Nicht alles, was vom Himmel kommt, ist gut, aber oft ist es gewaltig. So dürfte der österreichische Physiker Viktor Hess nicht schlecht gestaunt haben, als er 1912 die kosmische Strahlung entdeckte. Aus den Tiefen des Weltalls prasseln ständig diese größtenteils geladenen Teilchen auf die Erdatmosphäre ein, wo sie mit den Luftmolekülen zusammenstoßen. Manche haben aber so viel Energie, dass sie es bis zum Boden schaffen. Treffen sie dort auf das Erbmaterial biologischer Zellen, können sie die DNA verändern. Auf diese Weise hat die Strahlung vermutlich seit Jahrmilliarden immer wieder die Evolution angestoßen und damit die Entwicklung des Lebens insgesamt gefördert. Für viele der bestrahlten Lebewesen war die Begegnung allerdings wenig erfreulich, denn ein verändertes Erbmaterial kann auch Krebs oder andere schwere Schäden hervorrufen. Heute zählt die kosmische Strahlung darum zu einem der Langzeitrisiken bei Flügen in großer Höhe. Bei dieser Bedeutung ist es kein Wunder, dass Hess 1936 für seine Entdeckung den Nobelpreis erhielt.

War die kosmische Strahlung somit seit langem bekannt, wusste jedoch niemand, wo eigentlich ihr Ursprung lag. Die Teilchen kommen aus allen Himmelsrichtungen. Da sie elektrisch geladen sind, werden sie von den vielen magnetischen Feldern im interstellaren Raum abgelenkt, sodass es unmöglich ist, ihren Weg zurückzuverfolgen. Darum konzentrieren Astronomen sich auf die elektrisch neutralen Anteile, wie die extrem energiereiche Gammastrahlung. Allerdings setzt deren Beobachtung empfindliche Sensoren und eine weit entwickelte Technik voraus, weshalb die Gamma-Astronomie erst vor etwas mehr als zwei Jahrzehnten auf die Bühne der wissenschaftlichen Forschung getreten ist.

Anders als optische Fernrohre registrieren die Teleskope der Gamma-Astronomen die Strahlung nicht direkt. Stattdessen beobachten sie das Ergebnis einer Kaskade von Wechselwirkungen: Tritt ein hochenergetisches Gamma-Teilchen in die Atmosphäre, kann es mit seiner Energie spontan Elektronen und Positronen entstehen lassen, die sich in der Luft schneller bewegen als das Licht. Dabei verstoßen sie nicht gegen das universelle Tempolimit, denn sie sind ein klein wenig langsamer als Licht es im Vakuum wäre. Aber da die Luft auf Lichtstrahlen ein bisschen bremsend wirkt, verursachen die superschnellen Elektronen und Positronen etwas ähnliches wie einen Überschallknall: Sie polarisieren kurzfristig die Atome und Moleküle der Luft, die daraufhin Licht abstrahlt – das so genannte Cherenkov-Licht.

Jene Lichtblitze fangen schließlich die vier Teleskope auf, die im Khomas-Hochland in Namibia zum H.E.S.S. (High Energy Stereoscopic System) zusammengeschaltet sind. Seit Ende 2003 suchen unter anderem Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Kernphysik mit der Anlage erfolgreich nach den Quellen der kosmischen Strahlung. Nun legt ein internationales Team um Heinrich Völk und Werner Hofmann das erste Bild vor, auf dem die hochenergetische Gammastrahlung diesen Ursprung verrät: Die Überreste eines Sterns, die unter der Bezeichnung RX J1713.7-3946 im Katalog der Supernoven verzeichnet sind, senden in ihrer äußeren Schale die Strahlung aus. Mit den H.E.S.S.-Teleskopen betrachtet nimmt das Objekt im Sternbild Skorpion eine Fläche von doppelter Vollmondgröße ein, mit gewöhnlichen Fernrohren bleibt es hingegen unsichtbar.

Die Ergebnisse der Max-Planck-Forscher passen gut zu Messungen des Satelliten Rosat, der den Supernova-Rest bereits im Röntgenlicht untersucht hat. Offenbar werden bei der Explosion eines Sterns geladene Teilchen auf so hohe Geschwindigkeiten beschleunigt, dass sie energiereiche Strahlung mit einem weiten Spektrum aussenden. Wie genau das geschieht, wollen die Wissenschaftler in weiteren Untersuchungen herausfinden. Denn auch die Arbeit an blitzschnellen Teilchen braucht ein wenig Zeit.