Rond de zon hangt misschien een grote wolk donkere materie

In de kosmische straling bevinden zich aanzienlijk meer hoog-energetische elektronen dan er tot nu toe werden verwacht. Deze ‘piek’ in het spectrum van de kosmische straling kan betekenen dat zich in de buurt van de zon veel donkere materie ophoudt (Nature, 20 november).

Donkere materie is materie die we niet kunnen zien, maar die zich vooral verraadt via zijn aantrekkingskracht. Hij speelt een belangrijke rol in de theorieën van het ontstaan van sterrenstelsels.

De kosmische straling bestaat uit geladen deeltjes – protonen (waterstofkernen), elektronen en ionen – die uit alle richtingen van het melkwegstelsel komen. De meeste deeltjes komen waarschijnlijk van ontplofte sterren en ander kosmisch geweld. Omdat deze deeltjes door de aardatmosfeer worden tegengehouden, bestudeert men ze met detectoren in satellieten of aan stratosfeerballonnen. Eén zo’n detector is de Advanced Thin Ionization Calorimeter (ATIC) van Louisiana State University. Hiermee werden in 2001 en 2003 dagenlang op een hoogte van 36 kilometer boven Antarctica metingen verricht.

John Wefel en zijn collega’s hebben hieruit afgeleid dat uit het melkwegstelsel anderhalf maal zoveel elektronen met een energie tussen de 300 en 800 giga-elektronvolt (GeV) bij de aarde arriveren als men had verwacht. Aangezien elektronen onderweg snel energie verliezen en dus een vrij korte levensduur hebben, zou dit wijzen op een nog onbekende, extra bron binnen een afstand van zo’n drieduizend lichtjaar: misschien het overblijfsel van een ontplofte ster, zoals een pulsar of een zwart gat. Het zou dan de eerste directe detectie van de deeltjes van zo’n kosmische elektronenbron zijn.

Een intrigerender verklaring is echter een concentratie donkere materie in de buurt van de zon. Donkere materie zou volgens theoretici kunnen bestaan uit exotische deeltjes, zoals WIMP’s (weakly interacting massive particles), die elkaar tijdens botsingen tenietdoen. Daarbij zouden ook energierijke elektronen kunnen vrijkomen die de aarde kunnen bereiken. De Amerikaanse astronoom Jürg Diemand schreef op 7 augustus in Nature dat theoretisch onderzoek aan het ontstaan van sterrenstelsels suggereert dat zich in de buurt van de zon inderdaad ‘klonters donkere materie’ kunnen bevinden. George Beekman