Beobachtungen von MAGIC widersprechen bisheriger Theorie

Das MAGIC-Teleskop auf La Palma hat Gammastrahlen eingefangen, die eigentlich nicht auf der Erde h�tten ankommen d�rfen. Es scheint, dass das Universum durchl�ssiger ist als bislang vermutet.

Die Gesetze des Universums erschlie�en sich Physikern zum gro�en Teil durch Beobachtung. Teleskope erlauben ihnen, die Strahlung aus dem All einzufangen, und das von der niedrigenergetischen kosmischen Hintergrundstrahlung �ber die des optischen Lichtes von Sternen und Galaxien bis hin zu jener hochenergetischen Gammastrahlung, die uns von Neutronensternen und Schwarzen L�chern aus der Tiefe des Weltalls erreichen. Durch die Analyse der Strahlung aus verschiedenen Tiefen des Weltalls k�nnen die Forscher dann auf die zu Grunde liegende Dynamik von Raum und Materie sowie auf die kosmische Evolution schlie�en.

Mit dem MAGIC-Teleskop (Major Atmospheric Gamma-ray Imaging Cherenkov) auf La Palma haben Forscher um Rudolf Bock vom Max-Planck-Institut f�r Physik und seine Kollegen nun Gammastrahlen eingefangen, die f�nf Milliarden Jahre lang zu uns auf dem Weg waren und damit beinahe das halbe All durchquert haben. Sie stammen aus dem Schwarzen Loch in der Galaxie 3C279, das etwa eine Milliarde Sonnenmassen aufweist und auch jetzt noch weiter zulegt. Dieser so genannte aktive galaktische Kern schluckt alles, was ihm zu nahe kommt – Gas und Sterne aus seiner Umgebung – und l�sst die Materie in einer Scheibe um sich rotieren. In diesem kosmischen Strudel sto�en die Teilchen miteinander zusammen und setzen Energie frei: Die Scheibe strahlt im gesamten Energiespektrum, von Radiowellen �ber optisches Licht bis zu der energiereichen Gammastrahlung.

W�hrend Strahlung im infraroten oder sichtbaren Bereich das Universum aber weit gehend ungest�rt durchl�uft und unsere Teleskope erreicht, macht Gammastrahlung eine Ausnahme: Sie reagiert mit der Hintergrundstrahlung, die das gesamte Universum durchzieht. Trifft ein hochenergetisches Gamma-Photon w�hrend seiner Reise auf eines der Photonen des Hintergrundlichtes, bildet sich ein Elektron-Positron-Paar. Zerfallen diese Paare wieder, entsteht ein Lichtteilchen, das dem urspr�nglichen Gammaquant aber nicht mehr �hnelt – es wird m�glicherweise in eine andere Richtung abgestrahlt oder sogar in einem anderen Frequenzbereich.

Das Besondere an der nun mit MAGIC eingefangenen Strahlung von 3C279 ist die Entfernung: "Bis vor Kurzem hat man gedacht, dass Gammastrahlen von so weit weg gar nicht auf der Erde ankommen d�rften", erkl�rt Robert Wagner vom Max-Planck-Institut f�r Physik in M�nchen. "Die Wahrscheinlichkeit, dass die Gammaquanten irgendwann am Hintergrundlicht gestreut w�rden, galt bislang als viel zu hoch."

Da die beobachtete Galaxie 3C279 mehr als doppelt so weit von uns entfernt ist wie alle vorher beobachtbaren Galaxien, k�nnen die Physiker nun einen Blick in eine noch weiter zur�ckliegende Vergangenheit werfen. So k�nnen sie feststellen, dass die Dichte der Hintergrundstrahlung in kosmosch fr�her Zeit, bald nach der Entstehung der ersten Sterne, viel geringer gewesen sein muss als bislang angenommen.

"Nur so l�sst sich verstehen, dass Gammastrahlung aus dem Schwarzen Loch von 3C279 es bis zu uns geschafft haben, ohne abgelenkt zu werden", so Robert Wagner. Die geringe Dichte habe die Wahrscheinlichkeit einer Wechselwirkung gesenkt und das Gamma-Photon so bis zu uns durchdringen lassen. Um das m�glich zu machen, m�ssten die derzeitigen Modelle der Sternentstehung oder der Entwicklung des Universums �berarbeitet werden.

Es steckt aber noch mehr in der Beobachtung von Gammastrahlung. Das hochenergetische Licht wird von den gewaltigsten und exotischsten Quellen im Weltall erzeugt: von Supernovae, aktiven galaktischen Kernen oder den kurzlebigen Gammablitzen. Diese Strahlung erlaubt es den Wissenschaftlern, solche extremen physikalischen Ph�nomene n�her zu erforschen – die weit mehr Energie freisetzen, als sich auf der Erde erzeugen l�sst. Da Gammastrahlen nicht geladen sind, werden sie auch nicht von Magnetfeldern abgelenkt und weisen direkt auf ihren Ursprung. Damit verf�gen die Astronomen �ber ein Fenster, durch das sie ferne Objekte direkt beobachten k�nnen.

© Max-Planck-Gesellschaft/spektrumdirekt