Auf dem Gebiet der Hochenergieastrophysik arbeiten am MPIK Experimentatoren mit Erfahrung in der Teilchenphysik eng mit mehr theoretisch orientierten Astrophysikern zusammen. Mit dem High-Energy Stereoscopic System H.E.S.S. beobachten sie höchst­energetische (VHE) Gammastrahlen aus dem Kosmos, um damit nicht-thermische Phänomene im Universum zu studieren, und erforschen die Beschleunigungsmechanismen in den kosmischen Quellen hochenergetischer Teilchen. Anders als die elektromagnetische Strahlung in den meisten anderen Wellenlängenbereichen können Teilchen im VHE-Bereich nicht thermisch erzeugt werden; nur im Urknall waren die Temperaturen kurzzeitig hoch genug. Man geht davon aus, dass stattdessen kollektive nicht-thermische Mechanismen für die Beschleunigung verantwortlich sind: Geladene Teilchen gewinnen zunehmend Energie, indem sie immer wieder in die Schockfront gigantischer Schockwellen von Supernovaexplosionen oder in die Plasmajets aus der unmittelbaren Umgebung Schwarzer Löcher in den Zentren aktiver Galaxien zurück diffundieren. Am Institut wird daran gearbeitet, die Vorgänge in den unterschiedlichen Typen von kosmischen Beschleunigern zu modellieren und theoretisch zu beschreiben.

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