Wetenschappers hebben een niet-geïdentificeerde bron ontdekt van hoogenergetische kosmische stralen die de aarde vanuit de ruimte bombarderen. "Dit is een grote ontdekking", zegt John Wefel van de Louisiana State University en hoofdonderzoeker voor ATIC, Advanced Thin Ionization Calorimeter, een door NASA gefinancierd ballongebaseerd instrument hoog boven Antarctica. "Het is voor het eerst dat we een afzonderlijke bron van versnelde kosmische straling zien die opvalt ten opzichte van de algemene galactische achtergrond."
De nieuwe resultaten tonen een onverwacht overschot aan kosmische-straalelektronen bij zeer hoge energie - 300-800 miljard elektronvolt - dat afkomstig moet zijn van een niet eerder geïdentificeerde bron of van de vernietiging van zeer exotische theoretische deeltjes die worden gebruikt om donkere materie te verklaren.
'Dit overschot aan elektronen kan niet worden verklaard door het standaardmodel van de oorsprong van de kosmische straling', zei Wefel. "Er moet relatief een andere bron bij ons in de buurt zijn die deze extra deeltjes produceert."
Volgens het onderzoek zou deze bron binnen ongeveer 3.000 lichtjaar van de zon moeten zijn. Het kan een exotisch object zijn zoals een pulsar, mini-quasar, supernova-overblijfsel of een zwart gat met tussenliggende massa.
"Kosmische-straalelektronen verliezen energie tijdens hun reis door de melkweg", zegt Jim Adams, ATIC-onderzoeksleider bij NASA's Marshall Space Flight Center in Huntsville, Ala. "Deze verliezen nemen toe met de energie van de elektronen. Bij de energieën die door ons instrument worden gemeten, onderdrukken deze energieverliezen de stroom van deeltjes van verre bronnen, wat helpt om nabijgelegen bronnen op te laten vallen. ”
De wetenschappers wijzen er echter op dat er weinig van dergelijke objecten in de buurt van ons zonnestelsel zijn.
"Deze resultaten kunnen de eerste indicatie zijn van een zeer interessant object in de buurt van ons zonnestelsel dat wacht om door andere instrumenten te worden bestudeerd," zei Wefel.
Een alternatieve verklaring is dat het overschot aan hoogenergetische elektronen het gevolg kan zijn van de vernietiging van zeer exotische deeltjes die worden aangedragen om donkere materie te verklaren. Wetenschappers hebben de afgelopen decennia geleerd dat het soort materiaal waaruit het universum om ons heen bestaat slechts ongeveer vijf procent van de massasamenstelling uitmaakt. Bijna 70 procent van het universum bestaat uit donkere energie (zo genoemd omdat de aard onbekend is). De resterende 25 procent van de massa werkt net als gewone materie zwaartekracht, maar doet weinig anders, dus het is normaal gesproken niet zichtbaar.
De aard van donkere materie wordt niet begrepen, maar verschillende theorieën die beschrijven hoe de zwaartekracht werkt op zeer kleine kwantumafstanden voorspellen exotische deeltjes die goede kandidaten voor donkere materie zouden kunnen zijn.
"De vernietiging van deze exotische deeltjes met elkaar zou normale deeltjes opleveren, zoals elektronen, positronen, protonen en antiprotonen die door wetenschappers kunnen worden waargenomen", zegt Eun-Suk Seo, ATIC-leider aan de Universiteit van Maryland, College Park.
Het ATIC-experiment van 4300 pond wordt naar een hoogte van ongeveer 124.000 voet boven Antarctica gebracht met een met helium gevulde ballon die ongeveer zo groot is als het interieur van de New Orleans Superdome. Het doel van het project is het bestuderen van kosmische straling die anders in de atmosfeer zou worden opgenomen.
Onderzoekers van ATIC publiceerden de resultaten in het nummer van 20 november van het tijdschrift Nature.
Bronnen: NASA, [beveiligd via e-mail]
