Es ist eines der großen Rätsel der modernen Astrophysik: Woher stammen die energiereichsten Teilchen der kosmischen Strahlung?

Irvine (USA)/Adelaide (Australien) - Ein amerikanischer und ein australischer Wissenschaftler zeigen nun eine mögliche Lösung auf. Magnetische Kokons, Überreste der Aktivität supermassiver Schwarzer Löcher, könnten demnach den Teilchen auf ihrer Reise durchs All immer wieder Energie zuführen. Das Forscherduo beschreibt das Szenario demnächst im Fachblatt "Monthly Notices of the Royal Astronomical Society".

"Bislang ist unbekannt, ob die kosmischen Strahlungsteilchen mit der höchsten Energie aus unserer Milchstraße oder aus fernen Galaxien stammen", beschreiben Roger Blandford von der University of California und Raymond Protheroe von der University of Adelaide das Dilemma. Die hohe Energie spricht einerseits dafür, dass die Teilchen im Umfeld supermassiver Schwarzer Löcher in den Zentren von Galaxien entstehen. Andererseits würden die Teilchen auf ihrem langen Weg zur Erde dann aber durch die Wechselwirkung mit der kosmischen Hintergrundstrahlung -- dem Strahlungsecho des Urknalls -- viel Energie verlieren. Tatsächlich ist die Energie vieler Teilchen, die von den Detektoren auf der Erde registriert werden, deutlich größer, als es diese Wechselwirkung erlauben würde.

Blandford und Protheroe weisen nun darauf hin, dass es im Kosmos zahlreiche "magnetische Kokons" gibt. Diese Strukturen bleiben überall dort zurück, wo einst die gewaltigen Materiestrahlen von supermassiven Schwarzen Löchern im Zentrum aktiver Galaxien ins All schossen. Versiegt der Zustrom von Materie auf die Schwarzen Löcher, so verschwinden auch die Materiestrahlen, aber die damit verbundenen starken Magnetfelder bleiben noch für lange Zeit zurück. Einige Prozent des Universums sollten, so rechnen Blandford und Protheroe vor, von solchen alten Kokons angefüllt sein.

Und diese Kokons könnten den hochenergetischen Teilchen der kosmischen Strahlung quasi als kosmische Tankstellen dienen. Denn während die Kokons langsam zerfallen, erzeugen sie starke elektrische Felder, von denen die elektrisch geladenen Teilchen beim Durchqueren der Kokons beschleunigt werden können. So können die Teilchen immer wieder den Verlust an Energie wettmachen und die Erde schließlich mit einer Energie erreichen, die eigentlich die Erwartungen übertrifft.