Nepomuk Otte schaut durch ein besonderes Fenster ins All. Der deutsche Astronom arbeitet an einem System aus vier Teleskopschüsseln, das im Süden des US-Bundesstaates Arizona steht, und Veritas genannt wird: Very Energetic Radiation Imaging Telescope Array System" – was übersetzt so viel bedeutet wie: ein Teleskopsystem, mit dem man hochenergetische Strahlung messen kann. Veritas misst kein sichtbares Licht, sondern hält nach energiereicher elektromagnetischer Strahlung Ausschau - nach sogenannter Gammastrahlung, die noch energiereicher ist als Röntgenstrahlen.
In den beiden vergangenen Jahren hat Nepomuk Otte gemeinsam mit seinen Kollegen von der University of California eine Galaxie namens M82 beobachtet. Mit einem gewöhnlichen Teleskop ist diese Galaxie im Sternbild Großer Bär gut zu sehen. Es handelt sich um eine sogenannte Starburst Galaxie, in der viele neue Sterne geboren werden und wieder vergehen.
Gammastrahlung hingegen kommt nur sehr wenig von dieser Galaxie bei uns auf der Erde an. Nur wenn der Mond nicht scheint und die Nächte wolkenfrei sind, lohnt es sich, die vier Veritas-Teleskope auf die Galaxie M82 zu richten. Insgesamt 140 Stunden lang mussten Otte und Kollegen beobachten, um hier ein Signal erkennen zu können.
"Was typischerweise gemacht wird, ist, dass man nicht von vornherein 140 Stunden so ein Objekt beobachtet, sondern erst mal 20 Stunden guckt: Sieht man einen Hinweis in den Daten, dass da etwas sein könnte? Genau das war der Fall in M82. Und dann haben wir die Beobachtung ausgeweitet und ausgeweitet und gesehen: das Signal wird immer stärker. Und dann haben wir so lange beobachtet, bis wir über die Nachweisschwelle gekommen sind."
Jene Schwelle also, ab der die Astronomen sich sicher sein können, dass sie im Rauschen ihrer Messgeräte ein deutliches Signal gesehen haben. Mit diesem Signal haben Nepomuk Otte und Kollegen eine wichtige Entdeckung gemacht: Sie konnten zeigen, dass in der Nähe des Zentrums der Galaxie M82 vergleichsweise viel Gammastrahlung entsteht. Bislang hatten Astronomen den Ursprung dieser Strahlung nur innerhalb unserer eigenen Galaxie, der Milchstraße, nachweisen können. Die Entstehung der Gammastrahlung erklären sie sich folgendermaßen:
"Wenn sehr massive Sterne sterben, explodieren die und sprengen ihre äußere Schalen ab. Und die werden dann mit sehr hohen Geschwindigkeiten in das interstellare Medium geschossen."
Wenn die Schalen der Sterne nach der Explosion durchs All fliegen, werden dabei auch geladene Teilchen auf immer größere Geschwindigkeiten beschleunigt. Sie jagen quer durch den Kosmos und ein kleiner Teil von ihnen landet zufällig in der Erdatmosphäre. Dort bilden sie die kosmische Strahlung, auch Höhenstrahlung genannt. Auf ihrem Weg durch die Erdatmosphäre produzieren sie Störsignale in technischen Geräten und stellen langfristig ein gesundheitliches Risiko für Stewardessen und Piloten dar.
Zu Beginn ihrer Reise durchs All, bei den Sternenexplosionen in fernen Galaxien, senden die Teilchen jene Gammastrahlen aus, die Nepomuk Otte mit den Veritas-Teleskopen entdeckt hat. Er konnte quasi zuschauen, wie die kosmische Strahlung in der Galaxie M82 entsteht.
"Die Hoffnung, die wir haben, ist, dass wir am Ende ein großes Puzzle zusammensetzen können. Und all die kleinen Puzzleteile, die wir im Moment messen und entdecken, uns sagen, wo überall im Universum kosmische Strahlung erzeugt wird und auf welchen Wegen sie zu uns kommt."
Als Otte und Kollegen ihre neuen Beobachtungen unlängst auf einer Astronomen-Fachtagung vorstellten, wurde ihnen schnell klar, dass die Konkurrenz nicht schläft: Eine andere internationale Forschergruppe, die vom Heidelberger Max-Planck-Institut für Kernphysik koordiniert wird, stellte auf der gleichen Tagung ein sehr ähnliches Ergebnis vor: Mit dem sogenannten Hess-Teleskop, das von Namibia aus den Himmel nach Gamma-Strahlen absucht, hatte dieses zweite Forscherteam eine andere Starburst Galaxie namens NGC253 über einen langen Zeitraum beobachtet. Auch im Zentrum dieser Galaxie ließ sich ein deutliches Gammastrahlen-Signal nachweisen, das von Sternexplosionen herrührt.
