Herkomst kosmische straling eindelijk bekend
Een langbestaand probleem in de astronomie is eindelijk opgelost. Kosmische straling is afkomstig van ontplofte sterren. De explosies leveren voldoende energie om de hoeveelheid kosmische straling, die de aarde bereikt, te verklaren.
Dat stelt een team sterrenkundigen, onder leiding van Eveline Helder en Jacco Vink van het Astronomisch Instituut Utrecht, vrijdag in het wetenschappelijke tijdschrift Science.Tijdens de Apollo-ruimtevluchten namen astronauten geregeld zeer eigenaardige lichtflitsen waar, die ook zichtbaar bleven als ze hun ogen sloten.
Kosmische straling, bestaande uit hoogenergetische deeltjes, was de oorzaak. Ze zijn afkomstig van buiten het zonnestelsel en bombarderen de atmosfeer van de aarde onophoudelijk. Als de deeltjes de aarde bereiken, hebben ze nog genoeg energie over om de storingen te veroorzaken in elektronische apparatuur.
De straling vanuit de melkweg, het sterrenstelsel waartoe ook de zon behoort, bestaat vooral uit protonen. Deze elektrisch geladen deeltjes razen met bijna de lichtsnelheid voort.
De energie die de protonen heeft versneld, stelt de energie ,die de nog steeds stilliggende Europese deeltjesversneller LHC denkt op te wekken, in de schaduw. „Als een ster ontploft –waarneembaar als supernova– wordt een groot deel van de energie gebruikt om deeltjes te versnellen tot extreem hoge energieniveau’s”, aldus Helder.
Schokgolf
De astronomen gebruikten voor hun onderzoek de overblijfselen van een ster die in het jaar 185 ontploft is. Chinese sterrenkijkers hebben die supernova destijd vastgelegd. Het betreft waarschijnlijk de oudste vermelding van een exploderende ster. Het restant, dat 8200 lichtjaar van de aarde is verwijderd, staat nu bekend als RCW 86.
Het team heeft de temperatuur van het gas naast de bestaande schokgolf van de supernova gemeten, door gebruikt te maken van de Very Large Telescope van de Europese organisatie voor astronomisch onderzoek (ESO).
De snelheid van de schokgolf is bepaald met foto’s van het Chandra X-ray Observatory van de Amerikaanse ruimtevaartorganisatie NASA. De onderzoekers vonden een snelheid tussen 10 en 30 miljoen kilometer per uur. Deze komt overeen met 1 tot 3 procent van de lichtsnelheid.
Rokend geweer
De temperatuur bleek met 30 miljoen graden Celsius aanzienlijk lager te zijn dan de half miljard graden die aanvankelijk werd verwacht, gezien de snelheid van de schokgolf. „De energie die ontbreekt, is de energie die de kosmische straling zijn snelheid geeft”, concludeert Helder.
Lange tijd hebben astronomen aangenomen dat de superversnellers, die deze kosmische straling in de melkweg produceren, uitzettende gebieden van ontplofte sterren zijn. „Onze waarnemingen onthullen de ‘smoking gun’ die dat natuurverschijnsel daadwerkelijk aantoont”, stelt Helder.
Haar collega Jacco Vink vult aan: „Je kunt ook zeggen dat we nu het kaliber van het geweer weten, dat wordt gebruikt om kosmische straling te versnellen tot zijn onvoorstelbaar hoge energieniveau.”