Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Neuer Ansatz für Jagd nach kosmischem Teilchenbeschleuniger

15.02.2013
Astronomen um Sladjana Nikoliæ vom Max-Planck-Institut für Astronomie in Heidelberg haben Teilbereiche des Supernovaüberrests SN 1006 mit nie erreichter Genauigkeit beobachtet.

Solche Überreste gelten als Quellen für einen Teil der kosmischen Teilchenstrahlung, welche die Erde trifft. Die Beobachtungen geben erstmals Hinweise auf mögliche Vorläuferteilchen für die kosmische Teilchenstrahlung solcher Objekte. Die neuartige Beobachtungstechnik, die zum Einsatz kam, verspricht eine Vielzahl weiterer Erkenntnisse dazu, wie Supernovaüberreste kosmische Teilchen beschleunigen. Die Ergebnisse werden am 14. Februar 2013 in der Fachzeitschrift Science veröffentlicht.


Kombinationsbild des Supernovaüberrests SN 1006 bei verschiedenen Wellenlängen: Radiowellen (rot), Röntgen (blau) und sichtbares Licht (gelb, orange, hellblau). Der von Nikolić und Kollegen näher untersuchte Abschnitt der Schockfront befindet sich in dem eingezeichneten grünen Rechteck.
Bild: Röntgen: NASA/CXC/Rutgers/G.Cassam-Chenaï, J.Hughes et al.; Radio: NRAO/AUI/NSF/GBT/VLA/Dyer, Maddalena & Cornwell; optisch: Middlebury College/F.Winkler, NOAO/AURA/NSF/CTIO Schmidt & DSS

Fast genau hundert Jahre ist es her, dass Victor Hess die vorwiegend aus Protonen bestehende kosmische Teilchenstrahlung entdeckte, die aus den Tiefen des Weltraums auf die Erde trifft. Die energiereichsten Teilchen dabei stammen von außerhalb unseres Sonnensystems, und für einige davon wiederum werden als Quelle sogenannte Supernovaüberreste angenommen.

Supernovae sind gigantische Sternexplosionen am Ende des Lebens bestimmter Sterne. Dabei werden große Teile der Sternatmosphäre oder gleich die gesamte Sternmaterie nach außen geschleudert und bilden einen sogenannten Supernovaüberrest, der sich im Laufe der Zeit immer weiter ausdehnt. Wo das herausgeschleuderte Material auf die umgebende interstellare Materie trifft, bilden sich Schockwellen aus – Regionen, in denen sich Dichte und Temperatur abrupt ändern, ähnlich den Schockwellen des Überschnallknalls, wenn ein Flugzeug die Schallmauer durchbricht.

Die expandierenden, hochenergetischen Schockwellen sind naheliegende Kandidaten für kosmische Teilchenbeschleuniger, die hochenergetische Teilchenstrahlung produzieren. Jetzt haben Forscher um die serbische Astronomin Sladjana Nikoliæ (Max-Planck-Institut für Astronomie) erstmals Hinweise darauf gefunden, dass in den Schockregionen in der Tat Protonen beschleunigt werden. Bei diesen Protonen handelt es sich noch nicht um die kosmische Teilchenstrahlung selbst, sondern um Vorläuferteilchen (»seed particles«), die anschließend durch Wechselwirkung mit der Schockfront auf die erforderlichen hohen Energien beschleunigt werden und als Teilchenstrahlung hinaus in den Raum fliegen können.

Nikoliæ erklärt: »Dies ist das erste Mal, das wir die physikalischen Prozesse in und um die Schockregion genauer untersuchen konnten. Wir haben dabei Hinweise auf die Existenz einer erwärmten Region direkt vor der Schockwelle gefunden, wie sie den gängigen Modellen nach notwendig ist, damit überhaupt kosmische Teilchenstrahlung entstehen kann. Außerdem wurde diese Region offenbar auf genau jene Weise erwärmt, wie man es erwarten würde, wenn dort Protonen existieren, welche die Energie aus direkt hinter der Schockfront gelegenen Regionen in die Bereiche direkt vor dem Schock transportieren.«

Die Untersuchung basiert auf Analysen, die Nikoliæ als Teil ihrer Doktorarbeit am Max-Planck-Institut für Astronomie und der Universität Heidelberg durchführte. Entscheidend für die neuen Ergebnisse war, dass Nikoliæ und ihre Kollegen eine neuartige Beobachtungstechnik namens Integralfeldspektroskopie (integral field spectroscopy) einsetzten. Diese Technik erlaubt es, die Zusammensetzung des Lichts für eine Vielzahl verschiedener Bildpunkte im Bildfeld des Teleskops gleichzeitig zu bestimmen. Sie wurde hier zum ersten Mal auf einen Supernovaüberrest angewandt.

Nikoliæ und ihre Kollegen nutzten den Spektrografen VIMOS am Very Large Telescope der Europäischen Südsternwarte in Chile, um für mehr als 100 Punkte in einem kleinen Teilbereich der Schockfront der Supernova SN1006 gleichzeitig die Lichtzusammensetzung (»Spektrum«) zu bestimmen. Die rund anderthalbjährige Analyse der Daten ergab detaillierte Informationen insbesondere über die Temperaturen vor und hinter der Schockfront.

