Die Erde wird ständig von energiereichen Teilchenströmen aus dem All getroffen, doch die Quellen dieses Bombardements sind größtenteils unbekannt. Zwar scheint klar, dass diese kosmische Strahlung entsteht, wenn Materie stark beschleunigt wird, beispielsweise durch Schwarze Löcher oder bei kosmischen Explosionen. Doch in den letzten Jahren wurden einige kosmische Teilchen detektiert, deren extreme Energie von mehr als 100 Exaelektronenvolt (EeV) schwer erklärbar ist.
Woher kommen die Extrem-Teilchen?
Eines dieser Rätselteilchen ist das 2021 entdeckte „Amaterasu“-Teilchen, das mit 240 Exaelektronenvolt auf die Erdatmosphäre prallte – scheinbar aus dem Nichts. „Wenn wir Strahlungspartikel wie Amaterasu detektieren, können wir aus ihrer Energie, ihrer Flugrichtung und magnetischen Ablenkungen oft Rückschlüsse auf ihre Herkunft ziehen“, erklärt Co-Autor Kohta Murase von der Pennsylvania State University.
Doch für Amaterasu ergaben diese Analysen Unerwartetes: Der Ursprung dieses Extremteilchens schien im lokalen Void zu liegen, einer weitgehend leeren Region im Umfeld unserer Galaxie. Das warf die Frage auf, aus welchen Quellen dieses und ähnliche Teilchen der ultraenergiereichen kosmischen Strahlung (UHECR) stammen. „Die Ursprünge und Beschleunigungsmechanismen der ultraenergiereichen kosmischen Strahlung sind eines der größten Mysterien unseres Fachgebiets“, sagt Murase.
Schwere Atomkerne statt Protonen
Jetzt könnte es eine Lösung für dieses Rätsel geben: Murase, Erstautor Theodore Zhang von der Universität Kyoto und ihr Team haben untersucht, ob die Art und Masse der kosmischen Teilchen ihre ungewöhnlich hohe Energie erklären könnte. Normalerweise besteht die kosmische Strahlung größtenteils aus Protonen und den Atomkernen anderer leichter Elemente. Weil diese geladenen Teilchen auf ihrem Flug stark durch magnetische Einflüsse des interstellaren Mediums abgelenkt und gebremst werden, verlieren sie schnell an Energie – dies begrenzt auch ihre Reichweite.
