Kosmisches Rätsel: Beispiellose Entdeckung eines ultrahochenergetischen Weltraumteilchens durch ein Teleskop-Array ohne klaren Ursprung

von Henrik Andersen
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High-Energy Cosmic Ray

Die Darstellung eines Künstlers zeigt die hochenergetische kosmische Strahlung namens „Amaterasu-Teilchen“, die vom Oberflächendetektorarray des Telescope Array-Experiments entdeckt wurde. Diese Illustration stammt von der Osaka Metropolitan University/L-INSIGHT und Ryuunosuke Takeshige von der Kyoto University.

Die jüngste Identifizierung einer ultrahochenergetischen kosmischen Strahlung durch das Telescope Array-Experiment wirft ein Rätsel hinsichtlich ihres Ursprungs auf. Diese Entdeckung deutet auf eine kosmische Leere hin, was die bestehenden Theorien zum Ursprung der kosmischen Strahlung und das Verständnis der Hochenergiephysik vor erhebliche Herausforderungen stellt.

Enthüllung eines bemerkenswerten Weltraumteilchens

Das Telescope-Array-Experimentteam hat die Entdeckung einer kosmischen Strahlung mit außergewöhnlicher Energie gemeldet. Dieses von außerhalb unserer Galaxie stammende Teilchen verfügt über ein unglaubliches Energieniveau von über 240 Exa-Elektronenvolt (EeV). Seine Quelle bleibt jedoch ein Rätsel, da die Flugbahn seiner Ankunft mit keinem anerkannten astronomischen Körper übereinstimmt.

Das Rätsel der hochenergetischen kosmischen Strahlung

Kosmische Strahlung sind subatomare Teilchen aus dem Weltraum, wobei ultrahochenergetische kosmische Strahlung (UHECRs) besonders selten und stark ist. Diese UHECRs haben Energien von über 1 EeV, etwa eine Million Mal mehr als das, was von Menschen hergestellte Teilchenbeschleuniger erreichen. Es wird angenommen, dass sie von den energiereichsten Ereignissen im Universum herrühren, etwa von Schwarzen Löchern, Gammastrahlenausbrüchen und aktiven Galaxienkernen. Dennoch sind die Physik und die Mechanismen, die ihre Beschleunigung antreiben, noch nicht vollständig verstanden. Ihre Seltenheit – weniger als ein Teilchen pro Jahrhundert und Quadratkilometer – macht ihren Nachweis außergewöhnlich ungewöhnlich und erfordert Instrumente mit umfangreichen Sammelflächen.

Die Darstellung eines Künstlers stellt die Astronomie der ultrahochenergetischen kosmischen Strahlung der schwächeren kosmischen Strahlung gegenüber, die durch elektromagnetische Felder beeinflusst wird. Credits gehen an die Osaka Metropolitan University, die Kyoto University und Ryuunosuke Takeshige.

Der einzigartige Fund des Telescope Array

Am 27. Mai 2021 identifizierte das Telescope Array (TA)-Experiment, ein riesiges Oberflächendetektorarray in Utah mit einer Fläche von 700 Quadratkilometern, erfolgreich einen UHECR mit einer beispiellosen Energie von etwa 244 EeV.

Die außergewöhnliche Energie dieses Teilchens lässt darauf schließen, dass es durch dazwischenliegende Magnetfelder nur eine minimale Abweichung erfahren haben sollte, was auf eine direktere Korrelation mit seiner Quelle schließen lässt. Seine Ankunftsrichtung entspricht jedoch keiner bekannten Quellgalaxie oder anderen potenziellen UHECR-Quellen.

Seine Flugbahn geht auf eine kosmische Leere in der großräumigen Struktur des Universums zurück – ein Gebiet voller Galaxien. Dieser Befund könnte auf eine stärkere magnetische Ablenkung hinweisen, als aktuelle galaktische Magnetfeldmodelle vorhersagen, auf eine unentdeckte Quelle im lokalen extragalaktischen Bereich oder auf eine Lücke in unserem Verständnis der Physik hochenergetischer Teilchen.

Weiterführende Literatur:

  • Begegnung der Erde mit einem unbekannten, extrem energiereichen Teilchen
  • Astronomen verblüfft über mysteriöse ultrahochenergetische kosmische Strahlung

Referenz: „Eine extrem energiereiche kosmische Strahlung, die von einem Oberflächendetektorarray beobachtet wird“ von der Telescope Array Collaboration*†, et al., veröffentlicht am 23. November 2023 in Science.
DOI: 10.1126/science.abo5095

Häufig gestellte Fragen (FAQs) zur hochenergetischen kosmischen Strahlung

Was war die bedeutende Entdeckung, die das Telescope Array-Experiment machte?

