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Integral entdeckt, dass die galaktische Antimateriewolke schief ist

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Die Form der mysteriösen Wolke aus Antimaterie in der zentralen Region der Milchstraße wurde durch das weltraumbasierte europäische Gammastrahlen Observatorium Integral näher untersucht.

Dabei gibt die unerwartete Form neue Hinweise auf den Ursprung der Antimaterie und verringert zugleich die Möglichkeit, dass die Antimaterie von der Vernichtung oder dem Zerfall von Dunkler Materie stammt, wie ein internationales Team von Wissenschaftler mit Georg Weidenspointer vom Max Planck Institut herausgefunden hat, indem sie Daten, die in 4 Jahren von Integral aufgezeichnet wurden, analysierten.

Die Wolke wurde sichtbar, da Gammastrahlen emittiert werden wenn Antimateriepartikel, in diesem Fall Positronen, ihrem Materiegegenstück den Elektronen begegnen und sich beide gegenseitig auslöschen.

Eine Signatur, die bei einer Positronen-Elektronen Auslöschung auftritt, sind Gammastrahlen mit 511 KeV (Kilo Elektronen Volt). Wobei seit der Entdeckung dieser Signatur aus dem galaktischen Zentrum seit den 1970er Jahren energische Debatten über den Ursprung der Positronen unter den Wissenschaftlern geführt wurden.

Einige Astronomen haben vorgeschlagen, dass explodierte Sterne diese Positronen produziert haben könnten und begründeten dies damit, das auch Radioaktive Elemente bei diesem gewaltigen Energieausbruch eines Sternentods, wie zum Beispiel einer Super- oder Hypernova, geformt werden und einige dieser Elemente wieder Zerfallen und so Positronen freisetzen könnten. Doch ist es bis heute fraglich ob solche Positronen in ausreichender Zahl von dem stellaren Trümmerfeld entkommen könnten um die gewaltige Ausdehnung der Wolke zu erklären.

Andere Astronomen vermuten mehr exotische Prozesse am Werk und kamen auf den Gedanken eines Dunkle Materie Zerfalls. Da frühere Forschungsergebnisse, die nicht auf die heutigen technischen Möglichkeiten zurückgreifen konnten, eine sphärische Ausdehnung der Positronen im Zentrum der Galaxis suggerierten, was mit der erwarteten Verteilung der Dunklen Materie übereinstimmen würde. Doch das Problem an dieser Theorie ist nach Meinung vieler Wissenschaftler, dass die Dunkle Materie weit weniger massereich sein dürfte als heute angenommen.

Die neuen Forschungsergebnisse hingegen deuten nicht auf einen Dunkle Materie Ursprung, da jenseits des galaktischen Zentrums die Wolke nicht mehr kugelförmig erscheint. Stattdessen erscheint sie unsymmetrisch mit doppelt so viel auf der einen wie auf der anderen Seite. Und dies ist sehr ungewöhnlich, da auch gewöhnliche Gaspartikel in der inneren Region der Galaxis relativ eben verteilt sind.

Ebenso wichtig, Integral fand Beweise dafür das eine Population von Doppelsternen ebenso verschoben, wie die Antimateriewolke ist. Dies könnte bedeuten, dass es zwischen beiden einen Zusammenhang gibt und die Wissenschaftler machen low mass X-ray binary (LMXB) dafür verantwortlich.

Bei diesem himmlischen System handelt es sich um einen relativ normalen Stern der lebendig von einer stellaren Leiche, bei der es sich wiederum um einen Neutronenstern oder einem Schwarzen Loch handelt, aufgefressen wird. Das Schwerkraftfeld der stellaren Leiche ist dabei so stark, dass es das Gas des normalen Sterns auseinanderreißt. Dabei stürzt die Materie spiralartig zum Gravitationszentrum und wird dabei enorm aufgeheizt so dass auch bei diesem Prozess im intensiven Strahlungsfeld spontan Elektronen-Positronenpaare entstehen könnten, wobei aber der letzte Beweis hierfür fehlt, denn die 511 keV Signatur ist zu schwach um von einzelnen LMXBs aufgezeichnet zu werden.

„Simple Schätzungen deuten darauf, dass über die Hälfte oder womöglich die gesamte Antimaterie aus diesen Röntgenstrahl Doppelsystemen stammt“ sagt Weidenspointer. Die andere Hälfte könnte durch ähnliche Prozesse in der Umgebung des supermassiven Schwarzen Loches im Zentrum der Galaxis geformt werden.

Integral ist gegenwärtig die einzige Mission die sowohl 511 keV Signaturen als auch harte, d.h. hochenergetische, LMXBs aufspüren kann.

„Die Verbindung zwischen LMXbs und Antimaterie ist bisher nicht bewiesen aber eine vereinbare Geschichte“ so Weidenspointner.

Quelle: ESA

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