Mit Fermi auf der Suche nach dem Ursprung der kosmischen Strahlung

Eigentlich soll der Fermi-Satellit (ehemals GLAST) hauptsächlich Gammastrahlung aus dem Universum untersuchen, also zum Beispiel wie der Swift-Satellit Gamma Ray Bursts detektieren und nachbeobachten, aber auch Aktive Galaktische Kerne, Röntgendoppelsterne und andere exotische Objekte näher unter die Lupe nehmen, die hochenergetische Strahlung aussenden. So ganz nebenbei fängt Fermis Large Area Telescope (LAT) aber auch jede Menge an kosmischer Strahlung ein.

Kosmische Strahlung, das sind im Gegensatz zur hochenergetischen Gammastrahlung die ja eine Abart des Lichtes ist, echte Teilchen. Diese Teilchen, hauptsächlich hochenergetische Elektronen und ihre Antiteilchen, die Positronen, sind mit Beinahe-Lichtgeschwindigkeit unterwegs und kommen aus allen Richtungen im Universum. Ihr Ursprung ist noch größtenteils ungeklärt. Zwar gibt es mehrere Möglichkeiten, die Teilchen zu erzeugen und auf ihre immens hohen Geschwindigkeiten zu beschleunigen, zum Beispiel bei einer Supernovaexplosion oder in den Jets von Neutronensternen oder Schwarzen Löchern, aber die Quellen zu identifizieren, wo die Teilchen nun wirklich genau herkommen, gestaltet sich schwierig: Kosmische Strahlung wird nämlich durch galaktische Magnetfelder oder beim Zusammenprall mit Teilchen aus der interstellaren Materie von ihrer ursprünglichen Flugrichtung abgelenkt.

Fermis LAT-Detektor. Image Credit: NASA/Goddard Space Flight Center Conceptual Image Lab

4.5 Millionen solcher Teilchen hat Fermi zwischen August 2008 und Januar 2009 detektiert, dabei wurden erstaunlicherweise mehr extrem hochenergetische Teilchen gefunden, als man eigentlich erwartet hätte. Das haben auch Messungen der bodengebundenen Cherenkov-Teleskope, die Lichtblitze messen die entstehen wenn die Teilchen auf die Erdatmosphäre treffen, und andere Satelliten- und Ballonexperimente bestätigt.

Kämen die Teilchen von sehr weit her, würde man erwarten, daß sie zum Beispiel bei den Zusammenstößen mit der interstellaren Materie einen Teil ihrer Energie verlieren. Eventuell haben wir also eine bislang unentdeckte "Teilchenschleuder" wie einen Neutronenstern ganz in unserer Nähe, die noch gefunden werden will. Es gibt aber noch eine zweite Möglichkeit: Die kosmische Strahlung könnte auch entstehen, wenn Teilchen aus der mysteriösen Dunklen Materie miteinander wechselwirken. Fermi, halt die Augen auf, damit dieses Rätsel gelöst werden kann.