Satellit vor Sternenhintergrund, hinten rechts die Erde

Kosmische Strahlung zeigt Richtung des interstellaren Magnetfelds

Die kosmische Strahlung mit der höchsten Energie kommt nicht gleichmäßig aus allen Richtungen aus dem Weltall zur Erde. Diese Anisotropie stimmt mit der Richtung des interstellaren Magnetfelds außerhalb unseres Sonnensystems überein, wie ein Forscherteam in den USA zeigt. Vor fünf Jahren hatten Beobachtungen des Satelliten IBEX erstmals Hinweise auf die Richtung des Magnetfelds geliefert. Die nun von Teilchendetektoren auf der Erde gemessenen Daten liefern die gleiche Richtung wie die Beobachtungen von IBEX. Das zeige, dass sich ein konsistentes Bild der lokalen kosmischen Umgebung und seiner Wechselwirkung mit dem Sonnensystems herausbilde, so die Wissenschaftler im Fachblatt „Science“.

„Die Daten zur kosmischen Strahlung repräsentieren die höchsten Energien, die wir überhaupt messen können“, erläutert Nathan Schwadron von der University of New Hampshire in den USA, „sie liegen im Vergleich zu den IBEX-Messungen am entgegengesetzten Ende der Energieskala. Das zeigt uns, dass das, was wir aus diesen Messungen lernen, korrekt ist.“ IBEX, der „Interstellar Boundary Explorer“, misst von außen durch das Sonnensystem strömende, elektrisch neutrale Atome mit Energien von einigen hundert bis einigen tausend Elektronenvolt. Die von Detektoren wie IceCube in der Antarktis registrierten Teilchen der kosmischen Strahlung dagegen besitzen Energie im Bereich von Billionen Elektronenvolt.

Zwei Ellipsoide, die farblich kodiert die Intensität der kosmischen Strahlung im Modell (rechts) und auf Bais der Beobachtungen (links) darstellen. Die Abbildungen ähneln sich bis auf eine geringere Auflösung im linken Bild.
Anisotropie der kosmischen Strahlung

Die IBEX-Messungen hatten 2009 gezeigt, dass die neutralen Atome bevorzugt aus einem schmalen Band in das Sonnensystem eindringen. Dieses Band – so die Interpretation der Wissenschaftler - verläuft gerade dort entlang, wo das Magnetfeld im interstellaren Raum parallel zur Oberfläche der Heliosphäre, also der vom Sonnenwind im interstellaren Gas erzeugten Blase um das Sonnensystem, liegt. Schwadron und seine Kollegen haben auf Basis dieser Interpretation modelliert, wie Magnetfeld und Heliosphäre den Zustrom hochenergetischer Teilchen beeinflussen. Sie verglichen ihre Ergebnisse dann mit den Messungen der kosmischen Strahlung durch große Teilchendetektoren wie IceCube in der Antarktis – und beides stimmt hervorragend überein. Mit anderen Worten: Die Anisotropie der hochenergetischen kosmischen Strahlung liefert für das interstellare Magnetfeld die gleiche Richtung wie das von IBEX beobachtete Band der neutralen Atome.

Die Heliosphäre schirmt das innere Sonnensystem vor einem großen Teil der kosmischen Strahlung ab und spielt deshalb auch eine wichtige Rolle für das Leben auf der Erde. „Wir sind jetzt dabei zu entdecken, wie das interstellare Magnetfeld die Heliosphäre formt und beeinflusst“, so David McComas vom Southwest Research Institute in San Antonio. Weitere Erkenntnisse erhoffen sich die Forscher von der Raumsonde Voyager 1, die gerade die Heliosphäre verlässt und in den interstellaren Raum vordringt. Erste Messungen vor Ort zeigen zwar eine andere Richtung des Magnetfelds als die IBEX-Daten und die kosmische Strahlung. Aber das sei, so Schwadron und seine Kollegen nicht unerwartet: Ihre Analyse liefere das großräumige Magnetfeld, währen Voyager einen lokalen Wert liefere, der noch durch die Nähe zur Heliosphäre gestört sei.