Schnell schaut hin, hier ist Wissenschaft an der Arbeit und Wissen im Entstehen! Das heißt vor allem, dass im Moment keiner so recht weiß was richtig ist und verschiedene Ergebnisse sich widersprechen – und zwar zeitlich wie räumlich. Was aussieht, als ob keiner Ahnung hat, ist in Wirklichkeit das geordnete Chaos – der Prozess bei dem man die Wahrheit mühsam herausfinden muss.


Wie Nature berichtet, gibt es neue Erkenntnisse zum Teil der kosmischen Strahlung bei ultrahohen Energien (über 1018 eV). Das stärkste beobachtete Teilchen hatte gar unvorstellbare 1020 eV – zig Millionen mal mehr als man je am LHC oder überhaupt je in einem Ringbeschleuniger erreichen wird. Allerdings sind diese Teilchen auch sehr selten und daher beobachtet man nur wenige Ereignisse pro Jahr.

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Ein Pierre Auger-Detektor, Bildquelle: Pierre Auger Kollaboration

2007 hatte die Pierre Auger Kollaboration in Science erste Ergebnisse veröffentlicht. Pierre Auger ist ein Observatorium, das sich dem Studium kosmischer Strahlung vom Erdboden aus widmet. Da die Teilchen in der Atmosphäre ganze Schauer von Sekundärteilchen auslösen, kann man diese mit einem Array von Detektoren, u.a. Wassertanks und Myonendetektoren beim Pierre Auger, am Erdboden auflösen und auf das Originalteilchen zurückrechnen. Zusätzlich beobachtet Teleskope die Lichtblitze, die den Schauer in der Atmosphäre begleiten. 2007 also berichtete man über erste Hände voll Teilchen mit über 1019 eV, denn das große Rätsel ist, wie überhaupt solche Energien zustande kommen; und wie diese Teilchen es bis zu uns schaffen (sie sollten mit dem Mikrowellenhintergrund reagieren und keine intergalaktischen Distanzen schaffen). Vor 3 Jahren wies die Statistik in die Richtung, dass Aktive Galaktische Kerne, also riesige Schwarze Löcher, der Beschleuniger seien.

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Das Zentrum NGC 4261 – ein kosmischer Teilchenbeschleuniger?

Aber jetzt hat man mehr solche Ereignisse gezählt, und plötzlich ist die Verbindung sehr viel schwächer geworden. Jetzt deuten nur noch 40% der Ereignisse auf AGNs hin. Und die Kollaboration setzt noch einen drauf: Es sieht sogar so aus, als ob viele der kosmischen Teilchen gar keine Protonen seien, wie bei kosmischer Strahlung niedriger Energie, sondern Eisenkerne! Wer hat Eisenkerne bestellt? Das erhöht die Schwierigkeit der Erklärung, denn wie kann man Eisenkerne so stark beschleunigen, ohne dass sie zerreißen?

Damit nicht genug, ein weiteres Experiment, das fliegende Observatorium HiRes, hat in der nördlichen Hemisphäre 10 Ereignisse beobachtet und sagt: Protonen, aus zufälligen Richtungen.

Es bleibt also spannend um die kosmischen Strahlen. Stammen die in der südlichen Hemisphäre beobachteten Ereignisse aus anderen Quellen? Was wird eine bessere Statistik solcher Ereignisse zeigen?

Kommentare (13)

  1. #1 Frank Quednau
    03/03/2010

    > wie kann man Eisenkerne so stark beschleunigen, ohne dass sie zerreißen

    Wow! Das ist ja mal eine heftige Beschleunigung. Aber würde uns das nicht einfach ein Limit geben, wie hoch die Beschleuningung maximal gewesen sein darf? Können wir denn eigentlich etwas über die Beschleunigung dieser kosmischen Teilchen aussagen? Was man hier auf der Erde messen kann ist, vermute ich, die aktuelle Geschwindigkeit.

  2. #2 Karol Babioch
    03/03/2010

    Gibt es denn überhaupt Ideen, wo diese Teilchen herkommen könnten? Oder fehlt da noch jeglicher Ansatz?

  3. #3 Jörg
    03/03/2010

    Nun, bei den Eisenkernen seh ich nicht den Beschleunigungsprozess an sich als die Ursache dafür an, dass man sich wundert Eisenkerne zu finden. Denn schließlich gelangen die Kerle ja irgendwie auf hohe Energie, sei des durch AGNs oder Quasaren oder was auch immer, bis zu uns. Und eigentlich sollten sie auf dem Weg mit dem Hintergrund reagieren – und ich denke einfach Eisenkerne sollten leichter auseinanderbrechen.

