Ein Mikroquasar ist ein Schwarzes Loch, das in einem Doppelsternsystem Materie eines nahegelegenen Sterns verschlingt - daher der Spitzname "Vampir-Schwarzes Loch". Diese Materie wird dann in Form von Hochgeschwindigkeitsjets an den Polen des Schwarzen Lochs ausgestoßen. Diese Jets scheinen eine entscheidende Rolle bei der Beschleunigung kosmischer Partikel zu spielen.
Illustration eines Schwarzen Lochs, das Materie eines Sterns in einem Mikroquasar absorbiert. Bildnachweis: NASA/ CXC/M.Weiss
Kosmische Strahlen, entdeckt im Jahr 1912, sind Partikel von sehr hoher Energie, weit mächtiger als die, die vom Großen Hadronen-Kollidierer (LHC), dem größten und leistungsstärksten Teilchenbeschleuniger auf der Erde, erzeugt werden.
Die Studie konzentriert sich auf den Mikroquasar SS 433, der in den Überresten der Supernova W50, etwa 18.000 Lichtjahre von der Erde entfernt, liegt. Dieser Mikroquasar umfasst ein Schwarzes Loch von etwa 10 bis 15 Mal der Masse der Sonne und einen weißen Superriesenstern. Die Materie-Jets, die von SS 433 ausgestoßen werden, formen die Nebelwolke W50 und geben ihr eine einer Seekuh ähnliche Gestalt.
Das Team verwendete das Hochenergie-Stereoskop-System (H.E.S.S.) in Namibia, um SS 433 zu beobachten. Sie entdeckten sehr hochenergetische Gammastrahlen, die von den Jets des Mikroquasars ausgesendet werden, was darauf hindeutet, dass diese Jets die Partikel auf hohe Geschwindigkeiten beschleunigen.
Diese Entdeckungen deuten darauf hin, dass Mikroquasare wie SS 433 signifikante Quellen hochenergetischer kosmischer Strahlen sein könnten. Allerdings kann SS 433 aufgrund seines jungen Alters und seiner Entfernung nicht die direkte Quelle der energiereichsten kosmischen Partikel sein, die die Erde erreichen. Dennoch könnten andere, nähere und ältere Mikroquasare zu diesen kosmischen Strahlen beitragen.
Diese Forschung eröffnet neue Perspektiven über die Rolle von Mikroquasaren in unserer Galaxie und könnte helfen, die Beschleunigungsmechanismen kosmischer Partikel besser zu verstehen.
Kosmische Strahlen: Ein Phänomen extremster Energie
Kosmische Strahlen sind extrem energiereiche subatomare Partikel, die aus dem Weltraum stammen. Hauptsächlich bestehen sie aus Protonen (Wasserstoffkernen) und manchmal aus schwereren Atomkernen, die mit nahezu Lichtgeschwindigkeit durch das Universum reisen. Wenn sie auf die Erdatmosphäre treffen, interagieren diese kosmischen Strahlen mit Luftmolekülen und erzeugen einen Schauer von sekundären Partikeln, die mit verschiedenen Instrumenten beobachtet werden können.
Diese Partikel wurden zu Beginn des 20. Jahrhunderts entdeckt und bleiben ein wesentliches Forschungsthema in der Astrophysik. Ihre genaue Herkunft ist immer noch teilweise geheimnisvoll, aber man nimmt an, dass sie von verschiedensten Quellen stammen, wie Supernovae, Schwarzen Löchern, Pulsaren und, wie neuere Forschungen zeigen, Mikroquasaren.
Was kosmische Strahlen besonders faszinierend macht, ist ihre extrem hohe Energie, oft weit über der, die wir in Teilchenbeschleunigern auf der Erde erzeugen können. Einige dieser Strahlen haben eine Energie, die Milliarden Mal höher ist als die, die vom Großen Hadronen-Kollidierer (LHC) erzeugt wird.
Kosmische Strahlen sind nicht nur wichtig, um die energiereichen Phänomene des Universums zu verstehen. Sie wirken sich auch auf die Erde aus. Sie können beispielsweise die elektronischen Systeme von Satelliten und Flugzeugen beeinträchtigen. Zudem tragen sie zur Produktion von Radionukliden in der Atmosphäre bei, was in Bereichen wie der Radiokarbon-Datierung in der Archäologie genutzt wird.
Das Studium kosmischer Strahlen ist daher essentiell, um nicht nur die physikalischen Prozesse in unserem Universum zu verstehen, sondern auch ihre Auswirkungen auf unseren Planeten und unsere Technologie zu begreifen. Aktuelle Forschungen, wie die an Mikroquasaren, helfen Wissenschaftlern, die Geheimnisse dieser Partikel zu lüften und unser energiereiches Universum besser zu verstehen.