Artist's impression van de Extragalactic Background Light-emissie en -absorptie. Klik om te vergroten
Het heelal is gevuld met een diffuse straling die afkomstig is van alle sterren en sterrenstelsels. Deze kosmische mist is eigenlijk moeilijk te detecteren omdat we veel helderdere objecten in de buurt hebben die hem kunnen uitwassen; zoals hoe de stadslichten 's nachts de sterren verduisteren. Een manier om deze straling te meten is door gebruik te maken van de straling van quasars, die extreem helder en ver weg zijn. De hoogenergetische straling van de quasars verliest energie wanneer deze door deze achtergrondstraling gaat, en dit kan gemeten worden.
Door de hele ruimte glinstert een kosmisch achtergrondlicht. Sterren, sterrenstelsels - allerlei bronnen - dragen eraan bij; het licht is in feite hun restje. Nu hebben astrofysici ontdekt dat dit licht nauwelijks zo intens is als iemand had geraden. De onderzoekers gebruikten twee verre quasars als 'sondes' en namen hun gammaspectra op met behulp van de H.E.S.S. telescopen in Namibië. Deze spectra bleken een beetje rood te zijn; het achtergrondlicht leek de straling van de quasars slechts licht te verduisteren. Deze waarnemingen werpen niet alleen licht op het achtergrondlicht, maar op onderwerpen die zo groot zijn als de geboorte en ontwikkeling van sterrenstelsels (Nature, 20 april 2006).
Sterren, sterrenstelsels, quasars en vele andere objecten dragen bij aan de mist van straling in het universum. Het doordringt de hele intergalactische ruimte; het is het 'overgebleven' licht dat al deze objecten uitstralen. Extragalactisch achtergrondlicht - EBL - bedekt de tijdperken van stellaire activiteit, vanaf het moment dat de eerste sterren werden gemaakt tot nu. Wetenschappers proberen al lang deze emissie te meten. Dat direct doen is echter niet eenvoudig en uiterst onnauwkeurig, omdat de atmosfeer van de aarde, het zonnestelsel en de Melkweg straling uitzenden die het observeren van zwakke EBL in de weg staat.
Een uitweg uit dit probleem is het observeren van quasars - de kosmische energiefabrieken die een enorm zwart gat in hun midden hebben. Deze 'zwaartekrachtvallen' slikken gas om hen heen op en spuwen een deel ervan terug als plasma, versneld tot bijna de lichtsnelheid. Het is straling gebundeld uit protonen, elektronen en elektromagnetische golven. Vaak kan het honderden keren breder zijn dan zijn moederstelsel. Als deze "quasar-spray" in de richting van de aarde gaat, kan de straling behoorlijk sterk lijken - astronomen noemen dit een "blazar".
De twee objecten die H.E.S.S. waargenomen onderzoekers zijn beide blazars. Hoe gebruik je ze als sondes? Ze zenden zeer energetische gamma-lichtdeeltjes uit, die op weg naar de aarde kracht verliezen als ze EBL-fotonen raken. Dit zorgt ervoor dat het originele blazar-gammaspectrum rood wordt - zoals wanneer de zon bij zonsondergang de horizon nadert en de atmosfeer van de aarde meer van het blauwe deel van het zonlicht verspreidt dan het rood. Hoe dikker de atmosfeer, hoe roder de zon. Rood worden hangt af van de dikte van het medium. Dit feit is de sleutel tot het onderzoeken van de samenstelling van EBL.
Luigi Costamante van het Max Planck Instituut voor Kernfysica in Heidelberg zegt: “het grootste probleem is dat de energieverdeling in quasars veel verschillende vormen kan aannemen. Tot nu toe konden we niet echt zeggen of een waargenomen spectrum er rood uitziet omdat het echt sterk rood was, of dat het vanaf het begin zo was. ”
Dit probleem is opgelost dankzij de gammaspectra van twee quasars - H 2356-309 en 1ES 1101-232. Deze objecten zijn verder verwijderd dan alle tot nu toe waargenomen bronnen. De gevoeligheid van de H.E.S.S. telescoop maakte het mogelijk om ze te onderzoeken. Het blijkt dat de intensiteit van EBL niet sterk genoeg is om quasarlicht rood te maken; de spectra zijn te blauw en bevatten te veel gammastralen met hogere energie.
H.E.S.S. Dankzij gegevens konden de wetenschappers de maximale intensiteit van het diffuse licht afleiden. Het is bijna de laagste limiet als gevolg van de som van het licht van enkele sterrenstelsels die zichtbaar zijn in een optische telescoop. Dat beantwoordt een vraag die astronomen al jaren in de war brengt: wordt diffuus licht vooral gecreëerd door de straling van de eerste sterren? De H.E.S.S. resultaten lijken deze mogelijkheid te elimineren. Er is ook weinig ruimte voor bijdragen van andere bronnen, zoals normale sterrenstelsels. Als we de intergalactische ruimte van dichterbij bekijken, krijgen we nieuwe perspectieven om gammastraling buiten ons eigen sterrenstelsel te onderzoeken.
Oorspronkelijke bron: Max Planck Society
