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6500 Lichtjahre entferntAstrophysiker fanden neues Puzzleteil im Verständnis des Krebsnebels

H.E.S.S.-Konsortium präsentiert neuen Blick auf Struktur in 6500 Lichtjahren Entfernung im Fachjournal "Nature Astronomy".

Der Krebsnebel ist der Überrest der im Jahr 1054 beobachteten Supernova © Von NASA, ESA, J. Hester and A. Loll (Arizona State University) - HubbleSite: gallery, release., Gemeinfrei, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=516106
 

Der Krebsnebel - ein Überbleibsel einer Supernova im Jahr 1054 in rund 6.500 Lichtjahren Entfernung - ist eines der am besten untersuchten Objekte der Astrophysik. Erstmals konnte nun ein Forschungsteam die Struktur anhand von Gammastrahlung mir sehr hoher Energie ein Stück weit neu vermessen. Dieser neue Puzzlestein im Bild des Nebels entpuppte sich als erstaunlich passend zu bisherigen Annahmen.

Mithilfe des weltgrößten Gammastrahlen-Teleskops H.E.S.S. in Namibia machte sich das Team im Falle der nun im Fachmagazin "Nature Astronomy" erschienenen Arbeit, an der auch die Forschungsgruppe von Olaf Reimer von der Universität Innsbruck maßgeblich beteiligt war, an die Beobachtung dieser vom Krebsnebel ausgehenden hochenergetischen Strahlung. H.E.S.S. steht für "High Energy Stereoscopic System" und ist eine Hommage an den österreichischen Physiker Victor Franz Hess (1883-1964), der 1912 die Kosmische Strahlung entdeckt und 1936 dafür den Nobelpreis erhalten hat.

Das Problem bei der Messung von Gammastrahlung ist, dass sie sich nicht direkt messen lässt. Vielmehr beobachten die Teleskope von H.E.S.S. das sogenannte Cherenkov-Licht. Diese schwachen, bläulichen und extrem kurzen Lichtblitze entstehen, wenn die Gammastrahlen in der Erdatmosphäre auf Luftmoleküle stoßen und dabei unzählige weitere Teilchen erzeugen. Dieser Teilchenschauer verursacht dann die Leuchteffekte. Die große Herausforderung besteht darin, aus dieser indirekten Information mit geringer räumlicher Auflösung verlässlich auf die eigentlichen Verhältnisse an der Quelle zu schließen.

Moderne Simulationstechniken, die u.a. von Markus Holler und Kollegen vom Institut für Astro- und Teilchenphysik der Uni Innsbruck sowie Forschern aus Paris entwickelt wurden, lassen das aber mittlerweile recht detailliert zu. "Unsere Beobachtung könnte man als zusätzliches Puzzleteil ansehen. Dieser Teil verändert aber unser Verständnis des Krebsnebels nicht fundamental", was als Indikator dafür zu werten ist, dass die Übung gelungen ist, so Holler im Gespräch mit der APA.

Im Zentrum des Krebsnebels befinden sich die Reste eines einst massereichen Sterns, ein rotierender Neutronenstern, der mehr oder weniger rasch pulsierende, hoch- und niedrigenergetische Strahlung aussendet und deshalb "Pulsar" genannt wird. Der Prozess, der die Gammastrahlung entstehen lässt, ist ein anderer als bei Strahlungsanteilen in anderen Frequenzbereichen. "Das heißt, wir sehen zwar das gleiche Objekt", aber das sich ergebende Bild zeigt dieses immer in einem anderen Energiebereich und ist Ausdruck eines anderen Prozesses, der sich dort abspielt, so der Wissenschafter. Da die Teilchen tendenziell Energie verlieren, je weiter sie sich von dem Neutronenstern entfernen, erscheint der gesamte Nebel im höherenergetischen Strahlungsbereich kleiner.

Für das aus insgesamt rund 240 Wissenschaftern bestehende H.E.S.S.-Konsortium sind die nun vorgestellten Daten ein Beispiel dafür, dass Theorie und experimentelle Messung ein stimmiges Gesamtbild ergeben. Die jetzt gemessene Ausdehnung des Nebels auf Basis der Gammastrahlung entspricht nämlich erstaunlich gut dem, was laut der Theorie zu erwarten war. Sie liegt zwischen jener im Röntgen- und im Ultraviolett-Bereich, wo er kleiner bzw. größer erscheint. "Das ist ein neuer Schritt in der Genauigkeit der Beobachtungen", sagte Holler.

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