Forschungsgruppe untersucht kosmische Teilchenbeschleuniger

Künstlerische Ansicht in das Zentrum einer aktiven Galaxie, die im Rahmen der Multi-Messenger Astronomie untersucht werden soll – © Foto DESY Science Communication Lab

Mit einem neuartigen Multi-Messenger-Ansatz wollen die Wissenschaftler*innen die Quellen der höchstenergetischen kosmischen Strahlung erforschen, die permanent von allen Seiten auf die Erde einprasselt. Das Projekt ist auf eine Förderdauer von drei Jahren ausgelegt und wird mit insgesamt 1,3 Millionen Euro gefördert, von denen 330.000 Euro an die Bergische Universität gehen.

Die Herkunft der höchstenergetischen Teilchen des Universums stellt seit über 50 Jahren eines der größten ungelösten Probleme der Astrophysik dar. Die Energien der kosmischen Teilchen erreichen Werte, die 100-millionenfach größer sind, als die Teilchen des leistungsfähigsten irdischen Beschleunigers, des Large Hadron Collider (LHC) am Forschungszentrum CERN.

Weltweit werden verschiedene Groß-Observatorien betrieben, um der Herkunft dieser außergewöhnlichen Teilchen auf die Spur zu kommen. Hierzu gehören neben dem Pierre-Auger-Observatorium und dem IceCube Neutrino-Teleskop, an denen die Bergische Universität maßgeblich beteiligt ist, auch Observatorien für hochenergetische kosmische Gamma-Strahlung, wie das in Chile entstehende Cherenkov-Telescope-Array.

In der nun geförderten Forschungsgruppe werden ausgewählte Daten dieser Observatorien erstmals in einem neuartigen Multi-Messenger-Ansatz zusammengeführt, um insbesondere nach spezifischen Merkmalen berstender Quellen zu suchen, welche in kürzester Zeit einen enormen Energieausstoß aufweisen. Ausbrüche dieser Art können beispielsweise dadurch entstehen, dass große Materiemengen – denkbar sind sogar ganze Sterne – von massereichen Schwarzen Löchern verschlungen werden.

„Hinweise, dass Quellen dieser Art einen sehr großen Beitrag zur Hochenergiestrahlung des Universums beitragen können, gibt es bereits seit einigen Jahren. Bisher gibt es aber keine Studie, die ein solches Szenario systematisch anhand der hierbei ausgesendeten geladenen Teilchen, Neutrinos und Photonen untersucht“, erläutert der Wuppertaler Astrophysiker und Projektleiter Prof. Dr. Karl-Heinz Kampert.

„Die vier Standorte ergänzen sich bei der Untersuchung dieser Frage in idealer Weise und wir freuen uns daher auf die neue Zusammenarbeit mit hoffentlich vielen spannenden Ergebnissen.“

Projektpartner*innen sind Prof. Dr. Julia Tjus von der Ruhr Universität Bochum und vormals Mitglied der Wuppertaler Arbeitsgruppe, Prof. Dr. Jonathan Biteau von der Universität Paris-Saclay sowie Dr. Corinne Berat von der Universität Grenoble Alpes.

www.astro.uni-wuppertal.de