Den vollständigen Stammbaum eines ausgewachsenen Organismus haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus Berlin und München in „Science“ publiziert. Entscheidend war der kombinierte Einsatz von RNA- und computerbasierten Technologien.

Wie werden aus einheitlichen Stammzellen komplexe Körperzellen mit sehr unterschiedlichen Funktionen? Die Differenzierung von Stammzellen in verschiedenste...

Im Focus: Spider silk key to new bone-fixing composite

University of Connecticut researchers have created a biodegradable composite made of silk fibers that can be used to repair broken load-bearing bones without the complications sometimes presented by other materials.

Repairing major load-bearing bones such as those in the leg can be a long and uncomfortable process.

Im Focus: Verbesserte Stabilität von Kunststoff-Leuchtdioden

Polymer-Leuchtdioden (PLEDs) sind attraktiv für den Einsatz in großflächigen Displays und Lichtpanelen, aber ihre begrenzte Stabilität verhindert die Kommerzialisierung. Wissenschaftler aus dem Max-Planck-Institut für Polymerforschung (MPIP) in Mainz haben jetzt die Ursachen der Instabilität aufgedeckt.

Bildschirme und Smartphones, die gerollt und hochgeklappt werden können, sind Anwendungen, die in Zukunft durch die Entwicklung von polymerbasierten...

Im Focus: Writing and deleting magnets with lasers

Study published in the journal ACS Applied Materials & Interfaces is the outcome of an international effort that included teams from Dresden and Berlin in Germany, and the US.

Scientists at the Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) together with colleagues from the Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) and the University of Virginia...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Internationale Konferenz zur Digitalisierung

19.04.2018 | Veranstaltungen

124. Internistenkongress in Mannheim: Internisten rücken Altersmedizin in den Fokus

19.04.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Juni 2018

17.04.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Grösster Elektrolaster der Welt nimmt Arbeit auf

20.04.2018 | Interdisziplinäre Forschung

Bilder magnetischer Strukturen auf der Nano-Skala

20.04.2018 | Physik Astronomie

Kieler Forschende entschlüsseln neuen Baustein in der Entwicklung des globalen Klimas

20.04.2018 | Geowissenschaften

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics