8 november 2007
Contact:
Ad M. van den Berg,
Kernfysisch Versneller Instituut,
Rijksuniversiteit Groningen,
Landelijke vertegenwoordiger van de Pierre Auger samenwerkingsverband
E: berg@kvi.nl
T: 050-3633629
Photos as well as press information from the countries
participating in the Auger Project may be found at:
HIER VOLGT EEN NEDERLANDSE VERTALING VAN HET ENGELSE PERSBERICHT DAT DE
PIERRE AUGER COLLABORATIE ZAL LATEN UITGAAN OP 8 NOVEMBER 2007; DE ENGELSE
TEKST IS IN DE APPENDIX BIJGEVOEGD
Auger Observatorium
begint een mysterie te ontrafelen, legt een verband tussen de
hoogst-energetische kosmische stralen en superzware zwarte gaten
MALARGÜE,
Argentinië
Wetenschappers
van het Pierre Auger samenwerkingsverband kondigden vandaag (8 november 2007)
aan, dat de actieve kern van sterrenstelsels (in het Engels Active Galactic
Nuclei: AGN) de meest waarschijnlijke kandidaat zijn voor de bron van de
hoogenergetische kosmische stralen die de Aarde raken. Door gebruik te maken
van het Pierre Auger Observatorium in Argentinië, het grootste waarneemcentrum
voor kosmische stralen in de wereld, vond een team van wetenschappers van 17
landen, dat de bronnen van de kosmische stralen met de hoogste energie niet
gelijkmatig verdeeld zijn over de hemel. In plaats daarvan, laten de resultaten
van het Auger observatorium zien, dat er een verband bestaat tussen de
oorsprong van deze geheimzinnige deeltjes en nabijgelegen sterrenstelsels, die
een actieve kern hebben. Deze resultaten zullen verschijnen in de uitgave van
het weekblad Science van 9 november.
Men
veronderstelt dat de enorme hoeveelheid energie, die vrijkomt in de actieve
kernen van sterrenstelsels, afkomstig is van superzware zwarte gaten die grote
hoeveelheden materie verslinden. Deze kernen werden al lang beschouwd als de
plaats waar deeltjes met een extreem hoge energie kunnen ontstaan. Zij slikken
gas, stof, en andere materie van hun eigen sterrenstelsel op en spugen
vervolgens deeltjes en energie weer uit. Hoewel de meeste sterrenstelsels een
zwart gat in hun centrum hebben, heeft slechts een klein gedeelte van de
sterrenstelsels een actieve kern (AGN). Het is nog een raadsel hoe AGNs
deeltjes kunnen versnellen tot een energie, die 100 miljoen keer hoger is dan
verkregen kan worden bij de krachtigste deeltjesversneller ter wereld.
"Wij
hebben een grote stap voorwaarts gedaan om een oplossing te vinden voor het
mysterie rond de aard en oorsprong van hoogenergetische kosmische stralen,
waarvoor de Franse fysicus Pierre Auger in 1938 baanbrekend werk heeft
verricht", vertelt Nobelprijs winnaar James Cronin, van de universiteit
van Chicago, die samen met Alan Watson van de universiteit van Leeds met het
idee kwam voor het Pierre Auger Observatorium. "Wij zien op het zuidelijke
halfrond, dat de richting waaruit de hoogst-energetische kosmische stralen komen,
ongelijkmatig is verdeeld over de hemel. Dit is een uiterst belangrijke
ontdekking. In de komende jaren zullen onze gegevens ons in staat stellen om de
bronnen van deze kosmische stralen nauwkeurig te identificeren en om te gaan
begrijpen hoe zij in staat zijn om deze deeltjes te versnellen.”
Kosmische
stralen zijn protonen en atoomkernen die vrijwel met de snelheid van het licht
door het heelal vliegen. Wanneer zo’n deeltje binnendringt in de bovenste lagen
van de atmosfeer van onze planeet ontstaat er een douche aan secundaire
deeltjes. Wanneer uiteindelijk de oppervlakte van de Aarde wordt bereikt, kan
deze douche zich uitgespreid hebben over tientallen vierkante kilometers.
