23 november 2020

Een mysterieuze bron van kosmische stralen

Kosmische stralen. Credit: Simon Swordy (U. Chicago), NASA

Morgen, 20 november 2008 volgens de huiskalender, verschijnt in het vakblad Nature een artikel over een mysterieus object, dichtbij in ons eigen melkwegstelsel, dat de Aarde schijnt te bestoken met hoogenergetische kosmische stralen. Het zou volgens de auteurs zelfs iets te maken kunnen hebben met donkere materie! Met de Advanced Thin Ionization Calorimeter (ATIC), een ballon die op de Zuidpool omhoog wordt gelaten, heeft men een grote hoeveelheid hoogenergetische electronen ontdekt die onze kant uitkomen. Normaal bestaan kosmische stralen uit protonen en ionen, maar een groep sterrenkundigen waaronder John Wefel (Louisiana State University) zag verrassenderwijs veel electronen (zie grafiek hieronder). Wefel maakt een metafoor om deze waarneming met ATIC te duiden: stel je rijdt op een snelweg, die normaal gesproken vol zit met een mix van personenauto’s en vrachtwagens en opeens zie je achter elkaar 70 Lamborgini’s er tussendoor stuiven. Zoiets is de waarneming van die electronen tussen de protonen en ionen. De bron van de electronen moet niet héél ver weg liggen, maximaal op 1 kiloparsec afstand, ruim 3.000 lichtjaar. Men leidt dat af uit de hoeveelheid energie die de electronen hebben. Onderweg verliezen electronen namelijk energie en bij langere afstanden zouden ze minder energie bij aankomst op aarde moeten hebben.

Credit: J. Chang et al.

Jammer genoeg heeft men niet vast kunnen stellen wáár aan de hemel de electronen precies vandaan kwamen. De bron van de electronen zou een nabije pulsar, een mini-quasar of een zwart gat kunnen zijn, maar sommigen speculeren hardop over donkere materie. Op grond van de zogenaamde Kaluza-Klein theorie, die stelt dat er naast de gewone drie ruimtedimensies nog meer verborgen dimensies zijn, denkt men dat donkere materiedeeltjes óók hun eigen antideeltje zijn en dan kunnen annihileren en vervolgens protonen en electronen produceren. Er zijn vele varianten van de KK-theorie, maar in eentje daarvan zou een wolk van donkere materiedeeltjes met een gemiddelde energie van 620 GeV electronen kunnen produceren die qua energie lijken op de met ATIC waargenomen electronen. Die wolk is voor ons uiteraard onzichtbaar, want anders zouden we het geen donkere materie meer noemen, maar de verwachting is dat een satelliet zoals Fermi (voorheen GLAST) in staat moet zijn om gammastralen afkomstig van zo’n wolk op te vangen. Fermi krijgt een drukke agenda. Bron: NASA.

Speak Your Mind

*

Deze website gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.