Hochenergetische Teilchen, sogenannte kosmische Strahlen, bombardieren die Erde ständig aus allen Richtungen und stammen vermutlich aus den Druckwellen von Supernova-Überresten. Der Unterschied ist extrem gering, aber wenn sie vom selben Ereignis beschleunigt wurden, sollten die Geschwindigkeiten gleich sein.
PAMELA, die Nutzlast für Antimaterie-Exploration und Lichtkern-Astrophysik, befindet sich an Bord des erdumlaufenden russischen Satelliten Resurs-DK1. Es verwendet ein Permanentmagnetspektrometer zusammen mit einer Vielzahl spezialisierter Detektoren, um die Häufigkeit und Energiespektren von Elektronen, Positronen, Antiprotonen und Lichtkernen der kosmischen Strahlung über einen sehr großen Energiebereich von 50 MeV bis Hunderten von GeV zu messen.
So wie Astronomen Licht verwenden, um das Universum zu betrachten, verwenden Wissenschaftler galaktische kosmische Strahlen, um mehr über die Zusammensetzung und Struktur unserer Galaxie zu erfahren und um herauszufinden, wie sich Kerne auf nahezu Lichtgeschwindigkeit beschleunigen können.
Oscar Adriani und seine Kollegen, die das PAMELA-Instrument verwenden, sagen, dass ihre neuen Erkenntnisse eine Herausforderung für unser derzeitiges Verständnis der Beschleunigung und Ausbreitung kosmischer Strahlen darstellen. "Wir stellen fest, dass die spektralen Formen dieser beiden Arten unterschiedlich sind und nicht durch ein einziges Potenzgesetz gut beschrieben werden können", schreibt das Team in seiner Arbeit. "Diese Daten stellen das derzeitige Paradigma der Beschleunigung der kosmischen Strahlung in Supernova-Überresten in Frage, gefolgt von einer diffusiven Ausbreitung in der Galaxie."
Stattdessen kommt das Team zu dem Schluss, dass die Beschleunigung und Ausbreitung kosmischer Strahlen durch jetzt unbekannte und komplexere Prozesse gesteuert werden kann.
Supernova-Überreste dehnen Gas- und Magnetfeldwolken aus und können Tausende von Jahren andauern. Innerhalb dieser Wolke werden Partikel beschleunigt, indem sie im Magnetfeld des Rests hin und her springen, und einige der Partikel gewinnen Energie, und schließlich bauen sie genug Geschwindigkeit auf, dass der Rest sie nicht mehr enthalten kann, und sie entkommen in die Galaxie als kosmische Strahlung.
Eine Schlüsselfrage, die Wissenschaftler mit PAMELA-Daten beantworten möchten, ist, ob die kosmischen Strahlen über ihre gesamte Lebensdauer kontinuierlich beschleunigt werden, ob die Beschleunigung nur einmal auftritt oder ob es zu einer Verzögerung kommt.
Wissenschaftler sagen, dass die Bestimmung der Flüsse in den Protonen- und Heliumkernen Informationen über das frühe Universum sowie den Ursprung und die Entwicklung des Materials in unserer Galaxie liefern wird.
Adriani und sein Team hoffen, mit PAMELA weitere Informationen zu finden, um die Ursprünge der kosmischen Strahlung besser zu verstehen. Sie sagen, mögliche Beiträge könnten von zusätzlichen galaktischen Quellen wie Pulsaren oder dunkler Materie stammen.
Quelle: Wissenschaft