"Dit
resultaat opent een nieuw venster naar het heelal en vormt het begin van
sterrenkunde met kosmische stralen," vertelt Watson, een woordvoerder van
het Pierre Auger samenwerkingsverband. Als wij meer en meer gegevens
verzamelen, kunnen wij individuele sterrenstelsels bestuderen op een
gedetailleerde en een volledig nieuwe manier. Zoals wij hadden voorzien, zal
ons observatorium een nieuw beeld geven van het heelal. En dat beeld is dan
mede gebaseerd op kosmische stralen, naast het beeld dat men met behulp van
bijvoorbeeld lichtstralen kan maken.”
Het
Pierre Auger Observatorium neemt deze douches aan secundaire deeltjes waar met
behulp van 1600 deeltjes detectoren. Deze detectoren staan met een onderlinge
afstand van 1,5 kilometer verspreid over een oppervlakte van 3.000 vierkante
kilometer in de Argentijnse pampa. Daarnaast worden vierentwintig speciaal
ontworpen optische telescopen gebruikt om het zeer zwakke fluorescentielicht
waar te nemen, dat ontstaat in de atmosfeer wanneer de douche aan deeltjes zijn
spoor naar het oppervlakte van de Aarde trekt. De combinatie van de 1600
deeltjes detectoren met de vierentwintig fluorescentie telescopen maakt het
observatorium tot een uitzonderlijk krachtig instrument voor dit soort
onderzoek.
Hoewel
het observatorium bijna een miljoen douches van kosmische stralen heeft
geregistreerd, kunnen alleen de zeldzame, hoogstenergetische kosmische stralen
gebruikt worden om een nauwkeurig verband te leggen met de plaats waar zij
vandaan zijn gekomen. De wetenschappers van Auger hebben tot dusver 81
kosmische stralen waargenomen met een energie boven 4 x1019
elektronenvolts, ofwel 40 EeV. Dit is het grootste aantal waargenomen kosmische
stralen met een energie boven 40 EeV, vergeleken met de resultaten van ieder
ander observatorium voor kosmische stralen. Bij deze ultrahoge energieën is de
onzekerheid in de richting waaruit de kosmische straal aankwam, slechts een
paar graden. Dit maakt het voor wetenschappers mogelijk om de plaats van de
kosmische bron van het deeltje vast te leggen.
Het
Auger samenwerkingsverband ontdekte dat de aankomstrichting van de 27 stralen
met de allerhoogste energie (meer dan 57 EeV) niet gelijkmatig verdeeld is over
de hemel. Door de samenhang te onderzoeken tussen de richting waar deze
kosmische stralen vandaan komen met bekende plaatsen van 381 sterrenstelsels
met een actieve kern (AGNs), vond het samenwerkingsverband dat de
gebeurtenissen goed correleerden met de plaatsen van AGNs in sommige nabijgelegen
sterrenstelsels, zoals Centaurus A.
“Kosmische
stralen met een relatief lage energie zijn overvloedig en komen uit alle
richtingen, meestal van binnen ons eigen Melkwegstelsel. Tot nu toe is de zon
het enige object, waarvan met zekerheid kan worden vastgesteld dat het een bron
van kosmische stralen is. Kosmische stralen uit andere voor de hand liggende
bronnen, zoals exploderende sterren, volgen kronkelende wegen door de ruimte,
zodat wanneer zij de Aarde bereiken het onmogelijk is om hun oorsprong vast te
stellen. Maar wanneer men kijkt naar de hoogstenergetische kosmische stralen,
afkomstig van de meest gewelddadige bronnen, dan kan men ze rechtstreeks
terugvolgen naar hun oorsprong. De uitdaging is nu om voldoende van deze
kosmische kogels waar te nemen om de processen te begrijpen die hen de ruimte
in slingeren” vertelt Paul Mantsch, projectleider van het Pierre Auger
Observatorium.
