Deze kosmische straal raakte de aarde zo hard dat-ie naar een godin vernoemd is

De aarde is getroffen door een kosmische straal die zo krachtig was dat wetenschappers hun metingen moesten controleren om er zeker van te zijn dat hij echt was. Nu proberen experts de oorsprong ervan te ontdekken, maar er zijn nog geen duidelijke antwoorden. 

Met 240 exa-elektonvolts (EeV) is het de kosmische straal met de tweede hoogste energiemeting allertijden, enkel overtroffen door het toepasselijk genaamde “Oh-my-God-deeltje” dat in 1991 werd ontdekt en een lading van 320 EeV had. Volgens onderzoekers is dat energieniveau equivalent aan vanaf de hoogte van je middel een baksteen op je teen laten vallen. 

Wetenschappers ontdekten de straal in mei 2021 door middel van de Telescope Array – een netwerk van meer dan 500 detectors die in de buurt van het plaatsje Delta in Utah over 700 vierkante kilometer verspreid liggen – en deden afgelopen week verslag over hun vondst in het tijdschrift Science. Wetenschappers staan perplex van de kosmische straal (die ook wel het Amaterasu-deeltje wordt genoemd, vernoemd naar de Japanse zonnegodin) omdat-ie uit een leeg deel van de ruimte lijkt te komen. Als ze de mysteries achter deze en andere kosmische stralen met enorm hoge energieniveaus zouden kunnen ontrafelen, zou het tot een beter begrip van het universum kunnen leiden, en mogelijk ook tot nieuwe velden binnen de natuurwetenschap.

Kosmische stralen zijn eigenlijk enkele deeltjes, nog kleiner dan een atoom, die door de ruimte schieten. Wanneer ze de atmosfeer van de aarde raken, knallen ze stikstofgas en zuurstofgas uit elkaar, waardoor een douche van secundaire deeltjes ontstaat die door detectors kan worden opgepikt. 

Kosmische stralen met het energieniveau van de Amaterasu- of Oh-my-God-deeltjes zijn extreem zeldzaam (er zijn er in totaal iets meer dan 60 gedetecteerd). Andere kosmische stralen, met een veel lager energieniveau, bombarderen de aarde elke seconde en zijn vaak afkomstig van de zon. 

Het kost enorm veel kracht om deze deeltjes te vormen, legt John Matthews, medeauteur van het onderzoek, uit in een interview met Motherboard. De bron moet sterk genoeg zijn om gewone materie tot subatomische deeltjes af te breken en ze met bijna de snelheid van het licht door het het universum te slingeren. 

“Je hebt iets nodig met gigantische elektrische velden en gigantische magnetische velden, en het moet echt enorm groot zijn. Het aantal objecten dat daaraan voldoet is vrij klein, volgens de theorie,” zegt Matthews, die natuurkunde en sterrenkunde doceert aan de University of Utah. 

Natuurkundigen hebben getheoretiseerd dat kosmische stralen met enorm hoge energieniveaus afkomstig zouden kunnen zijn uit supermassieve zwarte gaten die om superheet materiaal heen wervelen, of een sterrenstelsel dat op een fenomenaal tempo sterren creëert. Maar tot nu toe heeft niemand, zelfs niet de wetenschappers die deze meest recente ontdekking hebben gemaakt, direct bewijs kunnen vinden van wat deze kosmische stralen creëert.

“Ze lijken uit willekeurige richtingen te komen. Er is daar niets bijzonders. Dat is het grote mysterie,” zegt Matthews. 

Matthews en het internationale team van onderzoekers hebben de timing en de energie van de deeltjes die de Telescope Array raakten gebruikt om het pad van Amaterasu te volgen. Ze kunnen dit in kaart brengen omdat kosmische stralen met enorm hoge energieniveaus vrijwel in een rechte lijn bewegen, in tegenstelling tot stralen met een lager energieniveau, die een zigzagpatroon volgen. 

Ze kwamen uit bij een gebied dat de ‘Lokale Leegte’ wordt genoemd, omdat er zich daar vrijwel geen sterrenstelsels en supernova’s bevinden. Het is ook niet geclusterd met andere kosmische stralen met enorm hoge energieniveaus die de Telescope Array heeft gevonden. De beste theorie die de onderzoekers op dit moment hebben is dat het Amaterasu-deeltje uit een onbekende bron in de Lokale Leegte komt. 

Een alternatieve theorie is dat de straal ergens anders vandaan kwam en uit koers is geraakt. Dat zou betekenen dat het deeltje zwaarder is dan onderzoekers schatten. “We hebben nog niet genoeg deeltjes met hele hoge energieniveaus gehad om hun samenstelling te meten,” zegt Matthews. 

Wat nog prikkelender is, is het idee dat deze kosmische stralen met enorm hoge energieniveaus door een vooralsnog onontdekt natuurkundig proces zijn gemaakt. “Het zou nieuwe natuurkunde kunnen zijn,” vertelde Bellido Caceres, die in Argentinië bij het Pierre Auger Observatory werkt, aan Nature News. 

“Dat zou ik niet zo snel geloven,” zegt Matthews. “Ik zou liever een groot en gewelddadig object vinden.”

Onderzoek naar deze ontzettend krachtige stralen – die meer dan een miljoen keer zoveel energie hebben dan de deeltjesversnellers hier op aarde kunnen produceren – zou nieuwe onderzoeksvelden binnen de natuurkunde kunnen openen, evenals meer begrip over ons universum. 

Maar het is een traag proces, zegt Matthews, die al sinds halverwege de jaren negentig kosmische stralen onderzoekt bij de University of Utah. “Je kunt veel leren door al deze dingen samen te brengen. Het is uitgebreid en langzaam werk.”

Desalniettemin zegt Matthews dat er enorme vooruitgang is geboekt sinds het Oh-my-God-deeltje werd vastgelegd. Hij heeft er vertrouwen in dat ze in de komende jaren meer zullen weten, zeker als de geplande uitbreiding van de Telescope Array naar plan verloopt. 

“Als we nog een paar jaar extra data hebben, dan begin je genoeg monsters uit de hele lucht te krijgen die hopelijk terugwijzen naar dingen die je kunt verklaren. Zo niet, dan heb je een volledige nieuwe puzzel waar je je op zal moeten storten.”

Dit artikel verscheen oorspronkelijk op VICE US.

Volg VICE België en VICE Nederland ook op Instagram.