Waar komen de kosmische stralen met de hoogste energieën vandaan? Niet van gammaflitsen, zo blijkt uit resultaten van het neutrino-experiment IceCube.

Neutrino’s: sneller dan het licht gaan ze waarschijnlijk niet, maar dat weerhoudt deze vederlichte deeltjes er niet van nog steeds geregeld het wetenschappelijke nieuws te halen. Deze week doen ze dat door te laten zien dat een belangrijke verklaring voor de herkomst van kosmische stralen met enorm hoge energieën niet klopt.

Het resultaat waar het om gaat, is afkomstig van een neutrino-experiment dat een kubieke kilometer (!) zuidpoolijs beslaat, en dat de toepasselijke naam IceCube heeft. In dit enomre blok ijs zijn ruim vijfduizend detectors geplaatst. Deze reageren op negatief geladen deeltjes genaamd muonen, zwaardere broertjes van het elektron, die kunnen ontstaan als neutrino’s op atomen in het ijs botsen.

Extreme explosies

Een verschijnsel waar de door IceCube gedetecteerde neutrino’s ons meer over kunnen vertellen, zijn de zogenoemde kosmische stralen. Deze stralen bestaan uit deeltjes afkomstig uit het heelal, die onwaarschijnlijk hoge energieën kunnen hebben; veel hoger bijvoorbeeld dan we op aarde met de LHC kunnen bereiken. De vraag rijst dan: hoe komen ze aan die extreem hoge energie?

Een mogelijk antwoord op die vraag is: dankzij de zogenoemde gammaflitsen (of gamma-ray bursts), extreme explosies in het heelal die onder meer optreden als een zware ster ineenstort tot een zwart gat. Deze flitsen zouden deeltjes zulke grote snelheden kunnen meegeven, dat ze de meest energetische kosmische stralen die we hier op aarde zien, zouden kunnen verklaren.

Nul neutrino’s

Maar dat verhaal spreken IceCube-resultaten nu tegen. Bij het bovenstaande proces zouden namelijk neutrino’s moeten ontstaan, en daarvan had IceCube er in de periode 2008-2009 acht à negen moeten zien. In plaats daarvan zag het experiment er nul, zo melden natuurkundigen deze week in Nature, wat de gammaflitsen-veroorzaken-kosmische-stralen-theorie tegenspreekt – of op zijn minst laat zien dat het proces veel minder efficiënt is in het produceren van neutrino’s dan eerder werd voorspeld.

Waar komen die kosmische stralen met extreem hoge energieën dan wel vandaan, als het niet van gammaflitsen is? De meest waarschijnlijke theorie die nu overblijft, is dat superzware zwarte gaten in de centra van sterrenstelsels ervoor verantwoordelijk zijn. Helaas kan dáár met de gegevens die IceCube tot nu toe heeft verzameld nog geen oordeel over worden geveld.

Bronnen: Nature, Lawrence Berkeley National Laboratory

Beeld: J. Yang/NSF