Kosmische
stralen met een energie van meer dan ongeveer 60 EeV verliezen energie tijdens
botsingen met de kosmische microgolf achtergrondstraling, een overblijfsel van
de Oerknal die overal in het heelal aanwezig is. Maar kosmische stralen uit
nabijgelegen sterrenstelsels hebben een kleine kans om dergelijke botsingen te
ondergaan op hun relatief korte reis naar de Aarde en behouden dus hun hoge
energie. Wetenschappers van Auger vonden dat de meeste van de 27 stralen met
een energie van meer dan 57 EeV afkomstig zijn van plaatsen aan de hemel, waar
de meest dichtbijgelegen AGNs liggen. Dit is binnen een afstand van een paar
honderd miljoen lichtjaar van de Aarde.
Wetenschappers
denken dat de meeste sterrenstelsels zwarte gaten in hun kern bevatten. Deze
zwarte gaten hebben een massa, die een miljoen tot een paar miljard keer de
massa van onze zon is. Het zwarte gat in het centrum van onze Melkweg weegt
ongeveer 3 miljoen zonnemassa's, maar het is geen AGN. Sterrenstelsels die wel
een AGN hebben worden toegeschreven aan objecten, die gebotst zijn met een
ander sterrenstelsel, of die in de afgelopen honderd miljoen jaar aan een
andere enorme verstoring zijn blootgesteld. De AGN verzwelgt alle materie die
op zijn weg komt en zendt abnormale hoeveelheden straling uit. Het resultaat
van Auger wijst erop dat AGNs ook de hoogst-energetische deeltjes van het
heelal produceren.
Sterrenkunde
met behulp van kosmische stralen is uitdagend, omdat kosmische stralen met een
relatief lage energie geen betrouwbare informatie geven over de plaats waar hun
bronnen zich bevinden. Wanneer zij door de ruimte reizen, worden zij afgebogen
door galactische en intergalactische magnetische gebieden, wat tot
"onscherpe" beelden zonder resolutie leidt. De hoogst-energetische
deeltjes volgen echter vrijwel een rechte lijn vanaf hun oorsprong, aangezien
zij door de magnetische velden nauwelijks beïnvloed worden. Jammer genoeg is de
kans dat zij de Aarde raken zeer klein, slechts ongeveer één gebeurtenis per
vierkante kilometer per 40 jaar.
Vanwege
zijn afmetingen kan het Pierre Auger Observatorium jaarlijks ongeveer 30
stralen met een ultra-hoge energie waarnemen. Het Auger samenwerkingsverband
ontwikkelt plannen voor een tweede, groter observatorium in Colorado, zodat de
volledige hemel waargenomen kan worden. En hierdoor zal het aantal waargenomen
gebeurtenissen per jaar met een ultra-hoge energie meer dan verdubbeld kunnen
worden.
"Onze
huidige resultaten laten de veelbelovende toekomst zien van sterrenkunde met
kosmische stralen” vertelt de medewoordvoerder van Auger, Giorgio Matthiae, van
de universiteit van Rome. "Tot dusver hebben wij 1400 van de 1600 deeltjes
detectoren van het Pierre Auger Observatorium in Argentinië geïnstalleerd. Een
observatorium op het noordelijke halfrond zou het mogelijk maken om meer
sterrenstelsels en zwarte gaten te bekijken, waardoor de gevoeligheid van ons
observatorium wordt verhoogd. Er zijn namelijk meer nabijgelegen AGNs te zien
op het noordelijke halfrond dan op het zuidelijke halfrond.”
Het
Pierre Auger Observatorium wordt gebouwd door een team van meer dan 370
wetenschappers en ingenieurs van 17 landen.
