Gammaudbrud dømt ude som årsag til kosmisk stråling - mysteriet vokser

Mysteriet om den kosmiske stråling er blevet endnu større, efter at den mest oplagte kilde - de kraftigste eksplosioner i universet - nu er blevet udelukket som årsag. Kilden til denne kraftige stråling har længe været et mysterium. Men nu har nye studier, gennemført med IceCube Neutrino-observatoriet ved Sydpolen, udelukket gammaudbrud som kilden til den kraftigste kosmiske stråling

Den kosmiske stråling er subatomare partikler, som rammer Jorden fra det ydre rum. En lille del af den kosmiske stråling er ekstremt kraftig. Den har energier, der er op mod 100 millioner gange kraftigere end nogen menneskeskabt partikel hidtil, som eksempelvis dem fra Cerns Large Hadron Collider.

Resultaterne viser, at naturen basalt kun har to måder at kunne accelerere partikler op på. Den ene måde er via den gravitionelle tiltrækning fra kæmpestore sorte huller midt i galakser og ved stjerner, der falder sammen til et sort hul, hvorved der skabes gammaudbrud.

Nye resultater fra IceCubes neutrinodetektor på Sydpolen har udelukket kraftige gammaudbrud som årsag til universet kraftigste kosmiske stråling. (Foto: NSF/J. Yang) Illustration: NSF/J. Yang

Gammaudbrud er universets kraftigste eksplosioner og kan udsende lige så meget energi, som vores sol gør i 10 milliarder år af sit liv. Udsendelsen af energien ved sådanne gammaudbrud sker over korte perioder på mellem nogle få millisekunder og op til minutter.

Forskerne har undersøgt neutrinoer med energiniveauer som tyder på, at de er kædet sammen med gammaudbrud. Man mente tidligere, at sådanne kraftige gammaudbrud sendte partikler med et meget højt energiniveau af sted i form af både kosmisk stråling og energirige neutrioner. Neutrinoer er en slags spøgelsespartikler, som ofte passerer lige igennem materiale uden at ramme atomerne.

Efter at forskerne havde analyseret 307 gammaudbrud i 2008 og 2009, viste det sig, at niveauet af neutrioner var 3,7 gange lavere end forventet. Dette viser, at gammaudbrud formodentlig ikke er kilden til den kraftige kosmiske stråling. Målingerne er gennemført med IceCubes neutrinodetektor, som via tusindvis af detektorer dækker en kubikkilometer arktisk is ved Sydpolen.

I stedet for gammaudbrud mener forskerne, at sorte huller midt i galakser eller klumper af aktive galaksekerner kan være årsagen til den kraftige kosmiske stråling. Den kan dannes ved, at materiale suges ind og spyes ud i kraftige partikeljetstrømme.

De nye resultater er blevet offentliggjort i det seneste nummer af tidskriftet Nature og er under ledelse af Francis Halzen fra University of Wisconsin-Madison og Spencer Klein fra U.S. Department of Energy's Lawrence Berkeley National Laboratory.

Dokumentation

IceCubes pressemeddelelse
Artikel på Space.com