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Florian Schuppan

• Whether the gamma rays seen toward supernova remnants are caused by electrons or high-energy protons - neither of them directly observable - is very difficult to tell from gamma detections only. A correlation study might help distinguishing these scenarios for supernova remnants with a nearby molecular cloud: The latter acts as a detector for the particles. Low-energy protons accelerated by the supernova remnant are very efficient in ionizing the interior of the cloud, whereas electrons do not penetrate the cloud deep enough. Therefore, if prominent ionization features are observed in spatial correlation with gamma rays toward the molecular cloud, this would be a hint at protons as origin of the gamma rays. Ionization by X-rays needs to be ruled out as competing ionization process. The ionization rate as a function of penetration depth into the cloud caused by cosmic ray protons is calculated analytically via a transport equation and compared with X-rays-induced ionization.
• Ob die beobachtete Gammastrahlung von Supernovaüberresten durch Protonen oder Elektronen der kosmischen Strahlung verursacht wird, ist bislang ungeklärt, da die resultierenden Gammaspektren sehr ähnlich sind. Eine Korrelationsstudie könnte diese Frage beantworten: Wenn eine Molekülwolke in der Nähe des Supernovaüberrestes ist, kann diese als Detektor für die Teilchen fungieren. Elektronen können nicht tief in die Wolke eindringen, Protonen dagegen schon. Letztere ionisieren die Wolke in ihrem Inneren, was beobachtbare Auswirkungen auf die Chemie in der Wolke hat, die nicht durch Elektronen erklärt werden kann. Als einzig konkurrierender Prozess muss Photoionisation ausgeschlossen werden, da auch Röntgenstrahlung tief in die Wolke eindringen kann. Die Ionisationsrate als Funktion der Eindringtiefe in die Wolke durch Protonen wird mittels einer Transportgleichung analytisch berechnet, und mit Photoionisation verglichen, um prüfbare Vorhersagen zu machen.