“Het
samenwerkingsverband is een echte internationale onderneming, waarbij geen land
meer dan 25 percent heeft bijgedragen aan de bouwkosten van USD 54 miljoen”,
vertelt Danilo Zavrtanik, van de universiteit van Nova Gorica en voorzitter van
het bestuur van het samenwerkingsverband. De namen van al de onderzoeksfinancieringsinstellingen,
die hebben bijgedragen aan het Pierre Auger Observatorium, evenals de namen van
de deelnemende instituten zijn hieronder vermeld.
De
eerste spade voor het Pierre Auger Observatorium op het zuidelijke halfrond
ging op 17 maart 1999 in de grond. En wel in de provincie Mendoza in
Argentinië. Na een periode, waarin detectoren werden gebouwd, geplaatst, en in
gebruik genomen, kon in januari 2004 begonnen worden met het wetenschappelijke
onderzoeksprogramma.
"Argentinië
is zeer verheugd om als gastland op te kunnen treden en neemt deel aan deze
unieke wetenschappelijke inspanningen," vertelt Alberto Etchegoyen, van
het Tandar laboratorium in Buenos Aires, en woordvoerder voor het observatorium
op het zuidelijke halfrond. "Als ik nu terugkijk naar de jaren van
inspanning, maar ook opwinding, overvalt mij een gevoel van dankbaarheid en
eerbied voor alle leden van het samenwerkingsverband, die gelet hebben op ieder
klein detail, wat uiteindelijk deze publicatie van vandaag mogelijk heeft
gemaakt."
Het observatorium
is genoemd naar de Franse wetenschapper Pierre Victor Auger (1899-1993), die in
1938 de eerste was om de uitgebreide douches aan secundaire deeltjes waar te
nemen. Deze douches ontstaan door de wisselwerking van hoogenergetische
kosmische stralen met atomen en moleculen in de atmosfeer van de Aarde.
Notes
for editors:
Auger Observatory funding agencies (by country):
International
ALFA-EC /
HELEN
UNESCO
Argentina
Comisión Nacional de
Energía Atómica
Fundación
Antorchas
Gobierno De
La Provincia de Mendoza
Municipalidad
de Malargüe
Australia
Australian Research
Council
Brazil
Conselho
Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)
Financiadora
de Estudos e Projetos (FINEP)
Fundação
de Amparo à Pesquisa do Estado de Rio de Janeiro (FAPERJ)
Fundação
de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)
Ministério
de Ciência e Tecnologia (MCT)
Ministry of Education, Youth and Sports of
the
France
Centre National de la
Recherche Scientifique (CNRS)
Conseil
Régional Ile-de-France
Département Physique Nucléaire et Corpusculaire
(PNC-IN2P3/CNRS)
Département
Sciences de l'Univers (SDU-INSU/CNRS)
Germany
Bundesministerium für
Bildung und Forschung (BMBF)
Deutsche
Forschungsgemeinschaft (DFG)
Finanzministerium
Baden-Württemberg
Helmholtz-Gemeinschaft
Deutscher Forschungszentren (HGF)
Ministerium
für Wissenschaft und Forschung, Nordrhein Westfalen
Ministerium
für Wissenschaft, Forschung und Kunst, Baden-Württemberg
Italy
Istituto Nazionale di
Fisica Nucleare (INFN)
Ministero
dell'Istruzione, dell'Università e della Ricerca (MIUR)
Mexico
Consejo Nacional de
Ciencia y Tecnología (CONACYT)
Netherlands
Ministerie van
Onderwijs, Cultuur en Wetenschap
Nederlandse
Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek (NWO)
Stichting voor
Fundamenteel Onderzoek der Materie (FOM)
Ministry of Science and Higher Education
Portugal
Fundação
para a Ciência e a Tecnologia
Ministry for Higher Education, Science,
and Technology
Slovenian
Research Agency
Spain
Comunidad de Madrid
Consejería de
Educacíon de la Comunidad de Castilla La Mancha
FEDER funds
Ministerio de
Educacíon y Ciencia
Xunta de Galicia
Science and Technology Facilities Council
