20 september 2020

Overschot positronen lijkt niet van pulsars afkomstig. Mmmmmm, dan toch van donkere materie?

De HAWC detector in Mexico. Credit: Jordan A Goodman

We blijven even in de sferen van donkere materie, na m’n eerdere blog vanochtend over het verband tussen donkere materie en het verdwijnen van de dinosurussen 65 miljoen jaar geleden. Al sinds de waarnemingen met de Italiaans-Russische PAMELA satelliet wordt er gespeculeerd over het waargenomen overschot aan positronen in de kosmische straling, een overschot van deze antideeltjes van de elektronen, dat mogelijk als bron annihilerende deeltjes donkere materie heeft – lees m’n blog van bijna tien jaar geleden er gerust nog eens op na. Sinds die eerste waarnemingen van het positron-overschot (dat daarna ook is waargenomen door de satelliet Fermi en door het AMS-02 apparaat aan boord van het ISS – zie de afbeelding hieronder) zijn er twee ‘kampen’ voor de verklaring van het overschot: de eerste is wat de PAMELA wetenschappers denken: in het centrum van de Melkweg is er zoveel donkere materie, dat de deeltjes daarvan (áls die bestaan) annihileren en dan zijn die positronen een vervalproduct daarvan. Het tweede kamp is minder exotisch: die denken dat de flux aan positronen afkomstig is van pulsars, snel ronddraaiende, compacte neutronensterren, wiens bundel radiostraling naar de aarde is gericht.

Credit: AMS- and PAMELA-collaborations, NASA.

De wijzer heeft afgelopen jaren heen en weer geslingerd tussen die twee kampen wie het bij het rechte eind heeft en de laatste slinger lijkt in het voordeel uit te pakken van het eerste kamp, dat donkere materie als bron ziet. Met de High Altitude Water Cherenkov Gamma-Ray Observatory (HAWC) in Mexico hebben ze namelijk de twee pulsars bestudeerd, die vanwege hun leeftijd én nabijheid bij de aarde het meest in aanmerking komen om zo’n positronenstroom onze kant uit te sturen, de pulsars genaamd Geminga en PSR B0656+14 (zie afbeelding hieronder).

De HAWC kaart van de regio’s rondom Geminga (815 lichtjaar ver weg in het sterrenbeeld Tweelingen) en PSR B0656+14 (940 lichtjaar ver weg). Credit: John Pretz.

Met HAWC kijken ze naar de deeltjesregens (‘cascades’) die ontstaan wanneer hoogenergetische gammastraling uit de ruimte de aardatmosfeer binnendringt.  Nu blijkt uit de waarnemingen – vervat in dit vakartikel, gepubliceerd in Science – dat die twee pulsars omgeven zijn door een uitgebreide en mistige wolk die positronen afremt. Er ontsnappen uiteindelijk wel wat positronen, maar dat zijn er te weinig om het waargenomen positronenoverschot bij de aarde te kunnen verklaren. Dat betekent niet dat nu vast staat dat het overschot echt door donkere materie wordt veroorzaakt. Het zou nog kunnen dat we nog niet precies begrijpen hoe pulsars positronen produceren, zoals de sterrenkundige Dan Hooper (Universiteit van Chicago) en enkele mede-auteurs van het genoemde vakartikel denken. Wordt dus vast en zeker vervolgd. Bron: Physics World.

Comments

  1. Nu zijn pulsars natuurlijk niet de enige bronnen van Gamma straling waaruit die positronen ontstaan.
    https://www.space.com/9497-huge-bubbles-milky-heart-signal-black-hole-eruption.html

  2. Uit 2 gamma fotonen kan een elektron en een positron ontstaan, en omgekeerd ook.
    https://nl.wikipedia.org/wiki/Positronannihilatie
    De vraag is hoeveel röntgen en hoeveel gamma er in die bubbels zit, erg veel denk ik dan als ik het plaatje zie.

    • Andersom ook? Dus annihilerende fotonen kunnen paren elektronen en positronen opleveren? Op die wiki zie ik alleen het proces beschreven van annihilerende elektronen en positronen.

  3. Deze link is beter over paarvorming, de reactie is reversibel.
    https://en.wikipedia.org/wiki/Pair_production
    Grappig dat @Mies over dit onderwerp een tegenovergestelde suggestie vindt van dezelfde Dan Hooper, dat was in 2009. Meten is weten 🙂

Speak Your Mind

*

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

%d bloggers liken dit: