Kosmische Strahlen: Tiefster Wert seit 6 Jahren

 Wenn die Sonnenaktivität steigt, wie jetzt auf dem Weg ins Maximum, sinken die kosmischen Strahlen, die man mit Ballons in der Hochatmosphäre in 30 km Höhe nachweist.

Das nächste Sonnenmaximum wird 2025 erwartet, aber schon jetzt ist der tiefste Wert kosmischer Strahlen seit 6 Jahren erreicht.

Auch die Sonne erzeugt energetische Teilchenstrahlen, aber der Beitrag von Supernovaexplosionen aus den Tiefen des Universums ist wesentlich höher.

Mit der Sonnenaktivität steigt auch das Sonnenmagnetfeld. Das ist der Grund, warum es den geladenen Teilchen der kosmischen Strahlung schwerer fällt, die Erde zu erreichen.

Bei der letzten Messung am 23.7. wurde nun das Minimum erreicht.

Noch sind wir nicht im Maximum der Sonnenaktivität. Mal sehen, wie weit die Strahlung noch sinkt.

credit: Space Weather Ballooning

Es wird enger für die Inflation

 Am Südpol der Erde wird seit längerem die Polarisation der Mikrowellenstrahlung vom Urknallgas untersucht.

Nun sind alle Daten bis 2018 durch die Detektoren BICEP2, BICEP 3 und Keck Array ausgewertet und veröffentlicht worden. Die Daten wurden auf einer Fläche von 500 Quadratgrad bei verschiedenen Mikrowellenfrequenzen erhoben.

Inflation bedeutet, dass zu Beginn unseres Universums der Kosmos von atomarer Größe auf Lichtjahre ausgedehnt wurde. Da dabei auch alle Materie und Energie mitbewegt sind, muss es starke Gravitaitonswellen aus dieser Zeit geben.

Diese können wegen der großen Wellenlängen bisher noch nicht direkt untersucht werden.

Aber sie haben Einfluss auf die Verteilung des Urknallgases und damit auf die Polarisation der  3K- Strahlung. 

Die Auswertungen schließen einige, leider sehr populäre, Inflationsszenarien aus, ebenso die Inflationsmodell, die aus der Stringtheorie kommen.

Die Polarisationsstrukturen werden durch das Standardmodell der kalten Dunklen Materie mit Dunkler Energie, Überlagerungen von Staub und Rauschen beschrieben.

Die E-Modes entstehen durch Streuung des Lichtes an Elektronen. Für die  B-Modes, die besonders durch Einwirkungen von Staub verändert werden, gibt es zwei Möglichkeiten: Es sind E-Modes, verändert durch die Einwirkung von Gravitationslinsen oder sie sind durch Gravitationswellenmuster entstanden. 

Das alles muss durch die Modellbildung auseinandergehalten werden...

Zur Inflation: Mit der schlagartige Vergrößerung des Kosmos zu Beginn könnte man viele Eigenschaften unseres Universums sehr gut und sehr einfach erklären. Damit es aber zu einer Theorie wird, müssen Auswirkungen einer Inflation beobachtet werden.

Das kopernikanische Weltbild hat auch, wie die Epizykel, die Planetenbewegung am Himmel erklärt. Aber erst beobachtete Effekte wie die Verschiebung der Sternpositionen durch den Umlauf der Erde haben der kopernikanischen Vorstellung zur bestätigten Theorie verholfen.

Die Inflation ist nicht der Urknall. Unter Urknall versteht man lediglich die Entwicklung des Kosmos aus einem heißen, kleinen Anfangszustand. Diese Vorstellung ist durch zahlreiche Beobachtungen sehr gut bestätigt. Aber Inflation könnte ein Teil des Urknallprozesses sein.

Harvard University

BICEP Teleskope rechts, credit: Donenfeld

Links: E-modes mit Rauschen und CDM, rechts: B-Modes mit Polarisaiton durch Staub, BICEP/Keck Coll.

Die Strahlenbelastung geht zurück

 Im Sonnenfleckenminimum ist das Sonnenmagnetfeld am schwächsten und deswegen können kosmische Strahlen nahezu ungehindert zur Erde vordringen. Dort dienen sie ev. nicht nur als Keime für Wolken, sondern erzeugen auch sekundäre Strahlungen, die man am Erdboden und in der Atmosphäre messen kann.

Eine Gruppe von Oberstufenschüler/innen aus Kalifornien startet seit Jahren regelmäßig Stratosphärenballons und misst regelmäßig die Stärke der kosmischen Strahlung in der Stratosphäre.

Sie nennen sich "Earth to Sky Calculus" und sind über facebook gut zu finden.

Ihre aktuelle Messkurve zeigt deutlich den Anstieg bis zum Minimum und den nun erfolgter leichten Rückgang der kosmischen Strahlung, da uns das sich stärkende Sonnenmagnetfeld wieder besser schützt.

Ein Risiko weniger bei Langstreckenflügen....

 

Stichwort 5: Knie und Fußgelenk

 Keine Angst, wir sind nicht auf einer orthopädischen Seite...

Mit knee (Knie) und ankle (Gelenk) bezeichnet man Strukturen in der Verteilung der hochenergetischen Strahlung aus dem Kosmos. Mit Strahlung sind hier hochenergetische Protonen und Elektronen gemeint.

Nach Beatty, Matthews, Wakely, Review of Particle Physics 2018

Bei niedrigen Energien (im Bild weit links außen, unter 1 Protonenmasse) kommen etwa 2000 Teilchen/(m²*sec) an, hauptsächlich aus dem Sonnenwind gespeist.

 Bei den im Diagramm untersuchten hohen Energien sind es nur 1 Teilchen/(km²*Jahr). An zwei Stellen sinkt die Häufigkeit deutlich (die Häufigkeitsskala ist logarithmisch), das sind Knie 1 und Knie 2. Vor dem Abbruch bei extrem hohen Energien um weitere 2 Größenordnungen gibt es ein Plateau, was der Kurve den Anblick eines Gelenkes mit herabhängendem Fuß verleiht.

Das erste Knie kommt vermutlich dadurch zustande, dass die energetisch höhere Strahlung rechts vom Knie nicht mehr aus unserer Galaxis und damit nicht aus unserer Zeit  stammt. Die Strahlung links vom Knie wird wohl innerhalb unserer Galaxis durch Supernovae beschleunigt.

Was beim Ankle passiert, ist gänzlich unbekannt.