Department of Energy
Grainger Foundation
National Science Foundation
Auger
Observatory collaborating institutions (by country):
Argentina
Centro Atómico Bariloche (CNEA); Instituto Balseiro (CNEA & UNCuyo);
CONICET
Instituto de Astronomía y Física del Espacio (CONICET)
Laboratorio Tandar (CNEA); CONICET; Univ. Tec. Nac. (Reg. Buenos Aires)
Pierre Auger Southern Observatory
Universidad Nacional de la Plata; IFLP/CONICET; Univ. Nac. de Buenos Aires
Universidad Tecnológica Nacional - Regionales Mendoza y San Rafael
Australia
University of Adelaide
Bolivia
Universidad Catolica de Bolivia
Universidad Mayor de San Andrés
Brazil
Centro Brasileiro de Pesquisas Fisicas (CBPF)
Pontifícia Universidade Católica, Rio de Janeiro
Universidade de Sao Paulo, Inst. de Fisica
Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Universidade Estadual de Feira de Santana (UEFS)
Universidade Estadual do Sudoeste da Bahia (UESB)
Universidade Federal da Bahia
Universidade Federal do ABC (UFABC)
Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ)
Universidade Federal
Fluminense
France
Institut de Physique Nucléaire, Orsay (IPNO)
Laboratoire AstroParticule et Cosmologie Université Paris VII
Laboratoire de l'Accélérateur Linéaire (LAL), Orsay
Laboratoire de Physique Nucléaire et de Hautes Energies (LPNHE), Université
Paris 6
Laboratoire de Physique Subatomique et de Cosmologie (LPSC) - Grenoble
Germany
Bergische Universität Wuppertal
Forschungszentrum Karlsruhe - Institut für Kernphysik
Forschungszentrum Karlsruhe - Institut für Prozessdatenverarbeitung und
Elektronik
Max-Planck-Institut für Radioastronomie and Universität Bonn
Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule (RWTH) Aachen
Universität Karlsruhe (TH) - Institut für Experimentelle Kernphysik (IEKP)
Universität Siegen
Italy
Dipartimento di Fisica dell'Università and INFN, L'Aquila
Dipartimento di Fisica dell'Università and Sezione INFN, Milano
Dipartimento di Fisica dell'Università di Napoli “Federico II” and Sezione
INFN, Napoli
Dipartimento di Fisica dell'Università di Roma “Tor Vergata” and Sezione
INFN Roma II
Dipartimento di Fisica e Astronomia dell'Università di Catania &
Sezione INFN, Catania
Dipartimento di Fisica Sperimentale dell'Università and Sezione INFN,
Torino
Dipartimento di Fisica, Università del Salento and Sezione INFN
Istituto di Fisica dello Spazio
Interplanetario (INAF), Dipartimento di Fisica Generale dell'Università and
Sezione INFN, Torino
Laboratori Nazionali del Gran Sasso, INFN
Osservatorio Astrofisico di Arcetri
Mexico
Benemérita Universidad Autónoma de Puebla (BUAP)
Centro de Investigación y de Estudios Avanzados del IPN (CINVESTAV)
Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo
Universidad Nacional Autónoma de México
Netherlands
Institute for Mathematics, Astrophysics and Particle Physics (IMAPP),
Radboud Universiteit
Kernfysisch Versneller Instituut (KVI), Rijksuniversiteit Groningen
Nationaal Instituut voor Kernfysica en Hoge Energie Fysica (Nikhef)
Stichting Astronomisch Onderzoek in Nederland (ASTRON), Dwingeloo
Henryk Niewodniczanski
Institute of Nuclear Physics,
University of Łódź
Laboratory of Instrumentation
and Experimental Particle Physics (LIP)
Instituto de Física
Corpuscular, CSIC-Universitat de València
Universidad Complutense de
Madrid
Universidad de
Universidad de Santiago de
Compostela
Fermi National Accelerator
Laboratory
Northeastern University
Southern University
University of
Wisconsin-Madison
University of
Wisconsin-Milwaukee
Institute of Nuclear Science and Technology of