Wissenschaftler der Universität Oxford und mehrerer anderer Länder erzeugten erfolgreich einen Plasma-Feuerball im Labor mithilfe des Super-Protonen-Synchrotrons am CERN und führten damit die erste experimentelle Studie zur Stabilität von Blazar-Plasmajets durch. Die Forschungsergebnisse wurden in den *Proceedings of the National Academy of Sciences* veröffentlicht und eröffnen neue Perspektiven für die Erforschung des Ursprungs fehlender Gammastrahlen und verborgener Magnetfelder im Universum.

Das Forschungsteam erzeugte mithilfe eines Super-Protonen-Synchrotrons Elektron-Positron-Paare und injizierte diese in ein ein Meter langes Plasma, um die physikalischen Prozesse von Blazaren im intergalaktischen Raum zu simulieren. Blazazare sind aktive Galaxien, die von supermassereichen Schwarzen Löchern angetrieben werden. Deren ausgestoßene Teilchenstrahlen mit nahezu Lichtgeschwindigkeit erzeugen Billionen von Elektronenvolt an Gammastrahlen. Theoretische Berechnungen sagen voraus, dass diese Strahlen mit dem Hintergrundlicht interagieren und niederenergetische Gammastrahlen erzeugen sollten. Weltraumteleskope konnten diese Signale jedoch bisher nicht nachweisen.

Experimentelle Ergebnisse zeigten, dass sich der Elektron-Positron-Strahl entgegen den theoretischen Erwartungen stabil im Plasma ausbreitete, ohne signifikante Störungen oder selbstgenerierte Magnetfelder. Professor Gianluca Gregory vom Fachbereich Physik der Universität Oxford erklärte: „Unsere Forschung demonstriert, wie Laborexperimente dazu beitragen können, die Lücke zwischen Theorie und Beobachtung zu schließen und so unser Verständnis astrophysikalischer Objekte, die von Satelliten und bodengebundenen Teleskopen beobachtet werden, zu vertiefen.“

Diese Entdeckung stützt die Hypothese, dass im intergalaktischen Raum primordiale Magnetfelder existieren, die sich möglicherweise im frühen Universum gebildet haben. Co-Forscher Professor Bob Bingham merkte an: „Diese Experimente zeigen, wie die Laborastrophysik hochenergetische kosmologische Theorien überprüfen kann. Indem wir die Bedingungen relativistischer Plasmen im Labor nachbilden, können wir die Prozesse messen, die die Entwicklung kosmischer Jets prägen.“

Forscher vermuten, dass die Entstehung von Magnetfeldern im homogenen frühen Universum neue physikalische Mechanismen jenseits des Standardmodells erfordert. Beobachtungen wie das bald fertiggestellte Cherenkov Telescope Array sollen hochauflösende Daten liefern, um diese Theorien weiter zu untermauern. Professor Subir Sakar, einer der beteiligten Forscher, erklärte, dieses innovative Experiment eröffne neue Wege zur Erforschung fundamentaler Fragen des Universums.

Diese Studie bildet extreme kosmische Umgebungen mithilfe von Labormethoden nach und liefert damit wichtige experimentelle Erkenntnisse zum Verständnis des Ausbreitungsmechanismus von Blazar-Plasmajets und des Ursprungs kosmischer Magnetfelder.

Weitere Informationen: Charles D. Arrowsmith et al., „Suppressing dual-beam instabilities in laboratory-simulated blazar double cascades“, *Proceedings of the National Academy of Sciences* (2025). Zeitschrifteninformationen: *Proceedings of the National Academy of Sciences*, arXiv-Preprint.