Atmosfeer "ziet' gammastraling van ver sterrenstelsel - George Beekman

De atmosfeer van de aarde kan iets doen wat zelfs satellieten als het Amerikaanse Gamma Ray Observatory niet kunnen: het detecteren van de meest energierijke straling uit het heelal. Deze straling, zeer kortgolvige gammastraling, wordt door de atmosfeer geabsorbeerd, dus is vanaf het aardoppervlak niet rechtstreeks waarneembaar. En de detectoren van satellieten zijn er te klein voor.

Maar tijdens de absorptie in de atmosfeer wordt er licht geproduceerd en dat is wl waarneembaar. Langs deze weg heeft men nu voor het eerst de meest energierijke straling uit een ander sterrenstelsel kunnen waarnemen.

Het stelsel, Markarian 421, staat op een afstand van 350 miljoen lichtjaar van de aarde. Het heeft een "actieve' kern, waarin enorme hoeveelheden energierijke straling en deeltjes worden geproduceerd. De hoogste energie ligt in het gebied van biljoen (1012) elektronvolt, dus is zeer kortgolvige gammastraling. Bij het treffen van de aardatmosfeer veroorzaakt een gammafoton een regen van elektronen, die zelf blauwachtige lichtflitsjes produceren: Cerenkov-straling (naar de Russische fysicus die deze straling in 1934 ontdekte). Zulke flitsjes kunnen met fotodetectoren worden waargenomen.



Op het Whipple-observatorium op Mount Hopkins (VS) bewaken meer dan honderd snelle fotodetectoren een stukje hemel dat door een serie spiegels wordt bespied. Het lastige is dat de flitsjes verstopt zitten tussen signalen die veroorzaakt worden door deeltjes van de kosmische straling. Deze komen echter uit alle richtingen van het heelal, dus meestal niet uit die van de gammabron. Bovendien geven zij een ander soort signalen, zodat ze met filtertechnieken uit de metingen kunnen worden verwijderd (Nature 358, p. 452 en 477).



Als kosmische "standaardkaars' voor kortgolvige gammastraling gebruikt men de Krabnevel, het restant van een ster-explosie in ons melkwegstelsel. Hoewel de afstand tot Mk 421 honderdduizend maal zo groot is, blijkt de intensiteit van dit stelsel slechts een factor drie geringer. Dit betekent dat het stelsel een enorme hoeveelheid kortgolvige gammastraling produceert. Het zendt in dit energiegebied bijna evenveel straling uit als ons gehele melkwegstelsel in zichtbaar licht. Zouden onze ogen gevoelig zijn voor kortgolvige gammastraling, dan zouden we de hemel bezaaid zien met de heldere punten van sterrenstelsels en zou ons eigen melkwegstelsel niet opvallen. Hoe anders zou ons wereldbeeld dan zijn!