Wissenschaftler haben eine unbekannte Quelle energiereicher kosmischer Strahlen entdeckt, die die Erde aus dem Weltraum bombardieren. "Dies ist eine große Entdeckung", sagt John Wefel von der Louisiana State University und Principal Investigator für ATIC, Advanced Thin Ionization Calorimeter, ein von der NASA finanziertes Instrument im Ballon hoch über der Antarktis. "Es ist das erste Mal, dass wir eine diskrete Quelle beschleunigter kosmischer Strahlung sehen, die sich vom allgemeinen galaktischen Hintergrund abhebt."
Die neuen Ergebnisse zeigen einen unerwarteten Überschuss an kosmischen Elektronen bei sehr hoher Energie - 300-800 Milliarden Elektronenvolt -, der aus einer zuvor nicht identifizierten Quelle oder aus der Vernichtung sehr exotischer theoretischer Teilchen stammen muss, die zur Erklärung der Dunklen Materie verwendet werden.
"Dieser Elektronenüberschuss kann nicht durch das Standardmodell des Ursprungs der kosmischen Strahlung erklärt werden", sagte Wefel. "Es muss eine andere Quelle in unserer Nähe geben, die diese zusätzlichen Partikel produziert."
Laut der Forschung müsste sich diese Quelle innerhalb von etwa 3.000 Lichtjahren von der Sonne befinden. Es könnte sich um ein exotisches Objekt wie einen Pulsar, einen Mini-Quasar, einen Supernova-Rest oder ein Schwarzes Loch mit mittlerer Masse handeln.
"Elektronen mit kosmischen Strahlen verlieren während ihrer Reise durch die Galaxie Energie", sagte Jim Adams, ATIC-Forschungsleiter am Marshall Space Flight Center der NASA in Huntsville, Ala. "Diese Verluste nehmen mit der Energie der Elektronen zu. Bei den von unserem Instrument gemessenen Energien unterdrücken diese Energieverluste den Partikelfluss aus entfernten Quellen, wodurch benachbarte Quellen hervorstechen. “
Die Wissenschaftler weisen jedoch darauf hin, dass es nur wenige solcher Objekte in der Nähe unseres Sonnensystems gibt.
"Diese Ergebnisse könnten der erste Hinweis auf ein sehr interessantes Objekt in der Nähe unseres Sonnensystems sein, das darauf wartet, von anderen Instrumenten untersucht zu werden", sagte Wefel.
Eine alternative Erklärung ist, dass der Überschuss an hochenergetischen Elektronen aus der Vernichtung sehr exotischer Teilchen resultieren könnte, die zur Erklärung der Dunklen Materie vorgeschlagen wurden. In den letzten Jahrzehnten haben Wissenschaftler gelernt, dass die Art von Material, aus dem das Universum um uns herum besteht, nur etwa fünf Prozent seiner Massenzusammensetzung ausmacht. Fast 70 Prozent des Universums bestehen aus dunkler Energie (so genannt, weil ihre Natur unbekannt ist). Die restlichen 25 Prozent der Masse wirken wie normale Materie gravitativ, tun aber sonst wenig, so dass sie normalerweise nicht sichtbar ist.
Die Natur der Dunklen Materie ist nicht bekannt, aber mehrere Theorien, die beschreiben, wie die Schwerkraft bei sehr kleinen Quantenabständen funktioniert, sagen exotische Teilchen voraus, die gute Kandidaten für die Dunkle Materie sein könnten.
"Die Vernichtung dieser exotischen Teilchen untereinander würde normale Teilchen wie Elektronen, Positronen, Protonen und Antiprotonen erzeugen, die von Wissenschaftlern beobachtet werden können", sagte Eun-Suk Seo, ATIC-Leiter an der University of Maryland, College Park.
Das 4.300 Pfund schwere ATIC-Experiment wird mit einem mit Helium gefüllten Ballon, der ungefähr so groß wie das Innere des New Orleans Superdome ist, in eine Höhe von etwa 124.000 Fuß über der Antarktis gebracht. Ziel des Projekts ist es, kosmische Strahlen zu untersuchen, die sonst in die Atmosphäre absorbiert würden.
Forscher von ATIC veröffentlichten die Ergebnisse in der Ausgabe vom 20. November der Zeitschrift Nature.
Quellen: NASA, [E-Mail geschützt]