In den beiden vergangenen Jahren hat Nepomuk Otte gemeinsam mit seinen Kollegen von der University of California eine Galaxie namens M82 beobachtet. Mit einem gewöhnlichen Teleskop ist diese Galaxie im Sternbild Großer Bär gut zu sehen. Es handelt sich um eine sogenannte Starburst Galaxie, in der viele neue Sterne geboren werden und wieder vergehen.
Gammastrahlung hingegen kommt nur sehr wenig von dieser Galaxie bei uns auf der Erde an. Nur wenn der Mond nicht scheint und die Nächte wolkenfrei sind, lohnt es sich, die vier Veritas-Teleskope auf die Galaxie M82 zu richten. Insgesamt 140 Stunden lang mussten Otte und Kollegen beobachten, um hier ein Signal erkennen zu können.
"Was typischerweise gemacht wird, ist, dass man nicht von vornherein 140 Stunden so ein Objekt beobachtet, sondern erst mal 20 Stunden guckt: Sieht man einen Hinweis in den Daten, dass da etwas sein könnte? Genau das war der Fall in M82. Und dann haben wir die Beobachtung ausgeweitet und ausgeweitet und gesehen: das Signal wird immer stärker. Und dann haben wir so lange beobachtet, bis wir über die Nachweisschwelle gekommen sind."
Jene Schwelle also, ab der die Astronomen sich sicher sein können, dass sie im Rauschen ihrer Messgeräte ein deutliches Signal gesehen haben. Mit diesem Signal haben Nepomuk Otte und Kollegen eine wichtige Entdeckung gemacht: Sie konnten zeigen, dass in der Nähe des Zentrums der Galaxie M82 vergleichsweise viel Gammastrahlung entsteht. Bislang hatten Astronomen den Ursprung dieser Strahlung nur innerhalb unserer eigenen Galaxie, der Milchstraße, nachweisen können. Die Entstehung der Gammastrahlung erklären sie sich folgendermaßen:
"Wenn sehr massive Sterne sterben, explodieren die und sprengen ihre äußere Schalen ab. Und die werden dann mit sehr hohen Geschwindigkeiten in das interstellare Medium geschossen."
Wenn die Schalen der Sterne nach der Explosion durchs All fliegen, werden dabei auch geladene Teilchen auf immer größere Geschwindigkeiten beschleunigt. Sie jagen quer durch den Kosmos und ein kleiner Teil von ihnen landet zufällig in der Erdatmosphäre. Dort bilden sie die kosmische Strahlung, auch Höhenstrahlung genannt. Auf ihrem Weg durch die Erdatmosphäre produzieren sie Störsignale in technischen Geräten und stellen langfristig ein gesundheitliches Risiko für Stewardessen und Piloten dar.
Zu Beginn ihrer Reise durchs All, bei den Sternenexplosionen in fernen Galaxien, senden die Teilchen jene Gammastrahlen aus, die Nepomuk Otte mit den Veritas-Teleskopen entdeckt hat. Er konnte quasi zuschauen, wie die kosmische Strahlung in der Galaxie M82 entsteht.
"Die Hoffnung, die wir haben, ist, dass wir am Ende ein großes Puzzle zusammensetzen können. Und all die kleinen Puzzleteile, die wir im Moment messen und entdecken, uns sagen, wo überall im Universum kosmische Strahlung erzeugt wird und auf welchen Wegen sie zu uns kommt."
Als Otte und Kollegen ihre neuen Beobachtungen unlängst auf einer Astronomen-Fachtagung vorstellten, wurde ihnen schnell klar, dass die Konkurrenz nicht schläft: Eine andere internationale Forschergruppe, die vom Heidelberger Max-Planck-Institut für Kernphysik koordiniert wird, stellte auf der gleichen Tagung ein sehr ähnliches Ergebnis vor: Mit dem sogenannten Hess-Teleskop, das von Namibia aus den Himmel nach Gamma-Strahlen absucht, hatte dieses zweite Forscherteam eine andere Starburst Galaxie namens NGC253 über einen langen Zeitraum beobachtet. Auch im Zentrum dieser Galaxie ließ sich ein deutliches Gammastrahlen-Signal nachweisen, das von Sternexplosionen herrührt.