Röntgensterne erzeugen Positronen

Beobachtungen mit dem europäischen Satelliten INTEGRAL zeigen, dass Positronen -- die positiv geladenen Antiteilchen der Elektronen -- innerhalb der Milchstraße ungleichmäßig verteilt sind.

Der gesamte Himmel im Licht der 511 keV-Strahlung
Der gesamte Himmel im Licht der 511 keV-Strahlung

Garching - Westlich des galaktischen Zentrums fanden die Astronomen etwa doppelt so viele Positronen wie östlich davon. Eine ähnliche Verteilung fanden die Forscher auch für Röntgen-Doppelsterne mit niedriger Masse. Offenbar stammt also ein Großteil der Positronen von diesen Objekten, schreiben die Wissenschaftler im Fachblatt "Nature".

"Unsere Abschätzungen zeigen, dass die Positronen in der Galaxis mindestens zur Hälfte von massearmen Röntgen-Doppelsternen erzeugt werden", sagt Georg Weidenspointner vom Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik in Garching. Die andere Hälfte könnte vom supermassiven Schwarzen Loch im Zentrum der Milchstraße stammen oder von Sternexplosionen. Die Positronen verraten sich durch Gammastrahlung einer bestimmten Energie. Treffen nämlich ein Elektron und ein Positron aufeinander, so vernichten sie sich gegenseitig unter Aussendung zweier Gammaquanten mit einer Energie von 511 Kilo-Elektronenvolt, entsprechend der ursprünglichen Masse der Teilchen.

Die Existenz von Positronen in der zentralen Region der Galaxis wurde bereits vor etwa 30 Jahren entdeckt. Detektoren für Gammastrahlung, von Ballons an den oberen Rand der Erdatmosphäre getragen, registrierten die charakteristische Strahlung bei 511 keV aus der ungefähren Richtung des galaktischen Zentrums. Der Ursprung der Positronen blieb jedoch bislang rätselhaft. Die nun von INTEGRAL gefundene ungleichmäßige Verteilung liefert den Astrophysikern einen entscheidenden Hinweis auf den Ursprung der Antiteilchen.

Zunächst waren die Forscher von der ungleichmäßigen Verteilung überrascht, da in der inneren Galaxis sowohl Gas als auch Sterne relativ gleichmäßig verteilt sind. Doch die ebenfalls mit INTEGRAL im Bereich der hochenergetischen Röntgenstrahlung aufgespürten massearmen Röntgen-Doppelsterne zeigen eine ähnliche Verteilung wie die 511 keV-Strahlung der Positronen. "Diese Übereinstimmung legt die Vermutung nahe, dass die Röntgen-Doppelsterne für einen wesentlichen Anteil der Positronen in der Galaxis sorgen -- sowohl in der Zentralregion als auch in der Scheibe", so Weidenspointner.