Kosmische Strahlung mit der höchsten Energie stammt aus Sternhaufen, nicht aus Supernovae

Große grüne, gelbe und rote wolkenartige Flecken mit weißen Sprenkeln.

Cygnus OB2ist die uns am nächsten gelegene Sternentstehungsregion. Es ist das, was man an nenntOB-Verein, was bedeutet, dass es einige der massereichsten und leuchtendsten Sterne enthält, die wir kennen. Wissenschaftler fanden heraus, dass kosmische Strahlung der höchsten Energien aus dieser Region des Weltraums stammt. Die Farben – grün über gelb bis rot – stellen hochenergetische Gammastrahlenemission dar, wie sie vom HAWC-Observatorium beobachtet wird, überlagert von einem Infrarotbild des Spitzer-Teleskops (die weißen Regionen). Bild via B. Hona (HAWC Collaboration)/ Hora et. al (Spitzer)/Nationales Labor von Los Alamos.


Astronomen haben das schon lange angenommenSupernovaExplosionen sind verantwortlich fürkosmische Strahlung- welche sindhochenergetische Teilchen– mit Lichtgeschwindigkeit durch den Weltraum rasen und die Erde regelmäßig aus verschiedenen Richtungen der Galaxie bombardieren. Aber Supernovae können die kosmische Strahlung nicht mit dem erklärenhöchsteEnergien. Sogar eine Supernova, die stark genug ist, um unser gesamtes zu erleuchtenMilchstraßeGalaxie ist nicht stark genug, um kosmische Strahlung auf die enormen Energien zu treiben, die irdische Observatorien messen. Eine neue Studie –angekündigtam 11. März 2021 – legt nahe, dass Haufen junger, heißer, massereicher Sterne als natürliches Verhalten fungierenTeilchenbeschleuniger, die in der Lage ist, die Teilchen auf die Energieniveaus zu beschleunigen, die für die energiereichste kosmische Strahlung erforderlich sind.

Das Höhenwasser Cherenkov (HAWC) Observatorium – eine Sammlung großer High-Tech-Wassertanks an einem Berghang in Mexiko – hat die kosmische Strahlung entdeckt, die vonCygnus OB2, ein Geburtsort massereicher Sterne in einem riesigenSuperblasein Richtung des Sternbildes Cygnus (innerhalb des sogenanntenCygnus-Kokon, in der Nähe desKokonnebel). Ein großes Team von Wissenschaftlernveröffentlichtdie Paradigmenwechselforschung – kosmische Strahlung der höchsten Energien von einem Sternhaufen, keine Supernova – in derpeer-reviewedTagebuchNaturastronomiediesen Monat.


Große Anzahl von Metallzylindern mit hellbraunen konischen Spitzen vor einem schwarzen schneebedeckten Berg.

Das High-Altitude Water Cherenkov (HAWC) Gamma Ray Observatory befindet sich auf einer Höhe von 4100 Metern (13.500 Fuß) in der Nähe des Vulkans Sierra Negra in Puebla, Mexiko. Kosmische Strahlungsdetektoren sind ein bisschenunterschiedlichvon Mainstream-Observatorien und bestehen beispielsweise aus vielen großen Hightech-Wassertanks anstelle eines Teleskopspiegels. Bild über J. Goodman/HAWC.

Teammitglied Patrick Harding, ein Astrophysiker am Los Alamos National Laboratory, der HAWC für seine Forschung verwendet, sagte in aStellungnahme:

Der Ursprung der energiereichsten kosmischen Strahlung in der Galaxie ist seit mehr als 60 Jahren eine offene Frage in der Astrophysik. Nur sehr wenige Regionen der Galaxie haben sowohl die Kraft, hochenergetische Teilchen zu produzieren, als auch die notwendige Umgebung, um diese Teilchen auf PetaelektronenVolt (PeV) Energien, die in der kosmischen Strahlung mit der höchsten Energie zu sehen sind. Und die meisten der erwarteten Regionen, in denen die Teilchen produziert werden, wurden in den letzten Jahren durch Hochenergie-Observatorien ausgeschlossen.

Daher ist die Vorstellung, dass diese sehr energiereichen kosmischen Strahlen von Sternhaufen stammen, sowohl überraschend als auch für Astronomen willkommen. Es bietet eine mögliche Antwort, wo vorher keine existierte.




