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Neue Computersimulation hilft bei der Suche nach dem Ursprung der kosmischen Strahlung

Die farbigen Linien zeigen, wie kosmische Strahlung von Magnetfeldern abgelenkt wird. Die geraden weißen Linien repräsentieren ein breitbandiges Magnetfeld. Zusätzlich wirken hier nicht dargestellte Magnetfelder kleiner Größe auf Teilchenbahnen (farbige Linien). Bildnachweis: RUB, Dr. Lukas Merten

Durch die Simulation der Übertragung kosmischer Strahlung mit einem neuen Computerprogramm hoffen internationale Wissenschaftler, die Quellen dieser Atomfragmente aufzudecken.

Der Ursprung der kosmischen Strahlung wurde 1912 entdeckt und entzieht sich Wissenschaftlern weiterhin.

Kosmische Strahlen sind Atomfragmente, die von außerhalb unseres Sonnensystems auf die Erde niederprasseln. Da viele glauben, dass ihre Ursprünge mit Supernovae zusammenhängen, gelten Computermodelle als Schlüssel zum endgültigen Verständnis dieser fragmentierten Strahlen.

Ein Forscherteam der Ruhr-Universität Bochum (RUB) hat seine neue Forschung mit dieser Software im Journal of Cosmology and Astroarticle Physics veröffentlicht.

Partikelflugbahn

Forscher beschreiben, wie Ihr Programm namens „CRPropa“ Es verfolgt die Wege der Teilchen von ihrer Entstehung bis zu ihrer Ankunft auf der Erde. „Auch die Wechselwirkung von Teilchen mit Materie und Photonenfeldern im Universum können wir vollständig aufklären“, sagt Julien Dörner, Doktorand an der RUB.

Diese neue Software ist in der Lage, nicht nur die Ausbreitung kosmischer Strahlung zu simulieren, sondern auch die Signale von Neutrinos und Gammastrahlen, die durch Wechselwirkungen mit kosmischer Strahlung erzeugt werden.

„Anders als kosmische Strahlung können diese gesendeten Teilchen direkt von ihren Quellen aus beobachtet werden, da sie auf geradem Weg zur Erde kommen“, erklärt Dr. Patrick Richerzer, Postdoktorand an der RUB. „Wir können die Software auch verwenden, um diese Signaturen von Neutrinos und Gammastrahlen von entfernten Galaxien wie Starbursts oder aktiven Galaxien vorherzusagen.“

Machen Sie Schritte, um das Universum zu verstehen

Das angebotene Simulationsprogramm ist derzeit das umfassendste und wird das wissenschaftliche Verständnis des Weltraums und des Universums weiter verbessern.

„Wir können in Simulationen neue Energiebänder erforschen, die mit der bisher verfügbaren Software nicht so detailliert erfasst werden können“, sagt Professor Karl-Heinz Kambert von der Bergischen Universität Wuppertal.

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„Wichtig ist, dass wir ein theoretisches Modell entwickeln können, das den Übergang von kosmischer Strahlung von unserer Galaxie zu einem Teil entfernter Galaxien beschreibt, und es mit den Beobachtungen vergleichen.“

Eine kosmische Ansicht inmitten einer Gruppe von Galaxien
Eine kosmische Landschaft im Zentrum eines Galaxienhaufens © X-ray: NASA/CXC/SAO/S.Randall et al. Optisch: SDSS

Verwenden Sie theoretische Berechnungen, um experimentelle Daten zu interpretieren

„CRPropa wird maßgeblich zum Verständnis der Quelle der kosmischen Strahlung beitragen“, profitiert von einer internationalen Zusammenarbeit von 17 Forschern aus Deutschland, Spanien, den Niederlanden, Italien, Kroatien, England und Österreich, sagte SFB-Sprecherin Professorin Julia Teos von der RUB.

Das Projekt wurde im Rahmen des Sonderforschungsbereichs (SFB) 1491 Wechselwirkung kosmischer Materie durchgeführt und von gefördert Deutsche Forschungsgemeinschaft.

Professor Tjus erklärte: „Die Veröffentlichung ist ein wichtiger Schritt hin zu einer quantitativen Beschreibung der Übertragung und Wechselwirkung kosmischer Strahlung in drei Dimensionen. Schließlich benötigen wir theoretische Berechnungen, um uns bei der Interpretation der Vielzahl von Daten zu helfen, die wir von den verschiedenen Beobachtungsinstrumenten erhalten das Weltall.“

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