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Von Steffen Schmidt
21.04.2012

Kosmische Beschleuniger

Quelle hochenergetischer Teilchen weiter unklar

Nicht nur durch Sonnenstürme kommen Atomkerne, Elektronen und andere Teilchen zur Erde. Besonders hochenergetische Teilchen stammen von weit her, aus den Tiefen des Alls, weit außerhalb unseres Sonnensystems. Woher allerdings und wieso einige der Teilchen so hohe Energien haben, das ist bislang gänzlich unklar. Einige davon erreichen millionenfach höhere Energie als jene im Large Hadron Collider (LHC), dem stärksten Beschleuniger der Erde. Astrophysiker gehen davon aus, dass es Prozesse im All gibt, die wie ein überdimensionaler Teilchenbeschleuniger wirken.

Hauptverdächtig sind supermassereiche Schwarze Löcher im Zentrum aktiver Galaxien und sogenannte Gamma Ray Bursts (GRB). »Gamma Ray Bursts sind - nach dem Urknall - die gewaltigsten Explosionen, die wir im Kosmos kennen«, betont Alexander Kappes vom DESY-Forschungszentrum in Zeuthen bei Berlin. Man nimmt an, dass es sich bei jenen Gamma Ray Bursts, die mehr als zwei Sekunden lang aufflackern, um den Kernkollaps eines massereichen Sterns in einer fernen Galaxie handelt, wobei ein Schwarzes Loch entsteht.

Dieser Prozess setzt genug Energie frei, um die Teilchen der kosmischen Strahlung auf die beobachteten Energien zu beschleunigen. Bei diesem Prozess sollten zugleich auch Neutrinos entstehen. Diese beinahe masselosen, elektrisch neutralen Teilchen werden anders als Protonen oder Elektronen von keinerlei kosmischen Magnetfeldern abgelenkt. Damit könnten sie den Ort ihrer Herkunft preisgeben.

Das Neutrino-Teleskop IceCube späht unter einer dicken Eisdecke am Südpol mit mehr als 5000 speziellen Sensoren nach Neutrinos aus dem All. Damit wurden nun rund 300 Gamma Ray Bursts aus den Jahren 2008 bis 2010 auf Neutrinos aus den angenommenen Beschleunigungsprozessen durchsucht. Doch IceCube fand in zwei Jahren Untersuchungszeit überraschenderweise kein einziges Neutrino, das zu einem der untersuchten rund 300 Ausbrüche passt. Für Kappes kann das zweierlei bedeuten. Entweder Gamma Ray Bursts sind keine Hauptquelle der extrem energiereichen kosmischen Strahlung, oder die Vorstellungen von den Vorgängen in einem Gamma Ray Burst beruhen auf falschen oder zu stark vereinfachten Annahmen. Über ihre Messungen berichten die Forscher im Fachjournal »Nature« (Bd. 484, S. 351).

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