Manchmal genanntstellare Wiegen, Sternhaufen wie Cygnus OB2 werden vermutlich nach Supernova-Explosionen gebildet. Im Wesentlichen ist die hochenergetische kosmische Strahlung also immer noch mit Supernovae verbunden, wenn auch nicht in einer Explosion. Cygnus OB2 enthält hauptsächlich zwei verschiedene Arten von großen, massereichen, kurzlebigen Sternen, die als . bekannt sindSpektraltypO- und Typ-B-Sterne. Diese sind groß, heiß und weiß und blau. In einer Region nur etwa 108LichtjahreAuf der anderen Seite gibt es Hunderte dieser O- und B-Sterne.

In einer Vereinigung heißer, junger Stars wie Cygnus OB2 gibt es gewalttätigeSternenwindeund wirbelnde Trümmer.

Neuer AbsolventBinita Hona, von der Michigan Technological University, sagte:

Spektrale Sterne vom Typ O sind die massereichsten. Wenn ihre Winde miteinander interagieren, bilden sich Stoßwellen, in denen Beschleunigung stattfindet.


Bunte Gaswolken in Blau, Lila, Gold, mit hellen Sternen in den Zentren von farbigen Halos.

Cygnus OB2 ist eine Sternentstehungsregion mit vielen hellen Sternen, die viel massereicher sind als unsere Sonne.Laut NASA, gibt es mehr als 60 der massereichsten bekannten Sternarten (O-Typ-Sterne) und etwa tausend der zweitmassereichsten B-Typ-Sterne. Diese sehr massereichen Sterne sprengen heftige HochenergieWindein ihre Umgebung. Diese Winde können kollidieren oder Stoßwellen im umgebenden Gas und Staub erzeugen. Dort wird laut dieser neuen Studie die kosmische Strahlung mit der höchsten Energie geboren. Bild über Chandra/ Isaac Newton Telescope/ Spitzer /NASA.

Teilchenenergienwerden in Elektronenvolt (eV) gemessen. Ein Sauerstoff- oder Stickstoffmolekül in der Luft, die wir atmen, hat eine Energie von 0,03 eV. Es kann sich so schnell wie eine Kugel bewegen, ist aber im Vergleich zu den meisten Partikeln immer noch sehr langsam. Für astronomische Teilchen brauchen wir größere Zahlen und damit kommen Präfixe wiekilo, mega und giga, was uns die Einheiten keV (1000 eV, genannt Kiloelektronenvolt), MeV (1 Million eV) und GeV (1 Milliarde eV) gibt. Zum Beispiel enthalten Sonnenausbrüche Teilchen mit Energieniveaus von 10-15.000 MeV. Wenn wir jedoch über kosmische Strahlung sprechen, müssen wir noch höhere Energieniveaus erreichen! Geben Sie die Präfixe Tera und Peta ein, wobei 1 TeV 1.000 GeV und ein Peta-Elektronenvolt sind, die in diesem Artikel diskutierten Energieniveaus sind 1 Million GeV oder 1.000.000.000.000.000 eV!

Kelly Malone, ein Postdoktorand in Los Alamos, der die Algorithmen zur Analyse der HAWC-Photonen mit der höchsten Energie entwickelt hat, sagte:

HAWC ist das erste Observatorium, das Gammastrahlen vom Himmel mit Energien über 100 TeV nachweisen kann. Diese hochenergetische Reichweite ermöglicht es uns, grundlegende Fragen zu unserer Galaxie zu beantworten.


Fazit: Wissenschaftler haben herausgefunden, dass die energiereichste kosmische Strahlung aus mächtigen Sternentstehungsregionen stammt. Ihr Ursprung ist seit vielen Jahrzehnten ein Rätsel, denn die bisher angenommenen Quellen, Supernovae, erwiesen sich als zu schwach, um die stärkste kosmische Strahlung zu erzeugen.

Quelle: HAWC-Beobachtungen der Beschleunigung sehr hochenergetischer kosmischer Strahlung im Cygnus Cocoon

Via Los Alamos National Laboratory

Über die Michigan Technological University

Via HAWC