Europäische Wissenschaftler haben die Form einer mysteriösen Antimateriewolke bestimmt, die sich in der zentralen Region der Milchstraße befindet. Es stellte sich als ziemlich schief heraus - was Anlass gab, über die Herkunft der Antiteilchen nachzudenken.
Integral: das Gammaauge der Menschheit
Die Studie wurde vier Jahre lang von einer Gruppe europäischer Wissenschaftler unter der Leitung von Georg Weidenspointner durchgeführt. Die gewonnenen Ergebnisse liefern neue Daten zum Verständnis der mysteriösen Antimaterie (Materie aus Antiteilchen), ihrer Herkunft und Eigenschaften. Insbesondere stellten sie die Annahme in Frage, dass Antimaterie als Ergebnis der Vernichtung oder des Zerfalls dunkler Materie entsteht – ebenfalls eine sehr seltsame „Substanz“, die für moderne Beobachtungsmittel unzugänglich ist, sich aber indirekt durch die Gravitationswirkung manifestiert, die sie hat auf die beobachteten Objekte.
Das wichtigste "Auge der Wissenschaft" war in diesem Fall das orbitale Gammastrahlen-Observatorium ESA Integral, das seine Sensoren auf die zentralen Regionen unserer Galaxie richtete, wo sich die Antimateriewolke befindet. Wenn einzelne Antiteilchen (Positronen), die in die Wolke eintreten, mit Teilchen (Elektronen) kollidieren, vernichten sie sich und emittieren Gammastrahlen mit einer Energie von 511 keV, die vom Satelliten erfasst wurden. Diese Strahlung, die vom Zentrum der Milchstraße ausgeht, wurde bereits in den 1970er Jahren erstmals bemerkt, und seitdem ist die Debatte über ihren Ursprung, oder besser gesagt, darüber, woher Positronen in solchen Mengen stammen, nicht aufgehört.
Einige Astronomen haben vermutet, dass explodierende Sterne die Quelle von Antiteilchen sind: Während solch kolossaler Explosionen werden große Mengen instabiler Elemente und Teilchen gebildet, von denen einige beim Zerfall Positronen freisetzen. Andererseits ist es unwahrscheinlich, dass solche Antiteilchen die nach der Explosion zurückgebliebene Materiewolke verlassen könnten, ohne mit Teilchen zu kollidieren und ohne sich zu vernichten - insbesondere in so erheblichen Mengen.
Andere Wissenschaftler hielten es für ein ungewöhnlicheres Phänomen. Tatsache ist, dass nach den ersten groben Daten der Schluss gezogen wurde, dass die Antimateriewolke eine fast streng kugelförmige Form hat und das Zentrum der Kugel mit dem Zentrum der Galaxie selbst zusammenfällt. Dies legt nahe, dass dunkle Materie im Zentrum der Milchstraße für das Erscheinen der Antimateriewolke verantwortlich ist. Es wurde die Hypothese aufgestellt, dass dunkle Materie beim Zerfall Elektron-Positron-Paare hinterlässt, die wiederum Gammastrahlen vernichten und emittieren. Theoretische Berechnungen haben zwar gezeigt, dass die mysteriösen Teilchen der Dunklen Materie dafür viel kleiner sein müssten, als es moderne Theorien zulassen.
Eine neue Studie europäischer Astronomen hat noch mehr Skepsis gegenüber dieser Version aus „dunklem Material“geweckt. Leistungsstarke moderne Detektoren an der Integral-Sonde zeigten, dass die Wolke in Wirklichkeit nicht ganz kugelförmig ist: Auf der einen Seite ist sie fast doppelt so abgeflacht wie auf der anderen. Dies ist äußerst ungewöhnlich, da das Gas im Allgemeinen in den inneren Regionen der Galaxie fast gleichmäßig verteilt ist.
Am wichtigsten ist, dass Integral zeigte, dass die Form der Antimateriewolke mit der Verteilung von LMXB-Doppelsternen übereinstimmt, die sich in denselben Regionen der Galaxie befinden. Diese Objekte bestehen aus einem gewöhnlichen Stern gepaart mit einem Neutron oder einem Schwarzen Loch, die ihren Nachbarn nach und nach „fressen“und Materie von ihm wegziehen. Wenn das Gas auf die Oberfläche eines Neutronensterns (oder in ein Schwarzes Loch) fällt, beschleunigt und erwärmt es sich und emittiert aktiv im Röntgenbereich, und die Integral-Sonde kann auch in diesem Teil des Spektrums „sehen“.. So konnten die Forscher zeigen, dass die Verteilung von LMXB ungleichmäßig ist und mit einer Antimateriewolke korreliert. Dies ist ein starkes Argument für die Tatsache, dass Antimaterie irgendwie mit diesen Objekten verbunden ist und möglicherweise ihre Hauptmasse verursacht.
Genau das haben Weidenspointner und Kollegen gemacht: „Einfache Berechnungen zeigen, dass mindestens die Hälfte, wenn nicht die gesamte Antimaterie aus diesen binären Röntgensystemen stammt“, sagt der Wissenschaftler. Warum die Hälfte? Vielleicht erscheint der zweite Teil während eines ähnlichen Prozesses, der im Zentrum der Galaxie in ihrem supermassiven Schwarzen Loch stattfindet. Um das Problem endgültig zu klären, wollen Astronomen die Verbreitung binärer LMXB-Systeme genauer bestimmen.
Weitere Studien zum "Gamma-Universum" finden Sie unter: "Spuren kosmischer Katastrophen".
