Dieser natürliche Teilchenbeschleuniger ist Billiarden Kilometer groß

Vom Kopf des Seekuh-Nebels (W50) werden Teilchen mit ungewöhnlich hoher Geschwindigkeit ins All geschleudert. Forscher*innen haben nun den Ursprung dieses kosmischen Teilchenbeschleunigers ausfindig gemacht. 

Der Seekuh-Nebel entstand vor ungefähr 30.000 Jahren. Er besteht aus den Überresten einer Supernova, nachdem ein gigantischer Stern explodierte. Sie ist zirka 18.000 Lichtjahre entfernt im Sternbild Adler. Seinen Namen (engl. Manatee Nebula) erhielt er 2013, weil er wie eine schwimmende Seekuh aussieht.

Materialströme beobachtet

In seinem Zentrum befindet sich der Microquasar SS 433, also ein Schwarzes Loch. Es ist der einzige bisher bekannte Supernovaüberrest mit einem Schwarzen Loch, heißt es in einer Pressemeldung. Von diesem gehen starke Materialströme (Jets) aus. Die Teilchen werden mit fast einem Viertel Lichtgeschwindigkeit weggeschleudert. 

Für die Analyse nutzen die Forscherin Samar Safi-Harb von der Universität Manitoba, Kanada, und ihr internationales Team Daten des ESA-Teleskops XMM-Newton, sowie NuSTAR und Chandra. So konnten sie bestimmen, dass der Startpunkt des rechten Jets (im Bild unten violett) mit etwa 100 Lichtjahren Abstand die höchste Energie aufweist. Er erstreckt sich über zirka 300 Lichtjahre. Der gesamte Nebel ist 6,2 Billiarden Kilometer breit (650 Lichtjahre).

Schneller als jeder irdische Teilchenbeschleuniger

Die Teilchen werden durch einen ungewöhnlich energiereichen Beschleunigungsprozess enorm schnell und energiegeladen. Die Astronomin vermutet, dass die vom Schwarzen Loch abgestoßene Materie in den Jets durch hochenergetische Strahlung neu angeregt werden. Grund dafür könnten verstärkte Magnetfelder sein und Schockwellen, die durch das sich ausdehnende Gas entstehen. 

Damit ist der Seekuh-Nebel ein Anwärter für einen "PeVatron", also einen Ort, an dem kosmische Strahlen mit einer Energie von Petaelektronenvolt (10¹⁵ Elektronenvolt) aufgeladen werden, die höchste Energieeinheit in der Teilchenphysik (Elementarladung x Volt = eV). Zum Vergleich: Der Large Hadron Collider von CERN schafft maximal 6,8 Teraelektronenvolt (10¹² eV). Die Studie wird im Fachmagazin Astrophysical Journal erscheinen und kann hier als PDF aufgerufen werden.