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TU Berlin

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Forschung

Tennis in der Milchstraße

Montag, 18. Mai 2009

Magnetfelder steuern den Kosmos und die Forschung von Dieter Breitschwerdt

Supernova-Überrest in der Großen Mangellan’schen Wolke
Supernova-Überrest in der Großen Mangellan’schen Wolke, einer Nachbargalaxie unserer Milchstraße, die rund 160 000 Lichtjahre von der Erde entfernt ist. Zu sehen sind die durch die Explosion ins Universum herausgeschleuderten Plasmawolken
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"Sterngucker" werden Astronomen manchmal genannt. Auf Dieter Breitschwerdt vom Zentrum für Astronomie und Astrophysik (ZAA) der TU Berlin trifft diese Bezeichnung nicht so recht zu. Er interessiert sich mehr für die Vorgänge zwischen den Sternen, analysiert also den Raum, den Nicht-Astrophysiker oft für leer halten. Dort gibt es aber nicht nur Staub und Gas, sondern auch Atomkerne, die mit einem Tempo knapp unter der Lichtgeschwindigkeit und unvorstellbar hoher Energie durch den Kosmos jagen. Nicht nur die Dynamik dieses Gases, sondern auch die höchstenergetische kosmische Strahlung aus dem Weltraum versucht der Süddeutsche zu verstehen, der 2008 von der Universität in Wien als Direktor an das Berliner Zentrum für Astronomie und Astrophysik kam.

Dieter Breitschwerdt
Dieter Breitschwerdt
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Klar ist, dass diese Teilchen in der unmittelbaren Umgebung von explodierenden Sternen beschleunigt werden, die Astrophysiker "Supernovae" nennen. "Rätselhaft ist dagegen ihre extrem hohe Energie von bis zu zehn hoch zwanzig Elektronenvolt", erklärt Dieter Breitschwerdt. "Solche Atomkerne haben zwar nur die unvorstellbar kleine Masse von zehn hoch minus 24 Gramm, jagen aber mit der gleichen Energie durch das Weltall wie ein Tennisball, den der Weltranglistenerste mit 200 Kilometern in der Stunde übers Netz donnert", versucht der Astrophysiker die Dimensionen vorstellbar zu machen.

Zumindest wie der Atomkern den ersten Teil dieser unvorstellbar großen Energie gewinnt, glauben Theoretiker seit einiger Zeit zu wissen. Hat ein Stern mehr als achtmal die Masse unserer Sonne, explodiert er am Ende seines Lebens in einer Supernova. Sobald das Sternenfeuer in ihm erlischt, stürzt die gesamte Materie der toten Sonne auf das Zentrum des Sterns zu. Im Inneren ist die Materie aber bald so dicht gepackt, dass von außen auftreffende Teilchen an ihr zurückprallen und als Schockwelle nach außen jagen. Da im Zentrum einer Supernova nur rund die doppelte Masse unserer Sonne zurückbleibt, fliegen mit dieser Stoßwelle einige Sonnenmassen Materie nach außen. Viele der darin enthaltenen Teilchen sind elektrisch geladene Atomkerne und können daher von Magnetwellen in dieser Stoßwelle zusätzlich beschleunigt werden. Durch Knicke in den Magnetfeldern werden diese Teilchen immer wieder über die Stoßfront gespiegelt und dabei extrem beschleunigt. Wie ein Schneepflug schiebt diese kosmische Strahlung zusammen mit aufgeheiztem Plasma das Gas und den Staub zwischen den Sternen an.

Wie diese bereits unvorstellbar schnellen Atomkerne weiter beschleunigen, versucht Dieter Breitschwerdt jetzt in Berlin herauszubekommen. Eine wichtige Rolle scheint dabei der galaktische Wind zu spielen, der wiederum teilweise von der kosmischen Strahlung angetrieben wird. Diese Atomkerne müssen von Regionen außerhalb der Milchstraße stammen.

Um die Vorgänge zwischen den Sternen zu verstehen, simuliert Dieter Breitschwerdt in Computern die Vorgänge in einem Teil der Milchstraße, den ein in jeder Sekunde 300 000 Kilometer zurücklegender Lichtstrahl in einigen Tausend Jahren durchquert: Von der Geburt neuer Sterne bis zu deren Erlöschen oder der Explosion in einer Supernova gleicht die Computerwelt so dem echten Kosmos. In diesem simulierten Milchstraßenteil versuchen die Forscher nun die wichtigsten Triebkräfte herauszubekommen, die hinter den Ereignissen stecken.

Eine zentrale Rolle spielen nach den Ergebnissen der TU-Forscher anscheinend Turbulenzen, die wie ein kosmischer Quirl wirken und die Teilchen im Weltraum verteilen.

Roland Knauer / Quelle: "TU intern", 5/2009

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