  4. #4 Michael Schmitt
    03/03/2010

    Unglaublich – Eisenkerne! Wie schon vermutet, ihre Wechselwirkung mit dem Hintergrund wuerde enorm sein – sie sind sicher völlig ionisiert, oder? Danke für die Beschreibung, ich hätte diese Nachrichten verpasst. Ich drücke mir schnell den Artikel und lese ihn heue zu Hause! 🙂

  5. #5 Daniel Fischer
    03/03/2010

    Um noch einen drauf zu setzen: Diesem Paper zufolge passen die Herkunftsrichtungen der jeweils energiereichsten UHECR-Teilen von Fly’s Eye und Auger beide Male … perfekt zu fernen Quasaren mit ähnlichen Eigenschaften. Diese “Statistik” beweist natürlich gar nichts, aber erwähnen sollte man dieses Mosaiksteinchen schon.

  6. #6 miesepeter3
    03/04/2010

    @jörg Rings

    ich habe gerade irgendwo gelesen, dass der Raum zwischen den Sonnen (also unser gesamtes All) aus 72 % (zweiundsiebzig Prozent!!!) dunkler Energie bestehen soll und schwarze Löcher als Energieerzeuger bisher völlig überschätzt wurden.
    Was bitte schön ist in diesem Zusammenhang unter Dunkler Energie zu verstehen?
    Und wenn es denn tatsächlich so viel frei vagabundierende Energie im All geben sollte, wieso sind dann die, die diese Energie (irgendwie) anzapfen wollten bis heute
    “Spinner”. Wenn es da Energie gibt, muß sie auch irgendwie nutzbar sein, wenn man die technischen Voraussetzungen schaffen könnte, oder?

  7. #7 Jörg
    03/04/2010

    @miesepeter:
    Florian hat einen Übersichtsartikel zur Dunklen Energie geschrieben:
    http://www.scienceblogs.de/astrodicticum-simplex/2009/11/was-ist-dunkle-energie.php

    Diese Energie ist nicht nutzbar, sie ist wenn eine Eigenschaft des Raumes. Das Vakuum hat sozusagen Energie. Wenn es das ist, man weiß halt nicht genau was es ist.

  8. #8 klauszwingenberger
    03/05/2010

    Eisenkerne – immerhin haben die von allen Elementen die stärkste Kernbindung. Wenn überhaupt etwas so schweres eintrudelt, wird’s also am ehesten Eisen sein. Wie sähe denn die erwartete Reaktion mit dem Mikrowellenhintergrund aus? Streuung?

  9. #9 Jörg
    03/05/2010

    Ja die Eisenkerne sind ja deswegen auch das schwerste was in Sonnen durch Fusion entstehen kann und auch das, was neben Protonen im LHC beschleunigt werden soll.
    Die Reaktion mit dem Hintergrund ist der GKZ-Cutoff. Dabei entsteht aus Photon und Proton kurz ein Delta, das dann in Proton und Pion zerfällt. Daher geht ein Teil der Protonenenergie verloren, da das Prion ja eine höhere invariante Masse hat als das Photon. Dadurch wird die mögliche Reichweite der Protonen auf ein paar Hundert Millionen Lichtjahre beschränkt, Nachbarschaft also 😀

  10. #10 klauszwingenberger
    03/05/2010

    Wieder was gelernt!

  11. #11 klauszwingenberger
    03/05/2010

    Jetzt muss ich doch noch mal nachfragen, ob ich den GKZ-Cutoff richtig verstanden habe. Wenn ich dem Link folge, beschreibt diese Größe doch nicht, welches die maximale Reichweite der Teilchen ist, sondern nur, die Grenze, innerhalb derer Teilchen mit Energien über 19 Mio eV beobachtet werden können – weil die von entfernteren Quellen durch die Wechselwirkung mit dem Strahlungshintergrund so viel Energie verloren haben, dass sie “nur” noch unterhalb der 19 Mio eV beobachtet werden. Ich habe jetzt keine rechte Vorstellung, was für Anfangsenergien physikalisch in Betracht kommen, aber rechnerisch sollte es jedenfalls kein Problem sein, einfach noch ein paar Größenordnungen draufzupacken, so dass es hier noch für die Beobachtungen reicht.

  12. #12 Jörg
    03/07/2010

    @klauszwingenberg:
    Also die Häufigkeit eines kosmischen Teilchen nimmt logarithmisch mit der Energie ab. Und der GKZ-Cutoff kann erst über einer Grenze auftreten und verändert dann den vorher schön logarithmischen Verlauf. Das konnte Pierre Auger auch nachweisen. Aber wir wissen ja nichtmal, wo diese Teilchen herkommen, da ist es nicht die einfachste Erklärung, noch ein paar Größenordnungen draufzupacken. Außerdem würde dann, denke ich, die logarithmische Abhängigkeit verloren gehen. Es müssten wohl dann proportional mehr Teilchen bei sehr hohen Energien auftreten, und die energetisch unter den Cutoff fielen, würden einen Buckel machen wenn sie trotzdem mit niedrigerer Energie hier ankommen. Macht das ein wenig Sinn?

  13. #13 klauszwingenberger
    03/08/2010

    Jaaa, so langsam wird’s klarer. Danke!