Ich verbrachte das vergangene Wochenende mit dem Rucksack im Rocky Mountain National Park, wo der Nachthimmel triumphierte, obwohl die schneebedeckten Gipfel und die gefährlich nahen Wildtiere schwankten. Ohne Feuer waren die Sterne, einige Planeten und die überraschend helle Milchstraße das einzige Licht, das unseren Weg leitete.
Aber der Nachthimmel ist für das menschliche Auge relativ dunkel. Wenig sichtbares Licht, das sich von Sternen, Nebeln und Galaxien über den Kosmos erstreckt, erreicht tatsächlich die Erde. Der gesamte Nachthimmel, wie er von einem Röntgendetektor gesehen wird, leuchtet jedoch schwach.
Die Ursprünge des sanften Röntgenlichts, das den Himmel durchdringt, sind seit 50 Jahren umstritten. Neue Erkenntnisse zeigen jedoch, dass es sowohl innerhalb als auch außerhalb des Sonnensystems kommt.
Jahrzehntelange Kartierung des Himmels in Röntgenstrahlen mit Energien um 250 Elektronenvolt - etwa das 100-fache der Energie des sichtbaren Lichts - ergab eine weiche Emission über den Himmel. Und Astronomen haben lange nach ihrer Quelle gesucht.
Zunächst schlugen Astronomen eine „lokale heiße Gasblase“ vor, die wahrscheinlich durch eine nahegelegene Supernova-Explosion in den letzten 20 Millionen Jahren entstanden war, um den Röntgenhintergrund zu erklären. Verbesserte Messungen machten zunehmend deutlich, dass sich die Sonne in einer Region befindet, in der interstellares Gas ungewöhnlich spärlich ist.
Die Erklärung der lokalen Blase wurde jedoch in Frage gestellt, als Astronomen erkannten, dass Kometen eine unerwartete Quelle für weiche Röntgenstrahlen waren. Tatsächlich kann dieser als Sonnenwind-Ladungsaustausch bekannte Prozess überall dort stattfinden, wo Atome mit Sonnenwindionen interagieren.
Nach dieser Entdeckung wandten sich die Astronomen dem Sonnensystem zu und fragten sich, ob der Röntgenhintergrund möglicherweise von den ionisierten Partikeln im Sonnenwind erzeugt wird, die mit diffusem interplanetarem Gas kollidieren.
Um das noch offene Rätsel zu lösen, entwickelte ein Team von Astronomen unter der Leitung von Massimilliano Galeazzi von der Universität von Miami ein Röntgeninstrument, mit dem die erforderlichen Messungen durchgeführt werden können.
Galeazzi und Kollegen bauten, testeten, kalibrierten und adaptierten Röntgendetektoren, die ursprünglich von der University of Wisconsin entworfen und in den 1970er Jahren auf Raketen geflogen wurden. Die Mission wurde DXL genannt, für diffuse Röntgenstrahlung aus der lokalen Galaxie.
Am 12. Dezember 2012 startete DXL von der White Sands Missile Range in New Mexico auf einer Rakete der NASA Black Brant IX. Es erreichte eine Gipfelhöhe von 160 Meilen und verbrachte insgesamt fünf Minuten über der Erdatmosphäre.
Die gesammelten Daten zeigen, dass die Emission von der lokalen heißen Blase dominiert wird, wobei höchstens 40 Prozent aus dem Sonnensystem stammen.
"Dies ist eine bedeutende Entdeckung", sagte der Hauptautor Massimiliano Galeazzi von der University of Miami in einer Pressemitteilung. "Insbesondere die Existenz oder Nichtexistenz der lokalen Blase beeinflusst unser Verständnis der Galaxie in der Nähe der Sonne und kann als Grundlage für zukünftige Modelle der Galaxienstruktur verwendet werden."
Es ist jetzt klar, dass das Sonnensystem derzeit eine kleine Wolke kalten interstellaren Gases passiert, während es sich durch die Milchstraße bewegt.
Die neutralen Wasserstoff- und Heliumatome der Wolke strömen mit einer Geschwindigkeit von 90.000 km / h durch das Sonnensystem. Die Wasserstoffatome ionisieren schnell, aber die Heliumatome bewegen sich auf einem Weg, der weitgehend von der Schwerkraft der Sonne bestimmt wird. Dadurch entsteht ein Helium-Fokussierungskegel - eine Brise, die stromabwärts von der Sonne fokussiert wird - mit einer viel größeren Dichte neutraler Atome. Diese kollidieren leicht mit Sonnenwindionen und senden weiche Röntgenstrahlen aus.
Die Bestätigung der lokalen heißen Blase ist eine bedeutende Entwicklung in unserem Verständnis des interstellaren Mediums, das für das Verständnis der Sternentstehung und der Galaxienentwicklung von entscheidender Bedeutung ist.
"Das DXL-Team ist ein außergewöhnliches Beispiel für interdisziplinäre Wissenschaft, in dem Astrophysiker, Planetenwissenschaftler und Heliophysiker zusammenkommen", sagte Co-Autor F. Scott Porter vom Goddard Space Flight Center der NASA. "Es ist ungewöhnlich, aber sehr lohnend, wenn Wissenschaftler mit so unterschiedlichen Interessen zusammenkommen, um so bahnbrechende Ergebnisse zu erzielen."
Das Papier wurde in Nature veröffentlicht.
