Etwas im Universum stößt überraschende Mengen hochenergetischer Strahlung aus, und Astronomen wissen nicht, was oder warum

• Astronomen, die die Tapeten unseres Universums untersuchten, stießen auf ein mysteriöses Signal.
• Etwas Unbekanntes scheint hochenergetische kosmische Strahlung und Gammastrahlung auszusenden.
• Dieses Muster am Himmel könnte helfen, eines der größten Rätsel der Astrophysik zu lösen.

NEW ORLEANS – Astronomen haben mit einem NASA-Weltraumteleskop eine Himmelsregion mit einer mysteriösen Konzentration einiger der energiereichsten Strahlungen des Universums entdeckt.

Die Astronomen kartierten das Hintergrundglühen von Gammastrahlen im Weltraum, der hellsten und energiereichsten Art von Licht im elektromagnetischen Spektrum. Sie waren überrascht, dass von einem Teil des Himmels viel mehr Gammastrahlen ausgingen als von irgendwo anders.

Alexander Kashlinsky, Kosmologe an der University of Maryland und der NASA, nannte die Entdeckung ein „völliges Rätsel“, als er sie letzten Donnerstag auf einem Treffen der American Astronomical Society in New Orleans vorstellte.

Die violetten Ringe im Bild unten zeigen, woher dieses Signal ihrer Meinung nach kommt. Sie sind sich zu 95 % sicher, dass es sich irgendwo innerhalb des äußeren violetten Rings befindet. Höchstwahrscheinlich liegt es auch irgendwo innerhalb des inneren violetten Rings. Der orangefarbene Streifen in der Bildmitte ist die Ebene der Milchstraße.

Dieses Merkmal könnte mit einem Hotspot ultrahochenergetischer kosmischer Strahlung (UHECRs) zusammenhängen, der aus einer ähnlichen Richtung und mit fast genau derselben Stärke kommt. Dies sind die seltensten und energiereichsten geladenen subatomaren Teilchen, die als kosmische Strahlung bezeichnet werden.

Im Gegensatz zu Gammastrahlen, die häufig aus Schwarzen Löchern und sterbenden oder toten Sternen austreten, ist der Ursprung von UHECRs „eines der größten Rätsel in der Astrophysik“, erklärte die NASA in einem Stellungnahme.

Da dieses unerwartete Gammastrahlenmerkmal mit einem ähnlichen Merkmal in UHECRs übereinzustimmen scheint, könnte es ein Hinweis auf dieses Rätsel sein.

Diese Entdeckung befasst sich mit einigen der intensivsten Strahlungen im Universum. Diese Gammastrahlen tragen etwa eine Milliarde Mal mehr Energie als sichtbares Licht. Und UHECRs haben eine Milliarde Mal mehr Energie als Gammastrahlen.

Kashlinsky und seine Kollegen wissen nicht, was dieses superenergetische Signal im Universum verursacht.

Aber er sagt, dass es wahrscheinlich von einem noch unentdeckten Phänomen im Umkreis von 300 Millionen Lichtjahren von uns herrührt.

„Es ist ein riesiger Bereich des Himmels, in dem es schwierig ist, genau zu wissen, was passiert“, sagte Kashlinsky.

Blick auf die Tapete des Universums

Kashlinsky und seine Kollegen stießen auf dieses neue Rätsel, als sie 13 Jahre lang Daten des Fermi-Gammastrahlen-Weltraumteleskops der NASA analysierten.

Sie suchten nach weiteren Anzeichen eines Musters im kosmischen Mikrowellenhintergrund – der verbleibenden Strahlung des ersten Lichts, das sich nach dem Urknall frei durch das Universum bewegte. Das CMB ist wie eine Tapete hinter allen Galaxien im Universum.

Es gibt jedoch eine seltsame Sache. Der CMB ist in Richtung des Sternbildes Löwe heißer (mehr Mikrowellen) und in der anderen Richtung kälter (weniger Mikrowellen).

Astronomen glauben, dass dies einfach an der Bewegung unseres Sonnensystems vor dem Hintergrund liegt, die etwa 230 Meilen pro Sekunde beträgt.

Es ist wie bei einem vorbeifahrenden Krankenwagen, bei dem die Sirene eine Tonhöhe hat, wenn sie sich Ihnen nähert, und wie eine andere Tonhöhe klingt, wenn sie in der Ferne verschwindet. Dieses Muster im CMB wird Dipol genannt.

Kashlinsky wollte diese Theorie über die Bewegung unseres Sonnensystems testen, indem er prüfte, ob es bei anderen Lichtformen ein ähnliches Dipolmuster gibt.

Wenn andere Lichtformen andere Muster als das CMB aufweisen, würde das bedeuten, dass nicht nur die Bewegung unseres Sonnensystems die Inkonsistenz verursacht. Es passiert noch etwas anderes – möglicherweise ein noch unentdecktes Ereignis in den allerersten Mikromomenten der Geburt des Universums.

Eine solche Entdeckung „könnte uns einen Einblick in physikalische Prozesse geben, die im sehr frühen Universum abliefen, möglicherweise bis in die Zeit, als es weniger als eine Billionstelsekunde alt war“, sagte Co-Autor Fernando Atrio-Barandela, Professor für theoretische Physik an der Universität von Salamanca in Spanien, heißt es in der Pressemitteilung der NASA.

Ein unerwarteter Hinweis auf eines der größten Geheimnisse des Kosmos

Deshalb untersuchte Kashlinskys Gruppe den Gammastrahlenhintergrund – ein diffuses Leuchten von Gammastrahlen, das Schwarze Löcher und Supernovae im gesamten Kosmos erzeugen.

Sie fanden ein deutliches Muster, aber es war zehnmal stärker, als es aufgrund der Bewegung unseres Sonnensystems sein sollte.

Darüber hinaus stimmte das Dipolmuster nicht mit dem im CMB überein. Stattdessen entsprach es dem Muster der UHECRs.

Die Entdeckung im Jahr 2017, dass UHECRs über ein eigenes Dipolmuster verfügen, vertiefte das Geheimnis um sie herum. Nun bietet die Entdeckung, dass Gammastrahlen einen ähnlichen Dipol haben, einen neuen Hinweis.

A Papier Die Beschreibung der Entdeckung wurde am 10. Januar in The Astrophysical Journal Letters veröffentlicht.

Kashlinsky und sein Team glauben, dass die Gammastrahlen- und UHECR-Muster miteinander zusammenhängen könnten, sind sich aber nicht sicher, wie oder warum. Ein unbekanntes Objekt oder ein unbekannter Prozess da draußen im Universum könnte sowohl die Gammastrahlung als auch die UHECRs erzeugen.

Um das Rätsel zu lösen, „sind mehr Arbeit und bessere, verfeinerte Messungen von beiden erforderlich“, sagte Kashlinsky in einer E-Mail an Business Insider.

Zu diesem Zweck plant sein Team, in Zukunft weitere Daten des Fermi-Teleskops zu analysieren.

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