Kevin Heng von der Universität Bern, Co-Betreuer von Nikoliæs Doktorarbeit, sagt: »Wir sind besonders stolz darauf, dass wir die Integralfeldspektroskopie in eher unorthodoxer Weise eingesetzt haben – üblicherweise beobachtet man damit weit entfernte Galaxien. Die Genauigkeit, die wir dabei erreicht haben, stellt alle vorangehenden Studien in den Schatten.«

Wichtig sind die jetzt veröffentlichten Ergebnisse auch als Wegbereiter für zukünftige Untersuchungen. Nikoliæ erklärt: »Das hier war ein Pilotprojekt. Das Licht, das wir von dem Supernovaüberrest auffangen, ist ungleich schwächer als bei den üblichen Zielobjekten für solche Instrumente. Jetzt, wo wir wissen, was machbar ist, sind eine Vielzahl interessanter Nachfolgeprojekte in den Bereich des Möglichen gerückt.« Glenn van de Ven vom Max-Planck-Institut für Astronomie, Nikoliæs Doktorvater, fügt hinzu: »Diese neuartige Beobachtungstechnik könnte sich als Schlüssel erweisen, um herauszufinden, wie Supernovaüberreste kosmische Teilchenstrahlung erzeugen.«

Kontakt

Sladjana Nikoliæ (Erstautorin)
Max-Planck-Institut für Astronomie
Heidelberg
Telefon: (+49|0) 6221 – 528 438
E-Mail: nikolic@mpia.de
Glenn van de Ven (Koautor)
Max-Planck-Institut für Astronomie
Heidelberg
Telefon: (+49|0) 6221 – 528 275
E-Mmail: glenn@mpia.de
Markus Pössel (Öffentlichkeitsarbeit)
Max-Planck-Institut für Astronomie
Heidelberg
Telefon: (+49|0) 6221 – 528 261
E-Mail: pr@mpia.de

Dr. Markus Pössel | Max-Planck-Institut
Weitere Informationen:
http://www.mpia.de
http://www.mpia.de/Public/menu_q2.php?Aktuelles/PR/2013/PR130214/PR_130214_de.html

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Neue Anwendungen für Mikrolaser in der Quanten-Nanophotonik
20.07.2018 | Technische Universität Berlin

nachricht Superscharfe Bilder von der neuen Adaptiven Optik des VLT
18.07.2018 | ESO Science Outreach Network - Haus der Astronomie

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: Future electronic components to be printed like newspapers

A new manufacturing technique uses a process similar to newspaper printing to form smoother and more flexible metals for making ultrafast electronic devices.

The low-cost process, developed by Purdue University researchers, combines tools already used in industry for manufacturing metals on a large scale, but uses...

Im Focus: Rostocker Forscher entwickeln autonom fahrende Kräne

Industriepartner kommen aus sechs Ländern

Autonom fahrende, intelligente Kräne und Hebezeuge – dieser Ingenieurs-Traum könnte in den nächsten drei Jahren zur Wirklichkeit werden. Forscher aus dem...

Im Focus: Superscharfe Bilder von der neuen Adaptiven Optik des VLT

Das Very Large Telescope (VLT) der ESO hat das erste Licht mit einem neuen Modus Adaptiver Optik erreicht, die als Lasertomografie bezeichnet wird – und hat in diesem Rahmen bemerkenswert scharfe Testbilder vom Planeten Neptun, von Sternhaufen und anderen Objekten aufgenommen. Das bahnbrechende MUSE-Instrument kann ab sofort im sogenannten Narrow-Field-Modus mit dem adaptiven Optikmodul GALACSI diese neue Technik nutzen, um Turbulenzen in verschiedenen Höhen in der Erdatmosphäre zu korrigieren. Damit ist jetzt möglich, Bilder vom Erdboden im sichtbaren Licht aufzunehmen, die schärfer sind als die des NASA/ESA Hubble-Weltraumteleskops. Die Kombination aus exquisiter Bildschärfe und den spektroskopischen Fähigkeiten von MUSE wird es den Astronomen ermöglichen, die Eigenschaften astronomischer Objekte viel detaillierter als bisher zu untersuchen.

Das MUSE-Instrument (kurz für Multi Unit Spectroscopic Explorer) am Very Large Telescope (VLT) der ESO arbeitet mit einer adaptiven Optikeinheit namens GALACSI. Dabei kommt auch die Laser Guide Stars Facility, kurz ...

Im Focus: Diamant – ein unverzichtbarer Werkstoff der Fusionstechnologie

Forscher am KIT entwickeln Fenstereinheiten mit Diamantscheiben für Fusionsreaktoren – Neue Scheibe mit Rekorddurchmesser von 180 Millimetern

Klimafreundliche und fast unbegrenzte Energie aus dem Fusionskraftwerk – für dieses Ziel kooperieren Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler weltweit. Bislang...

Im Focus: Wiener Forscher finden vollkommen neues Konzept zur Messung von Quantenverschränkung

Quantenphysiker/innen der ÖAW entwickelten eine neuartige Methode für den Nachweis von hochdimensional verschränkten Quantensystemen. Diese ermöglicht mehr Effizienz, Sicherheit und eine weitaus geringere Fehleranfälligkeit gegenüber bisher gängigen Mess-Methoden, wie die Forscher/innen nun im Fachmagazin „Nature Physics“ berichten.

Die Vision einer vollständig abhörsicheren Übertragung von Information rückt dank der Verschränkung von Quantenteilchen immer mehr in Reichweite. Wird eine...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Stadtklima verbessern, Energiemix optimieren, sauberes Trinkwasser bereitstellen

19.07.2018 | Veranstaltungen

Innovation – the name of the game

18.07.2018 | Veranstaltungen

Wie geht es unserer Ostsee? Ein aktueller Zustandsbericht

17.07.2018 | Veranstaltungen

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

Neue Anwendungen für Mikrolaser in der Quanten-Nanophotonik

20.07.2018 | Physik Astronomie

Need for speed: Warum Malaria-Parasiten schneller sind als die menschlichen Abwehrzellen

20.07.2018 | Biowissenschaften Chemie

Die Gene sind nicht schuld

20.07.2018 | Medizin Gesundheit

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