Gebäude mit vielen Teleskopen, darüber der Nachthimmel mit Sternspuren.

Kosmischen Hotspot entdeckt

Die kosmische Strahlung mit der höchsten Energie trifft nicht gleichmäßig aus allen Richtungen auf die Erde. Ein auffällig hoher Teil der Partikel aus den Tiefen des Alls kommt vielmehr aus einer Region im Sternbild Großer Bär. Das zeigen Messungen des internationalen Telescope Array Projects, einer Kombination aus Spezialteleskopen und Teilchendetektoren in einer hochgelegenen Wüste im US-Bundesstaat Utah. Die Entdeckung des kosmischen Hotspots sei ein wichtiger Schritt zur Identifizierung der bislang rätselhaften Quelle der ultrahochenergetischen kosmischen Strahlung, so die Wissenschaftler im Fachblatt „Astrophysical Journal Letters“.

Eine eiförmige, türkisgrüne Fläche. In der oberen Hälfte überlappen sich grün-gelbe und blaue Kreise, leicht links von der Mitte ist ein roter Fleck. Durch das Bild ziehen sich zwei graue Linien.
Kosmischer Hotspot

„Wir sehen den Rauch – aber noch kein Feuer“, veranschaulicht Projektsprecher Gordon Thomson von der University of Utah. „Wir haben einen Fleck am Himmel mit einem Durchmesser von vierzig Grad. In dieser Region gibt es alle möglichen astronomischen Objekte. Aber immerhin wissen wir nun besser, wo wir suchen müssen.“ Thomson und seine Kollegen haben fünf Jahre lang den gesamten nördlichen Himmel nach kosmischer Strahlung mit einer Energie von über 5,7 × 1019 Elektronenvolt abgesucht. Insgesamt registrierte die Anlage 72 Ereignisse – von denen 19 im Bereich des Hotspots liegen. „Ein Viertel der Teilchen kam also aus einem Bereich, aus dem wir nur sechs Prozent erwartet haben“, so Thomson.

Die 1912 vom Physiker Victor Hess entdeckte kosmische Strahlung stammt überwiegend von unserer Sonne und bekannten Quellen in der Milchstraße: Sternexplosionen, Neutronensternen und Schwarzen Löchern. Teilchen mit einer Energie von über 1018 Elektronvolt müssen jedoch extragalaktischen Ursprungs sein. Das Problem: Das Magnetfeld der Milchstraße lenkt die elektrisch geladenen Teilchen ab. Das erschwert die Suche nach der Herkunft der Partikel. Je höher die Energie der kosmischen Teilchen, desto geringer ist aber der störende Einfluss des Magnetfelds. Deshalb haben sich Thomson und seine Kollegen auf den Anteil der kosmischen Strahlung mit der höchsten Energie konzentriert.

Das Telescope Array besteht aus drei Teleskopstationen mit jeweils 12 bis 14 Fernrohren, die den Himmel nach Leuchtspuren von Teilchen absuchen, die in die Atmosphäre eindringen. Zusätzlich suchen die Forscher mit 523 Teilchendetektoren, verteilt über 762 Quadratkilometer, nach Sekundärteilchen, die beim Zusammenstoß der kosmischen Partikel mit Atomen in der irdischen Lufthülle entstehen. Die Messungen mit dem Telescope Array gehen weiter, so Thomson, um mit einer größeren Zahl von Ereignissen die Position der Quelle genauer eingrenzen zu können.