Zaterdag 27/11/2021

AchtergrondWetenschap

Kosmisch ‘spookdeeltje’ op heterdaad betrapt diep in Zuidpool-ijs

De IceCube-detector op Antarctica betrapt met sensoren diep onder het ijs ‘spookdeeltjes’, kosmische neutrino’s. Beeld Martin Wolf, IceCube/NSF
De IceCube-detector op Antarctica betrapt met sensoren diep onder het ijs ‘spookdeeltjes’, kosmische neutrino’s.Beeld Martin Wolf, IceCube/NSF

Ongeremd vliegt het door sterren en planeten, maar nu – na een reis van 700 miljoen jaar – is het diep in het Zuidpool-ijs tóch betrapt: een ‘spookdeeltje’, een kosmische neutrino. Pas voor de tweede keer in de menselijke geschiedenis is zo’n deeltje herleid tot zijn bron, een superzwaar zwart gat dat een ster aan stukken scheurde.

Ze vliegen overal dwars doorheen. Vluchtig, ongrijpbaar. Het maakt van zogeheten neutrino’s, deeltjes die zich vrijwel niets aantrekken van andere materie, misschien wel de meest mysterieuze bouwsteentjes van de wereld om ons heen. Toch: héél af en toe vangen we er een, in monsterlijke meetapparaten op exotische locaties, zoals de IceCube-detector op Antarctica, die met sensoren diep onder het ijs de spookdeeltjes betrapt.

Onlangs zag dat apparaat een wel héél bijzonder exemplaar, schrijven astronomen in het vakblad Nature Astronomy. Een deeltje dat met een fikse bonk energie op de sensoren klapte: grofweg dertigmaal meer dan de krachtigste botsingen die fysici in deeltjesversnellers als de Large Hadron Collider van Cern kunnen maken. Zulke hoge energieën vergaren deeltjes meestal slechts als ze diep in de kosmos een flinke zwiep hebben gekregen.

Enorm geweld

Normaliter is het verhaal daarmee af. Controleren of een neutrino daadwerkelijk uit het heelal komt, is namelijk buitengewoon lastig, vertelt astronoom Sjoert van Velzen (Universiteit Leiden), co-auteur van het nieuwe artikel. Maar ditmaal hadden ze geluk: het neutrino bleek afkomstig uit een gebied aan de hemel waar hij en zijn collega’s met radiotelescopen ook een superzwaar zwart gat een ster aan stukken hadden zien trekken. Uit een statistische analyse bleek dat er een kans van één op vijfhonderd bestond dat dat toeval was. Het neutrino is dus vermoedelijk afkomstig van die kosmische catastrofe, zo luidt hun conclusie.

Hoe precies is nog een raadsel. Zeker is dat het enorme geweld waarmee het zwarte gat de ster verzwolg de energie leverde om het deeltje te maken. ‘We hebben een aantal scenario’s opgesteld, maar kunnen niet met zekerheid zeggen welke daarvan klopt’, zegt Van Velzen.

Eén deeltje

Fysicus Dorothea Samtleben van deeltjesinstituut Nikhef is enthousiast en noemt de vondst spannend. ‘Dit is wat iedereen heel graag wil: de bron van dit soort hoogenergetische kosmische straling vinden.’ Mede daarom is ze echter ook terughoudend. ‘Omdat iedereen zo graag een bron wil vinden, moet je extra sceptisch zijn. Het gaat hier maar om één deeltje. Dat is statistisch nog niet zo stevig. Ik kom zelf uit de deeltjesfysica, waar we pas van een vondst spreken bij een kans van 1 op de 3,5 miljoen op toeval’, zegt ze. ‘Daar zit dit nog mijlenver vanaf.’

Pas één keer eerder lukte het om het pad van een hoogenergetische kosmische neutrino terug te leiden naar de bron – destijds overigens op basis van ruim tien gemeten neutrino’s. Drie jaar terug zagen astronomen die deeltjes vertrekken uit een sterrenstelsel met bijnaam ‘Texas’, een ontdekking die dat jaar prompt de internationale lijstjes van belangrijkste wetenschappelijke doorbraken haalde.

De huidige meting – als die inderdaad standhoudt – is overigens nóg zeldzamer dan die uit 2018, zegt Van Velzen. ‘In 2018 bleek het neutrino afkomstig van de jet van een superzwaar zwart gat’, zegt hij, verwijzend naar de materiestromen die zwarte gaten op grote schaal uitspuwen. ‘Die staan miljarden jaren achter elkaar ‘aan’. Dit signaal, van een ster die wordt verscheurd, kun je hooguit een halfjaar aan de hemel zien.’

Meer over

Nu belangrijker dan ooit: steun kwaliteitsjournalistiek.

Neem een abonnement op De Morgen


Op alle artikelen, foto's en video's op demorgen.be rust auteursrecht. Deeplinken kan, maar dan zonder dat onze content in een nieuw frame op uw website verschijnt. Graag enkel de titel van onze website en de titel van het artikel vermelden in de link. Indien u teksten, foto's of video's op een andere manier wenst over te nemen, mail dan naar info@demorgen.be.
DPG Media nv – Mediaplein 1, 2018 Antwerpen – RPR Antwerpen nr. 0432.306.234