Diamantjes als kosmische zenders

Sterrenkunde

Vreemde microgolfstraling uit de Melkweg blijkt te worden veroorzaakt door fel beschenen en snel draaiende nanodiamanten.

Uiterst kleine diamantjes lijken de oorzaak te zijn van de zwakke gloed van microgolfstraling die her en der in ons Melkwegstelsel wordt geproduceerd. Tot nu toe werd de bron van deze straling gezocht bij grote organische moleculen: polycyclische aromatische koolwaterstoffen (‘paks’).

De kosmische diamantjes hebben afmetingen van ongeveer een nanometer (een miljoenste millimeter) en worden daarom ‘nanodiamantjes’ genoemd. Ze ontstaan in de schijven van stof en gas rond pas gevormde sterren. In zulke zogeheten protoplanetaire schijven ontstaan mettertijd ook veel grotere objecten, zoals planeten.

De ontdekking is gedaan door een team van astronomen, onder leiding van Jane Greaves van de universiteit van Cardiff in Wales en maandag gepubliceerd in Nature Astronomy.

De wetenschappers hebben in totaal veertien jonge, hete sterren onderzocht waarvan bekend was dat ze omgeven zijn door een protoplanetaire schijf. Bij drie van deze sterren werd een soort radiostraling geregistreerd waar al 25 jaar onduidelijkheid over bestaat: de ‘anomale microgolfstraling’.

Gegevens van de Europese satelliet ISO laten zien dat de drie objecten tevens infraroodlicht uitzenden dat kenmerkend is voor nanodiamantjes. De overige protoplanetaire schijven vertonen een andere infraroodsignatuur – die van paks – maar géén anomale microgolfstraling. Dat wijst erop dat paks niet de bron van dit type straling zijn.

Waarom uitgerekend deze drie sterren anomale microgolfstraling uitzenden en de overige niet is nog onzeker. Duidelijk is wel dat het de heetste sterren van het stel zijn, die veel ultraviolette straling uitzenden. Dat kan betekenen dat de microgolfgloed alleen ontstaat wanneer nanodiamantjes fel worden bestraald.

De anomale microgolfstraling werd eind vorige eeuw bij toeval ontdekt bij satellietwaarnemingen van de kosmische achtergrondstraling – het afgekoelde restant van de warmtestraling die bij de oerknal vrijkwam. Ook dat is een vorm van microgolfstraling.

Al snel na de ontdekking ervan ontstond het vermoeden dat de straling afkomstig was van uiterst kleine, snel rondtollende deeltjes – van toen nog onbekende aard – in het Melkwegstelsel. De ongelijkmatige ladingsverdeling in zulke deeltjes zorgt ervoor dat ze bij draaiing elektromagnetische golven gaan uitzenden. Het worden ‘miniatuur-zendertjes’.

Anders dan de diamanten die als sieraad worden gedragen zijn nanodiamantjes alles behalve schaars. Koolstof, waar diamanten uit bestaan, is het op drie na meest voorkomende element in het heelal.

Op aarde ontstaan diamanten onder hoge druk en temperatuur in het bovenste deel van de aardmantel – een langdurig proces. Er zijn echter ook snelle processen waarbij zich diamanten – hele kleintjes dan – kunnen vormen. Bij supernova-explosies bijvoorbeeld en zelfs bij grote meteorietinslagen.

Ook de directe omgeving van een jonge, hete ster is een geschikte voedingsbodem. Daar vormen zich diamantjes door middel van condensatie, ongeveer net zoals dat bij de productie van industriële diamanten gebeurt.