Eine Gruppe von Astrophysikern der Vanderbilt-Universität glaubt, das Rätsel um die Entstehung extrem energetischer Gammastrahlen in der Cygnus-OB2-Konstellation aufgedeckt zu haben. Ihrer theoretischen Studie zu Folge ist ein neuer Mechanismus zur Erzeugung kosmischer Gammastrahlen am Werk, bei der ultraviolettes Licht mithilfe schneller Atomkerne in Gammastrahlen verwandelt wird. Die Berechnungen der Forscher sind in gutem Einklang mit astronomischen Beobachtungen.
Die von Cygnus OB2 ausgesandten Gammastrahlen besitzen Energien, die etwa um einen Faktor von einer Billion die Energie von Photonen des sichtbaren und ultravioletten Lichts übertreffen. Die neue Gammastrahlenquelle am Firmament wurde schon im Jahre 2002 entdeckt, allerdings liegen die Hintergründe der Entstehung dieser extrem energetischen Strahlung bisher im Dunkeln.
Tom Weiler und seine Kollegen haben sich dieses Problems nun angenommen. Dabei setzten die Forscher eine vor etwa zehn Jahren postulierte, bisher nur wenig beachtete Theorie der Frequenzumwandlung von Photonen mithilfe schneller Atomkerne ein.
Der physikalische Hintergrund ist relativ einfach. Ein fast mit Lichtgeschwindigkeit fliegender Atomkern absorbiert ein ultraviolettes Photon, und wird dadurch in eine Resonanz versetzt, bei der die Protonen um die Neutronen hin- und herschwingen. Wenn dieser angeregte Zustand nun innerhalb weniger Sekundenbruchteile zerfällt, so spuckt der Kern ein Photon mit einer um einen Faktor von einer Billion erhöhten Energie aus ? mit anderen Worten das Quantum eines Gammastrahls.
Da Cygnus OB2 eine hohe Anzahl von heißen, jungen Sternen enthält, sind die notwendigen Bestandteile für diesen Prozess ? schnelle Kerne und ultraviolettes Licht ? dort im Übermaß vorhanden, so Weiler. Die Forscher wollen nun untersuchen, ob auch andere bisher nicht verstandene Gammastrahlenquellen auf diesem Mechanismus beruhen.
Tom Weiler (Vanderbilt University) et al.: Physical Review Letters (kommende Ausgabe) Stefan Maier
