Kosmische botsingen veroorzaken inslag van energierijke deeltjes

De meeste energierijke deeltjes die vanuit het heelal de aarde bombarderen, komen uit schokgolven die ontstaan als gigantische sterrenclusters met elkaar botsen. Leidse astronomen hebben zo’n schokgolf waargenomen (Science Express, 23 september). De botsing vindt plaats op een afstand van ruim twee miljard lichtjaar, in het sterrenbeeld Lacerta (Hagedis). Hij resulteert in een schokgolf die ruim 6 miljoen lichtjaar lang is, honderd maal de diameter van ons hele melkwegstelsel.

Sterrenclusters zijn grote groepen van soms wel duizenden sterrenstelsels. Ze behoren tot de grootste structuren in het heelal en ontstaan door het met elkaar versmelten van kleinere, oudere voorlopers. Tijdens zulke ‘botsingen’, die één tot twee miljard jaar in beslag nemen, bewegen de afzonderlijke sterrenstelsels in de clusters meestal langs elkaar heen. In het ijle gas ertussen ontstaan wel schokgolven. Daarbij ontstaat radiostraling en die is nu waargenomen met onder andere de radiotelescoop in Westerbork.

De radiowaarnemingen tonen een dunne, boogvormige structuur die zich op een afstand van bijna 5 miljoen lichtjaar van het botsingscentrum bevindt. Aan de tegenovergestelde kant van het clustergebied is een wat kleinere en bredere schokgolf te zien. De schokgolven bewegen met een snelheid van rond de 1.000 kilometer per seconde van het botsingscentrum af. De astronomen denken dat er in het heelal vele clusters zijn die zulke schokgolven produceren, maar dat de meeste te zwak zijn om ze waar te nemen.

Theoretische modellen voorspellen dat in zulke schokgolven elektrisch geladen deeltjes worden opgezwiept tot snelheden van bijna die van het licht. Daarmee leveren deze schokgolven ook een verklaring voor de herkomst van de meest energetische deeltjes die uit het heelal op de aarde af stormen. Deze deeltjes hebben een energie van 1019 elektronvolt, meer dan een miljoen maal die van de meest krachtige deeltjesversneller op aarde, de Large Hadron Collider van CERN in Genève. De schokgolven van exploderende sterren zijn niet in staat om zulke hoge energieën te produceren, maar de schokgolven van clusters zouden daar wel toe in staat zijn. George Beekman