12 december 2017

Wat veroorzaakt de door DAMPE waargenomen ‘knie’ bij 0,9 TeV?

Met de op 17 december 2015 gelanceerde Chinese Dark Matter Particle Explorer satellite (DAMPE of “Wukong” zoals ze ‘m in China zelf noemen) worden vanaf 500 km boven het aardoppervlak continu elektronen en positronen gemeten, negatief geladen deeltjes en hun antideeltjes, die positief geladen zijn. Van de eerste 530 dagen van z’n periode van onderzoek, dat duurde tot 8 juni van dit jaar, zijn deze week in Nature de resultaten bekend gemaakt – hier de gratis versie van het artikel. In die periode heeft DAMPE maar liefst 2,8 miljard deeltjes waargenomen, waarvan 1,5 miljoen elektronen en positronen met een energie van meer dan 25 GeV, afkomstig uit andere delen van het heelal. De paren e-e+ worden al jaren waargenomen, onder andere door satellieten zoals Fermi en PAMELA, door instrumenten verbonden aan het ISS zoals AMS-02 en CALET en door instrumenten op aarde, zoals HESS in Namibië. Al die waarnemingen zijn erop gericht de bron van die e-e+ paren te vinden, datgene wat die paren veroorzaakt en waarover de meningen van de sterrenkundigen uiteen lopen. Er zijn sterrenkundigen die denken dat pulsars de bron van de e-e+ paren zijn, snel roterende neutronensterren, wiens smalle bundel radiostraling naar de aarde is gericht. Anderen denken dat annihilerende deeltjes donkere materie de bron zijn van de e-e+ paren.

Voorstelling van de Chinese DAMPE satelliet (Credit: DPNC).

De grafiek bovenaan geeft de door DAMPE gemeten resultaten weer, de flux aan elektronen met energieën tussen 25 GeV en 4,6 TeV – de rode stippen zijn van DAMPE, de resulaten van andere instrumenten zijn ook weergegeven. Wat goed te zien is dat is dat er bij 0,9 TeV een zogeheten “spectral break”, ook wel genoemd een “knie”, te zien is, een abrupte daling van het aantal gemeten elektronen boven die energiewaarde. Die knie was eerder ook al door HESS gevonden en hiermee wordt met een heel hoge statistische betrouwbaarheid van maar liefst 6,6 sigma het bestaan ervan  bevestigd (bij zo’n betrouwbaarheid is de kans dat de gemeten knie in werkelijkheid ruis is kleiner dan 1 / 10000000000). De vraag is nu welk van de twee mogelijke bronnen met die ‘energy cut-off’ bij 0,9 TeV wordt bevestigd, welke bron vanaf 0,9 TeV opeens minder elektronen produceert. Die vraag kan op dit moment nog niet worden beantwoord, daarvoor zijn er nog onvoldoende gegevens beschikbaar om een oordeel te vellen. Het zou kunnen dat er tussen 1 en 2 TeV nog meer spectrale structuren zijn, bijzondere gebieden zoals de knie bij 0,9 TeV. De bedoeling is dat DAMPE in totaal zo’n vijf jaar gaat waarnemen, dus we hebben nog 3,5 waarneemjaar voor de boeg. Hopelijk weten we dan wat de uiteindelijke bron is. Bron: Eurekalert.

Reacties

  1. Het eerste dat opvalt, is dat de veronderstelde “knie”zich daar bevindt waar de errorbars aanzienlijk groter worden.
    Het tweede dat mij opvalt, is dat AMS-02 óok een knietje waarneemt bij ong. 150 Gev.
    Enige voorzichtigheid is hier op zijn plaats, zeker omdat de energie-as een logaritmische schaalverdeling lijkt te hebben

  2. Die interstellaire geladen deeltjes moeten zich eerst nog door 2 lagen van Allen gordels worstelen bestaande uit elektronen, protonen en antiprotonen waarmee ze tot bijna de lichtsnelheid kunnen worden versneld, zo lees ik. Die vondst is dus niet simpel op te lossen denk ik.
    https://www.ninefornews.nl/er-hangt-een-kolossale-kosmische-versneller-boven-de-aarde/
    Ik doe er nog gratis een pulsar theorie bij die maar tot enkele GeV emissie komt ????
    http://inspirehep.net/record/1215997?ln=en

Laat wat van je horen

*