Gisteren werd een nieuwe hemelkaart gepubliceerd. Het is de eerste kaart die gebaseerd is op gegevens van de High Altitude Water Cherenkov (HAWC) sterrenwacht in Mexico. De hemelkaart toont flikkerende zwarte gaten, pulsars, supernovaresten en andere bijzondere kosmische verschijnselen.
‘Nooit eerder hebben we zo diep kunnen kijken in zo’n groot deel van de hemel. Bovendien zijn zulke energierijke fotonen nog niet eerder gemeten’, zegt Brenda Dingus van het Los Almos National Laboratory, New Mexico, een van de deelnemende onderzoeksinstituten. Dingus presenteerde de kaart tijdens een bijeenkomst van de American Physical Society in Salt Lake City, Utah.
De sterrenwacht boven op een berg in Mexico is inmiddels een klein jaar in gebruik. Met de telescoop registreren onderzoekers gammastraling met de allerhoogste energie, tussen de 0,1 en 100 tera-elektronvolt (TeV). Om je een idee te geven: dat is 7 keer groter dan de straling die vrijkomt in de deeltjesversneller in Genève. Tot nu toe heeft de Mexicaanse telescoop fotonen kunnen detecteren van maximaal 60 TeV.
‘Als we iets buitenaards ontmoeten, dan is het een machine’
Oude sterren en pril leven – dat zijn de onderwerpen waar het hart van sterrenkundige Leen Decin harder van gaat kloppen.
‘De sterrenkijker lijkt dan ook niet op telescopen zoals de meeste mensen die kennen’, vertelt Dingus. De detector bestaat uit 300 watertanks, elk gevuld met 200.000 liter water. Wanneer hoogenergetische deeltjes het water bereiken, zenden ze blauw licht uit, ook wel tsjerenkovstraling genoemd. Met behulp van die straling reconstrueren de onderzoekers de deeltjes die het licht veroorzaakten.
Nevel
De telescoop detecteert niet de extreem hoogenergetische fotonen zelf. Die worden door de dampkring tegengehouden. Gelukkig maar, want straling met zoveel energie kan onze weefsels beschadigen. In plaats daarvan meet de detector de nevel van secundaire deeltjes. Die nevel, ook wel een air shower genoemd, wordt gegenereerd wanneer gammastraling de atmosfeer raakt.
‘Onze telescoop registreert elke seconde zo’n 20.000 neveldeeltjes’, aldus Dingus.
De watertelescoop heeft straling gemeten afkomstig uit 40 verschillende bronnen van gammastraling. Tien van die bronnen zijn niet eerder gedetecteerd. Het onderzoeksteam probeert nu uit te zoeken of die nieuwe straling afkomstig kan zijn van kosmische verschijnselen waarvan al eerder straling is gedetecteerd in het spectrum van zichtbaar of infrarood licht.
‘Zo hebben we gammastraling ontdekt die afkomstig kan zijn van een supernovarest’, vertelt Michelle Hui van het Nasa Marchall Spaceflight Center in Huntsville, Alabama. Ook dat instituut werkte mee dat aan de hemelkaart. Wanneer zware sterren exploderen, een fenomeen bekend als supernova, komt een stofwolk vrij die de supernovarest wordt genoemd. Deeltjes in die wolk worden versneld door de schokgolven van de explosie tot ze een extreem hoge energie hebben en gammastraling uitstralen.
Ook registreerde de telescoop een al bekende pulsar op een afstand van 26.000 lichtjaar. Een derde bron van hoogenergetische straling, mogelijk gerelateerd aan de verre supernovarest, wordt momenteel nog geïdentificeerd.
Bovendien kan de watertelescoop gammastraling meten die afkomstig is van sterrenstelsels ver van de Melkweg. Van de oorsprong van die straling is nog minder bekend. Wetenschappers denken dat zwarte gaten in de kern van sterrenstelsels eveneens hoogenergetische fotonen uitstralen, al begrijpen ze nog niet goed hoe die fotonen zoveel energie verwerven kunnen.
Alarm
Omdat de detector continue aanstaat, kan hij de veranderingen in gammastraling met meer betrouwbaarheid meten. Iets meer dan tien dagen geleden signaleerde het HAWC een flikkering in een sterrenstelsel genaamd Markarian 501.
‘Op 5 april zagen we niks, op 6 april werd Markarian superhelder en tegen 8 april was het weer bijna verdwenen’, zegt Robert Lauer van de universiteit van Nieuw Mexico. Meteen alarmeerde het team andere sterrenwachten via het Astronomer’s Telegram Network. Ze riepen wetenschappers op om het sterrenstelsel te volgen op basis van andere uitgezonden golflengten, al heeft dat nog niet tot reacties geleid.
Andere telescopen die zulke hoogenergetische fotonen detecteren, registreren maar een deel van de hemel tegelijk. Dat maakt het onmogelijk om de frequentie van de schitteringen te meten. Met meer onderzoek vanuit de HAWC-sterrenwacht hopen de wetenschappers die frequentie binnen vijf jaar bepaald te hebben. Zo’n vijf tot tien keer per jaar lijkt er geflonker voorbij te komen, zegt Lauer, maar mogelijk verschilt de schitterfrequentie van verschillende sterrenstelsels.
Ook kan de telescoop de straling uit het zwarte gat in het midden van ons sterrenstelsel gaan registreren.
‘We weten van al deze fenomenen al deze dat ze moeten bestaan’, zegt Hui. ‘Wat we nog niet weten, is hoe vaak ze voorbijschitteren.’
Altijd op de hoogte blijven van het laatste wetenschapsnieuws? Meld je nu aan voor de New Scientist nieuwsbrief.
Lees verder: