Quelle der Antiteilchen entdeckt

Astronomen können Positronen, Bausteine der geheimnisvollen Antimaterie, im Weltall nachweisen. Deutsche Forscher haben nun eine Quelle der positiven Teilchen entdeckt.


So viel ist aus Science-Fiction-Serien bekannt: Trifft Materie auf Antimaterie, kommt es zum großen Knall, beide werden ausgelöscht. Wie die Materie aus Teilchen besteht, setzt sich die Antimaterie aus Antiteilchen zusammen. Beide besitzen die gleiche Masse, aber eine andere elektrische Ladung. Für das negative Elektron ist das Positron sein Gegenstück. Und auch wenn die sagenumwobene Antimaterie im Weltall noch nicht nachgewiesen wurde, die Existenz von Positronen in den zentralen Regionen unserer Galaxis wurde bereits vor etwa 30 Jahren entdeckt. Ihr Ursprung blieb jedoch rätselhaft.

Knalleffekt verrät Positronen

Der europäische Satellit Integral lieferte nun Daten, die zeigen, dass die positiv geladenen Partikel innerhalb unseres Milchstraßensystems ungleich verteilt sind. Im Westen der zentralen Region wurden entlang der galaktischen Scheibe etwa doppelt so viele Positronen gefunden wie im Osten. Eine ähnliche Verteilung fanden die Forscher um Georg Weidenspointner vom Garchinger Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik für eine Population von massearmen Röntgendoppelsternen. Sie vermuten, dass ein Großteil der Positronen aus dieser Quelle stammt, schreiben sie im Fachmagazin „Nature“. Beim Nachweis der Positronen setzten die Wissenschaftler auf den Knalleffekt, wenn ein Antiteilchen auf sein Gegenstück trifft. Die dabei in Form von Gammastrahlung freigesetzte Energie entspricht der Masse des Teilchen-Antiteilchen-Paares.

Ein massearmer Röntgendoppelstern ist ein System, in dem ein sonnenähnlicher Stern und ein kompaktes stellares Objekt (ein Neutronenstern oder ein schwarzes Loch) einander in relativ geringem Abstand umkreisen. Die Gravitation des kompakten Objekts ist dabei so stark, dass es Gas von seinem Begleiterstern absaugt. Das Gas stürzt jedoch nicht direkt auf das kompakte Objekt, sondern umkreist es zunächst. Dabei erhitzt sich das Gas durch innere Reibung so stark, dass es im Röntgenlicht hell aufleuchtet. Bei diesem Prozess kann die Intensität der Strahlung so hoch werden, dass aus der Energie zweier Lichtteilchen ein Elektron-Positron-Paar entsteht.

„Einfache Abschätzungen zeigen, dass die Positronen in unserer Galaxis mindestens zur Hälfte von massearmen Röntgendoppelsternen erzeugt werden“, sagt Weidenspointner. Die andere Hälfte könnte durch einen ähnlichen Prozess im supermassiven schwarzen Loch im Zentrum unserer Galaxis oder aus Sternexplosionen in der zentralen Region entstanden sein.

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