Wir behaupten keineswegs, dass das Fermi-Gamma-Ray-Weltraumteleskop der NASA veränderte Bewusstseinszustände hervorrufen kann, aber dieses „weit entfernte“ Bild ähnelt der psychedelischen Kunst der 1960er Jahre. Die hier dargestellten Daten bieten jedoch eine neue und erleuchtete Sichtweise auf ein Objekt, das seit über 400 Jahren beobachtet wird. Nach jahrelangen Studien haben von Fermi gesammelte Daten ergeben, dass Tychos Supernova-Überrest in hochenergetischen Gammastrahlen hell erstrahlt.
Die Entdeckung liefert den Forschern zusätzliche Informationen über den Ursprung der kosmischen Strahlung (subatomare Teilchen, die sich auf Geschwindigkeit befinden). Der genaue Prozess, der der kosmischen Strahlung ihre Energie verleiht, ist nicht gut verstanden, da geladene Teilchen leicht durch interstellare Magnetfelder abgelenkt werden. Die Ablenkung durch interstellare Magnetfelder macht es Forschern unmöglich, kosmische Strahlung zu ihren ursprünglichen Quellen zu verfolgen.
„Glücklicherweise werden hochenergetische Gammastrahlen erzeugt, wenn kosmische Strahlen auf interstellares Gas und Sternenlicht treffen. Diese Gammastrahlen kommen direkt von ihren Quellen zu Fermi“, sagte Francesco Giordano von der Universität Bari in Italien.
Aber hier sind einige nicht ganz so psychedelische Fakten über Supernova-Überreste im Allgemeinen und Tychos im Besonderen:
Wenn ein massereicher Stern das Ende seiner Lebensdauer erreicht, kann er explodieren und einen Supernova-Überrest hinterlassen, der aus einer expandierenden Hülle aus heißem Gas besteht, die von der Druckstoßwelle angetrieben wird. In vielen Fällen kann eine Supernova-Explosion auf der Erde sichtbar sein – sogar am helllichten Tag. Im November 1572 wurde im Sternbild Kassiopeia ein neuer „Stern“ entdeckt. Die Entdeckung gilt heute als die sichtbarste Supernova der letzten 400 Jahre. Der oben gezeigte Überrest wird oft als 'Tychos Supernova' bezeichnet und ist nach dem dänischen Astronomen Tycho Brahe benannt, der viel Zeit damit verbrachte, die Supernova zu studieren.
Tychos Karte zeigt die Position der Supernova (größtes Symbol oben) relativ zu den Sternen, die Cassiopeia bilden. Bildnachweis: University of Toronto
Das Supernova-Ereignis von 1572 ereignete sich, als der Nachthimmel als fester und unveränderlicher Teil des Universums angesehen wurde. Tychos Bericht über die Entdeckung gibt einen Eindruck davon, wie tiefgreifend seine Entdeckung war. Zu seiner Entdeckung sagte Tycho: „Als ich mich davon überzeugt hatte, dass noch nie zuvor ein Stern dieser Art geleuchtet hatte, war ich durch die Unglaubwürdigkeit der Sache so verwirrt, dass ich anfing, am Glauben meiner eigenen Augen zu zweifeln, und Also wandte ich mich an die Diener, die mich begleiteten, und fragte sie, ob sie auch einen bestimmten extrem hellen Stern sehen könnten…. Sie antworteten sofort mit einer Stimme, dass sie es vollständig sahen und dass es extrem hell war.“Im Jahr 1949 stellte der Physiker Enrico Fermi (der Namensgeber des Fermi-Gammastrahlen-Weltraumteleskops) die Theorie auf, dass hochenergetische kosmische Strahlung in den Magnetfeldern interstellarer Gaswolken beschleunigt wird. Im Anschluss an Fermis Arbeit erfuhren Astronomen, dass Supernova-Überreste die besten Kandidaten für Magnetfelder dieser Größenordnung sein könnten.
Eines der Hauptziele des Fermi-Gammastrahlen-Weltraumteleskops ist es, die Ursprünge der kosmischen Strahlung besser zu verstehen. Das Large Area Telescope (LAT) von Fermi kann alle drei Stunden den gesamten Himmel vermessen, wodurch das Instrument eine tiefere Sicht auf den Gammastrahlenhimmel aufbauen kann. Da Gammastrahlen die energiereichste Form von Licht sind, kann die Untersuchung der Gammastrahlenkonzentration den Forschern helfen, die für die kosmische Strahlung verantwortliche Teilchenbeschleunigung zu erkennen.
Co-Autor Stefan Funk (Kavli Institute for Particle Astrophysics and Cosmology) fügt hinzu: „Diese Detektion liefert uns einen weiteren Beweis für die Annahme, dass Supernova-Überreste kosmische Strahlung beschleunigen können.“
Nach fast drei Jahren Scan des Himmels zeigten die LAT-Daten von Fermi eine Region von Gammastrahlenemissionen, die mit den Überresten von Tychos Supernova in Verbindung stehen. Keith Bechtol (KIPAC-Doktorand) kommentierte die Entdeckung mit den Worten: „Wir wussten, dass Tychos Supernova-Überrest ein wichtiger Fund für Fermi sein könnte, weil dieses Objekt in anderen Teilen des elektromagnetischen Spektrums so intensiv untersucht wurde. Wir dachten, es wäre eine unserer besten Gelegenheiten, eine spektrale Signatur zu identifizieren, die auf das Vorhandensein von Protonen der kosmischen Strahlung hinweist.“
Das Modell des Teams basiert auf LAT-Daten, Gammastrahlen, die von bodengestützten Observatorien kartiert wurden, und Röntgendaten. Die Schlussfolgerung des Teams in Bezug auf ihr Modell lautet, dass ein Prozess namens Pionenproduktion die beste Erklärung für die Emissionen ist. Die folgende Animation zeigt ein Proton, das sich mit nahezu Lichtgeschwindigkeit bewegt und auf ein sich langsamer bewegendes Proton trifft. Die Protonen überleben die Kollision, aber ihre Wechselwirkung erzeugt ein instabiles Teilchen – ein Pion – mit nur 14 Prozent der Masse des Protons. In 10 Millionstel einer Milliardstel Sekunde zerfällt das Pion in ein Paar Gammastrahlen-Photonen.
Wenn die Interpretation der Daten durch das Team richtig ist, werden Protonen im Rest auf nahezu Lichtgeschwindigkeit beschleunigt. Nachdem sie auf solch enorme Geschwindigkeiten beschleunigt wurden, interagieren die Protonen mit langsameren Teilchen und erzeugen Gammastrahlen. Bei all den erstaunlichen Prozessen, die in den Überresten von Tychos Supernova am Werk sind, kann man sich leicht vorstellen, wie beeindruckt Brahe sein würde.
Und kein Auslösen nötig.
Erfahren Sie mehr über das Fermi Gammastrahlen-Weltraumteleskop unter: http://www.nasa.gov/mission_pages/GLAST/main/index.html