Wissenschaftler suchen nach Antworten auf ein neues Weltraumrätsel, nachdem ein Teleskop in Utah die stärkste kosmische Strahlung seit mehr als drei Jahrzehnten entdeckt hat, so die Autoren einer neuen Studie, die am Donnerstag in der Fachzeitschrift Science veröffentlicht wurde.
Es wird angenommen, dass ein rätselhaftes, extrem seltenes, ultrahochenergetisches Teilchen von außerhalb der Milchstraße zur Erde gereist ist, obwohl der genaue Ursprung dieses turbogeladenen Teilchens aus dem Weltraum weiterhin ein Rätsel bleibt. Einige Experten haben vermutet, dass die kosmische Strahlung, die nach der Sonnengöttin in der japanischen Mythologie den Spitznamen Amaterasu-Teilchen trägt, durch unbekannte Physik erzeugt worden sein könnte.
Laut einem in Nature, einer britischen Wissenschaftszeitschrift, veröffentlichten Artikel hat die „erstaunliche“ Entdeckung einige Wissenschaftler dazu veranlasst, sich zu fragen, „was eine so hohe Energie erzeugen könnte“, sagte Clancy James, ein Astronom an der Curtin University in Perth, Australien. Bei der für das bloße Auge unsichtbaren kosmischen Strahlung handelt es sich um geladene Teilchen – oft ein Proton –, die sich von anderen Galaxien und extragalaktischen Quellen mit nahezu Lichtgeschwindigkeit durch den Weltraum bewegen.
Selten wird kosmische Strahlung mit Energien von mehr als 100 Exa-Elektronenvolt (EeV) nachgewiesen. Laut NASA dringen kosmische Strahlen ständig in die Erdatmosphäre ein und „liefern eine unserer wenigen direkten Proben von Materie von außerhalb des Sonnensystems“.
Vor Jahrzehnten entdeckte kosmische Strahlung hatte „mehr Energie als theoretisch möglich“
Die stärkste kosmische Strahlung mit dem Namen Oh-My-God-Teilchen wurde vor mehr als 30 Jahren entdeckt und hatte bei ihrer Entdeckung eine Stärke von rund 320 Exa-Elektronenvolt (EeV). Laut Nature ist ein EeV etwa eine Million Mal höher als die Werte, die die leistungsstärksten von Menschen hergestellten Teilchenbeschleuniger erreichen.
„Nichts in unserer Galaxie hatte die Kraft, es zu erzeugen, und das Teilchen hatte mehr Energie, als theoretisch für kosmische Strahlung möglich wäre, die von anderen Galaxien zur Erde wandert“, heißt es in einer Erklärung der University of Utah. „Einfach ausgedrückt: Das (Oh-mein-Gott)-Teilchen sollte nicht existieren.“
Die kürzlich entdeckte kosmische Strahlung, die erstmals am 27. Mai 2021 am Telescope Array in Millard County, Utah, nachgewiesen wurde, hatte eine geschätzte Energie von 240 EeV. Toshihiro Fujii, ein Astronom an der Osaka Metropolitan University in Japan, fand die „überraschenden“ Signale – deren Messungen mit denen der ultrakosmischen Strahlung übereinstimmten – während einer routinemäßigen Datenüberprüfung am Teleskop.
Ein zunächst skeptischer Fujii fragte sich, ob es sich um einen Fehler handelte, etwa um einen Fehler in der Software, oder ob die Detektoren der Einrichtungen durch etwas Superenergetisches beschädigt worden waren. Ultrahochenergetische kosmische Strahlung verläuft normalerweise relativ reibungslos durch den Weltraum (das heißt, sie sollte nicht von galaktischen und extragalaktischen Magnetfeldern beeinflusst werden), was es für Wissenschaftler einfacher macht, die Sternexplosion, das Schwarze Loch oder die Galaxie zu lokalisieren, die die Energie verursacht Spike kam von.
Woher kommt hochenergetische kosmische Strahlung?
Der genaue Ursprung dieser hochenergetischen Teilchen bleibt auch nach jahrelanger Forschung unklar. Als Wissenschaftler versuchten, das Oh-My-God-Teilchen und dieses neue Teilchen aufzuspüren, führte seine Flugbahn zu seiner Quelle zu nichts, dessen Energie hoch genug war, um es zu erzeugen, sagte John Matthews, Co-Sprecher des Telescope Array an der University of Utah und Co-Autor der Studie.
„Das ist das Geheimnis – was zum Teufel ist hier los?“ sagte Matthews.
Laut John Belz, Professor an der University of Utah und Mitautor der Studie, „scheinen diese Ereignisse von völlig anderen Orten am Himmel zu kommen.“ Die größten bisher entdeckten Exemplare scheinen aus Hohlräumen oder leerem Raum zu stammen.
„Es ist nicht so, dass es eine einzige mysteriöse Quelle gibt“, sagte Belz. „Es könnten Defekte in der Struktur der Raumzeit sein, kollidierende kosmische Strings. Ich meine, ich spucke nur verrückte Ideen aus, die den Leuten einfallen, weil es keine konventionelle Erklärung gibt.“
Fujii und sein Team sind dabei, das Telescope Array so aufzurüsten, dass es viermal so empfindlich ist wie zuvor, was es den Forschern ermöglichen wird, mehr dieser seltenen ultrahochenergetischen kosmischen Strahlen einzufangen und ihren Ursprung genauer zu verfolgen.