Das Telescope Array-Experiment entdeckte eine ultrahochenergetische kosmische Strahlung namens „Amaterasu-Teilchen“, die ihren Ursprung außerhalb unserer Galaxie hat und ein Energieniveau von mehr als 240 Exa-Elektronenvolt (EeV) aufweist. Diese Entdeckung ist aufgrund ihrer hohen Energie und des Mysteriums um ihre Quelle bedeutsam, da sie auf eine kosmische Leere hinweist.

Warum ist die Quelle der hochenergetischen kosmischen Strahlung ein Rätsel?

Die Quelle dieser kosmischen Strahlung ist ein Rätsel, da ihre Flugbahn nicht mit bekannten astronomischen Körpern oder Ereignissen übereinstimmt. Seine Ankunftsrichtung deutet auf eine kosmische Leere hin, eine Region mit sehr wenigen Galaxien, die aktuelle Theorien und das Verständnis der Ursprünge der kosmischen Strahlung und der Hochenergiephysik in Frage stellt.

Was sind ultrahochenergetische kosmische Strahlen (UHECRs)?

Ultrahochenergetische kosmische Strahlung (UHECRs) sind äußerst seltene und leistungsstarke subatomare geladene Teilchen aus dem Weltraum. Sie besitzen Energien über 1 Exa-Elektronenvolt (EeV), was etwa eine Million Mal höher ist als die Energien, die von Menschen hergestellte Teilchenbeschleuniger erreichen. Es wird angenommen, dass UHECRs von den energiereichsten Phänomenen im Universum stammen, etwa von Schwarzen Löchern, Gammastrahlenausbrüchen und aktiven Galaxienkernen.

Was macht den Nachweis dieser hochenergetischen kosmischen Strahlung zu einer Herausforderung?

Der Nachweis hochenergetischer kosmischer Strahlen wie der vom Telescope Array entdeckten ist aufgrund ihrer Seltenheit – schätzungsweise weniger als ein Teilchen pro Jahrhundert pro Quadratkilometer – eine Herausforderung. Diese Seltenheit erfordert Instrumente mit riesigen Sammelflächen, um solch seltene Ereignisse zu erfassen.

Welchen Beitrag leistet das Telescope Array-Experiment zur astrophysikalischen Forschung?

Das Telescope Array-Experiment mit seinem großflächigen Oberflächendetektor-Array in Utah leistet einen wesentlichen Beitrag zur astrophysikalischen Forschung, indem es seltene und hochenergetische kosmische Strahlung aufspürt. Diese Entdeckungen liefern wertvolle Daten, die bestehende Theorien über die Physik hochenergetischer Teilchen und den Ursprung der kosmischen Strahlung in Frage stellen und verfeinern und so unser Verständnis des Universums verbessern können.

Mehr über hochenergetische kosmische Strahlung

  • Übersicht über das Telescope Array-Projekt
  • Kosmische Strahlung verstehen
  • Hochenergie-Astrophysik-Forschung
  • Phänomene der kosmischen Leere
  • Fortschrittliche Teilchenbeschleuniger

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4 Kommentare

MarkusL Dezember 21, 2023 - 1:46 am

Ich muss sagen, die Energieniveaus, über die wir hier sprechen, sind einfach umwerfend, 240 EeV, können Sie sich das überhaupt vorstellen? Es ist wie eine ganz neue Ebene der Energie.

Antwort
Sam_the_space_nerd Dezember 21, 2023 - 7:56 am

Ok, aber die eigentliche Frage ist, was möglicherweise die Quelle eines so hochenergetischen Teilchens sein könnte. Wenn es nicht auf bekannte astronomische Objekte zeigt, wird mich das mit Sicherheit nachts wach halten.

Antwort
Helen R. Dezember 21, 2023 - 10:32 pm

Deshalb liebe ich die Weltraumforschung. Gerade wenn man denkt, man hätte alles herausgefunden, wirft das Universum einen Curveball auf einen. Ich kann es kaum erwarten zu sehen, was sie als nächstes über diese kosmischen Strahlen herausfinden.

Antwort
Jessie K Dezember 21, 2023 - 10:34 pm

Wow, das ist wirklich cooles Zeug, ich meine, einen kosmischen Strahl zu entdecken, der auf eine Leere im Weltraum hinweist? Das ist wie direkt aus einem Science-Fiction-Film.

Antwort

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