Astrophysik : Galaktische Turbulenzen

Kaum sind sie da, sind sie wieder weg: Warum Atome im All so schnell werden können

Roland Knauer

Kaum sind sie da, sind sie wieder weg. Mit einem Tempo, das knapp unter der Lichtgeschwindigkeit liegt, sausen manche Atomkerne durchs All. Doch wie schaffen es die Elementarteilchen, so stark zu beschleunigen? Dieter Breitschwerdt vom Zentrum für Astronomie und Astrophysik der TU Berlin und Ernst Dorfi von der Uni Wien glauben, die Antwort auf diese Frage gefunden zu haben.

Klar ist, dass diese Teilchen aus der Umgebung von explodierenden Sternen stammen, die Astrophysiker „Supernovae“ nennen. Dort nehmen die Atomkerne richtig Fahrt auf. „Rätselhaft ist dagegen ihre hohe Energie“, sagt Breitschwerdt. „Solche Atomkerne haben zwar nur eine unvorstellbar kleine Masse, jagen aber mit der gleichen Energie durch das Weltall wie ein Tennisball, der mit 200 Kilometern in der Stunde übers Netz donnert.“

Zumindest wie die Atomkerne den ersten Teil dieser großen Energie gewinnen, glauben Theoretiker seit einiger Zeit zu wissen. Hat ein Stern mehr als achtmal die Masse unserer Sonne, explodiert er am Ende seines Lebens in einer Supernova. Sobald das Sternenfeuer in ihm erlischt, stürzt die gesamte Materie auf das Zentrum des Sterns zu. Im Inneren ist die Materie bald so dicht gepackt, dass von außen auftreffende Teilchen an ihr zurückprallen und als Schockwelle nach außen jagen. Auf ihrem Weg sammelt die Stoßwelle Materie auf, die zwischen den Sternen schwebt. Gleich einem Schneepflug schiebt diese kosmische Strahlung zusammen mit aufgeheiztem Plasma das Gas und den Staub an, die sich zwischen den Sternen befinden.

Doch wie könnten diese bereits sehr schnellen Atomkerne weiter beschleunigen? Eine wichtige Rolle spielt der galaktische Wind. Allerdings erreichen innerhalb einer Galaxie wie unserer Milchstraße die Atomkerne auch mit kosmischer Windunterstützung höchstens ein Tausendstel der Tennisball-Energie. Da Astrophysiker aber immer wieder Teilchen messen, die tatsächlich die Tennisball-Energie erreichen, müssen diese Atomkerne von Regionen außerhalb der Milchstraße stammen.

Um zu verstehen, was in dem Zwischenraum geschieht, simulierte das Team um Breitschwerdt die Vorgänge per Computer. Nach ihren Erkenntnissen spielen offenbar Turbulenzen eine wichtige Rolle. Zwischen den Sternen werden die Atomkerne abgelenkt und bilden Wirbel. „Der Kosmos reagiert nicht viel anders als eine Tasse Kaffee“, sagt Breitschwerdt. Bis sich ein Schuss Milch dort von selbst verteilt, wäre der Kaffee längst kalt. Kaffeetrinker rühren daher um. Dabei erzeugen sie in der Tasse Turbulenzen, wie sie auch im Weltraum entstehen. Die Milch in der Tasse wie auch die Atomkerne im All verteilen sich so viel rascher, als es ohne Umrühren der Fall wäre. Roland Knauer

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