03.03.2016: Es scheint, dass durch aktuelle Messungen der kosmischen Radiostrahlung mit dem Radiointerferometer LOFAR (LOw Frequency ARray) eine neue Komponente der galaktischen kosmischen Strahlung entdeckt wurde.

Eine internationale Forschergruppe untersuchte die Energieanteile der kosmischen Strahlung und stellte nun fest, dass sich innerhalb des Energiebereichs zwischen 10¹⁷ und 10^17,5 Elektronenvolt (eV) ein Signal befindet, das aus unserer Galaxis stammt, dessen Quelle aber bisher nicht bekannt ist.

Die Quellen der galaktischen kosmischen Strahlung lassen sich erst seit einigen Jahren identifizieren. Die Untersuchung von Radiostrahlung hat sich dabei zu einem neuen, wichtigen Forschungszweig entwickelt. Kosmische Teilchenstrahlung besitzt extrem hohe Energie; für Teilchenenergien unter 10¹⁸ eV wird ein Ursprung innerhalb unserer Galaxis, der Milchstraße, vermutet, während für höhere Energien andere Galaxien oder Quasare als Quellen angenommen werden. Unsere Milchstraße ist im Bereich der Radiostrahlung eines der hellsten Objekte am Himmel.

LOFAR ist ein niederländisches Projekt mit deutscher Beteiligung und Partnern in Frankreich, Schweden, Polen und dem U.K. Es besteht aus tausenden einzelner Radioteleskope, die an einigen Standorten gruppiert sind. Ein Standort befindet sich in Potsdam-Bornim.

In der Modellvorstellung stammt die Strahlung aus unserer Milchstraße, wenn schwere Elementarteilchen (Eisen-Kerne und Kerne schwererer Elemente im Periodensystem) überwiegen und aus anderen Galaxien, wenn Teilchen mit geringer Masse (z.B. Wasserstoff-Kerne) überwiegen. Neueste LOFAR-Messergebnisse zeigten nun im Bereich zwischen 10¹⁷ und 10^17,5 eV unerwartete Wasserstoff- und Helium-Kerne. „Die neuen Messergebnisse lassen nur den Schluss zu, dass es entweder in dem Bereich der Strahlungsenergie, den unsere Milchstraße aussendet, eine weitere Quelle gibt, die wir nicht kennen, oder aber dass der extragalaktische Anteil tiefer in diesen Bereich hineinreicht, den wir bisher der kosmischen Strahlung aus der Milchstraße zuordnen“, sagt Co-Autor James Anderson vom GFZ.

Für die Forschungsarbeiten am GFZ sind die Ergebnisse in mehrfacher Hinsicht interessant: Für die Geodäsie sind Radioteleskope ein wichtiges Instrument bei der präzisen Erdvermessung und der Bestimmung der Lage der Erde im Raum. Zudem erzeugt die kosmische Strahlung in der Atmosphäre und an der Erdoberfläche bestimmte Isotope, Radionuklide, die beispielweise zur Altersbestimmung von Gesteinen oder von Gletschereis dienen können. Und auch das Erdmagnetfeld und das Weltraumwetter unterliegen dem Einfluss kosmischer Strahlung.

James M. Anderson ist Wissenschaftler in der in der Very Long Baseline Interferometry (VLBI) -Arbeitsgruppe der GFZ-Sektion Geodätische Weltraumverfahren.

S. Buitink et al., „Radio detections of cosmic rays reveal a strong light mass component at 10¹⁷ - 10^17.5 eV“, Nature 531,70–73,03 March 2016, doi:10.1038/nature1697
www.nature.com/nature/journal/v531/n7592/full/nature16976.html