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KOSMISCHE STRAHLUNG
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.

Detektor

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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siehe auch
Kosmische Strahlung: Neue Rätsel um Teilchen aus dem All - 26. November 2008
Kosmische Strahlung: Signale der Dunklen Materie? - 21. November 2008
Pierre-Auger-Observatorium: Erste Messungen in der Pampa - 6. November 2003
Kosmische Strahlung: Leuchtspuren über der Pampa - 17. September 2001
Teilchenjagd in der Pampa - 22. März 1999
Links im WWW
Pierre Auger Observatory
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