“Wat is er in hemelsnaam aan de hand?”: ontdekking krachtigste kosmische straal sinds ‘Oh-My-God-deeltje’ verbaast wetenschappers

KIJK. Ontdekking krachtigste kosmische straal sinds ‘Oh-My-God-deeltje’ verbaast wetenschappers

Wetenschappers hebben een verbazingwekkende ontdekking met de wereld gedeeld in een nieuwe publicatie in het toonaangevende wetenschappelijke tijdschrift Science. Op 27 mei 2021 namen zij met het Telescope Array-observatorium in Utah waar hoe onze atmosfeer reageerde op een deeltje vanuit de ruimte. Dit observatorium is gespecialiseerd in het observeren van kosmische straling en bestaat uit 507 detectoren, elk zo groot als een pingpongtafel. Samen bestrijken ze een uitgestrekt gebied van maar liefst 700 km².

Het ging hier weliswaar om een deeltje met een extreem hoog energieniveau van meer dan 240 exa-elektronvolt (EeV). Dat is 244,000,000,000,000,000,000 elektronvolt. Ter vergelijking, de gemiddelde energie van een elektron in het noorderlicht is ‘maar’ 40,000 elektronvolt. Het deeltje bevat zelfs nog miljoenen keer meer energie dan de deeltjes die wij kunnen creëren in de krachtigste deeltjesversneller ooit gebouwd, de Large Hadron Collider. Dit energierijke deeltje kreeg de naam ‘Amaterasu’. Dit is een verwijzing naar een zonnegodin uit de Japanse mythologie. Maar het is niet het meest energierijke deeltje ooit. Die eer gaat nog steeds naar het Oh-My-God-deeltje uit 1981 met 320 EeV. Eerst wou men dit het ‘WTF-deeltje’ noemen, maar achteraf kwam ingenieur John Walker met ‘Oh My God’ op de proppen, een verwijzing naar de bijnaam “het God-deeltje” van higgsboson.

_{Lees verder onder de afbeelding}

Kosmische straling waarnemen met deze hoeveelheid energie is dus een zeldzame gebeurtenis. Zo zeldzaam dat de astronomen die de ontdekking deden eerst dachten dat er gewoon iets mis was met de detectoren, vertelt Toshihiro Fujii van Osaka Metropolitan University. “Toen ik besefte hoe hoog het energieniveau was van deze kosmische straling dacht ik dat dit een vergissing moest zijn. In de afgelopen 3 decennia hebben we immers nog nooit zo'n energierijk deeltje waargenomen.”

Dat dit een uitzonderlijke waarneming is, bevestigt ook John Matthews van de University of Utah. “Het regent continu geladen deeltjes op aarde. Elke seconde vliegt er een door jouw handpalm wanneer je jouw hand uitsteekt. Maar die hebben allemaal een lage energie. Eentje met hoge energie, dat is er een per eeuw op een vierkante kilometer. De kans dat er zo een door jouw hand vliegt is dus zeer klein.”

Er is ook een mysterieus tintje aan dit hele verhaal. Want wetenschappers hebben geen flauw idee van welke bron deze kosmische straling afkomstig is. Het deeltje lijkt te komen vanuit een regio genaamd ‘The Local Void’. Dat is een leeg gebied dat grenst aan onze Melkweg. Bizar volgens de astronomen, want je hebt een bron nodig die enorme hoeveelheden energie bevat, zelfs een exploderende ster is niet krachtig genoeg, en die is daar nergens te bespeuren.

“Als je het traject van dit nieuwe deeltje en het Oh-My-God-deeltje volgt in de ruimte, dan komt je niets tegen met een energieniveau dat groot genoeg is om deze straling richting de aarde te sturen”, legt John Matthews uit. “Normaal zou je zonder problemen naar de hemel moeten kunnen kijken en zeggen ‘dat daar is de bron’. Dat we dit niet kunnen is het grote mysterie dat deze deeltjes omhult waardoor je denkt: wat is er in hemelsnaam gaande?”

_{Lees verder onder de afbeelding}

“Het kunnen afwijkingen zijn in de structuur van ruimtetijd, kosmische snaren die botsen, … . Ik ben nu maar willekeurig zotte ideeën van wetenschappers aan het opsommen”, zegt John Belz van de University of Utah. “Er is momenteel gewoon geen logische conventionele verklaring voor wat we ontdekt hebben.” Ook Toshihiro Fujii oppert enkele hypotheses: “Misschien is het deeltje wel afkomstig van een gammastraal of een supermassief zwart gat in het centrum van een sterrenstelsel. Of misschien moeten we eerder kijken naar de afbraak van donkere materie of een zelfs nieuwe deeltje waarvan de natuurkundige eigenschappen niet passen binnen ons Standaard Model.”

Volgens de astronomen is er dus waarschijnlijk een onbekende bron ergens in The Local Void of is onze kennis over de fysica van dit soort deeltjes gewoonweg ontoereikend. Verder onderzoek zal dit moeten uitwijzen. Ze hopen dan ook dat het Amaterasu-deeltje hen nu nieuwe inzichten zal verschaffen in kosmische straling met een hoge energie en waar het vandaan komt.

LEES OOK:

Belgische wetenschappers ontdekken waterdamp, zwaveldioxide én zandwolken op exoplaneet: “We kijken nu anders naar evolutie van planeten”

KIJK. Belgische astronaut Raphaël Liégeois oefent voor het eerst ruimtewandeling

“Dit maak je maar een keer om de 10.000 jaar mee”: exploderende ster trof aarde met ‘gammaflits’ en verstoorde zo ionosfeer