Quiz me over dit onderwerp!Leuk weetje over dit onderwerp!Gepensioneerde quasars leven voort om de snelste, meest energieke kosmische stralen te genererenBoekje Levenscycli van SterrenLaat me gerelateerde lesplannen zienKosmische straling is een van onze weinige directe monsters van materie van buiten het zonnestelsel.Het zijn hoogenergetische deeltjes die met bijna de lichtsnelheid door de ruimte bewegen.De meeste kosmische stralen zijn atoomkernen die zijn ontdaan van hun atomen, waarbij protonen (waterstofkernen) het meest voorkomende type zijn, maar kernen van elementen zo zwaar als lood zijn gemeten.Binnen kosmische straling vinden we echter ook andere subatomaire deeltjes zoals neutronen, elektronen en neutrino's.Omdat kosmische stralen geladen zijn - positief geladen protonen of kernen, of negatief geladen elektronen - kunnen hun paden door de ruimte worden afgebogen door magnetische velden (behalve de kosmische stralen met de hoogste energie).Op hun reis naar de aarde vervormen de magnetische velden van de melkweg, het zonnestelsel en de aarde hun vliegroutes zo veel dat we niet meer precies kunnen weten waar ze vandaan kwamen.Dat betekent dat we op indirecte wijze moeten bepalen waar kosmische straling vandaan komt.Omdat kosmische stralen elektrische lading dragen, verandert hun richting als ze door magnetische velden reizen.Tegen de tijd dat de deeltjes ons bereiken, zijn hun paden volledig vervormd, zoals blijkt uit het blauwe pad.We kunnen ze niet herleiden tot hun bronnen.Licht komt rechtstreeks vanuit hun bronnen naar ons toe, zoals blijkt uit het paarse pad.(Tegoed: NASA's Goddard Space Flight Center)Een manier om meer te weten te komen over kosmische straling is door hun samenstelling te bestuderen.Waar zijn ze van gemaakt?Welke fractie zijn elektronen?protonen (vaak waterstofkernen genoemd)?heliumkernen?andere kernen van elementen op het periodiek systeem?Het meten van de hoeveelheid van elk verschillend element is relatief eenvoudig, omdat de verschillende ladingen van elke kern zeer verschillende handtekeningen geven.Moeilijker te meten, maar een betere vingerafdruk, is de isotopensamenstelling (kernen van hetzelfde element maar met verschillende aantallen neutronen).Om de isotopen van elkaar te onderscheiden, moet in feite elke atoomkern worden gewogen die de kosmische stralingsdetector binnengaat.Alle natuurlijke elementen in het periodiek systeem zijn aanwezig in kosmische straling.Dit omvat elementen die lichter zijn dan ijzer, die in sterren worden geproduceerd, en zwaardere elementen die worden geproduceerd in gewelddadige omstandigheden, zoals een supernova aan het einde van het leven van een massieve ster.De Cosmic Ray Isotope Spectrometer (CRIS - de doos aan de linkerkant van het ruimtevaartuig, met een geel label) op het Advanced Composition Explorer (ACE) ruimtevaartuig levert metingen van de isotopen van galactische kosmische straalkernen, variërend van helium tot zink.ACE gelanceerd in augustus 1997. (Credit: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory)Gedetailleerde verschillen in hun overvloed kunnen ons iets vertellen over bronnen van kosmische straling en hun reis door de melkweg.Ongeveer 90% van de kernen van kosmische straling zijn waterstof (protonen), ongeveer 9% zijn helium (alfadeeltjes), en alle overige elementen vormen slechts 1%.Zelfs in deze ene procent zijn er zeer zeldzame elementen en isotopen.Elementen die zwaarder zijn dan ijzer zijn significant zeldzamer in de kosmische stralingsflux, maar het meten ervan levert cruciale informatie op om het bronmateriaal en de versnelling van kosmische straling te begrijpenSuperTIGER hangt aan de draagraket net voor de lancering in december 2012 met Mount Erebus op de achtergrond.SuperTIGER is een balloninstrument met kosmische straling dat kosmische straling meet die zwaarder is dan ijzer om de bron van kosmische straling en hun versnellingslocaties te onderzoeken.De eerste vlucht van SuperTIGER duurde 55 dagen, een record in duur voor een Antarctische langdurige wetenschappelijke ballonlading.(Credit: Ryan Murphy/Washington University)Zelfs als we kosmische straling niet rechtstreeks naar een bron kunnen herleiden, kunnen ze ons nog steeds vertellen over kosmische objecten.De meeste galactische kosmische stralen worden waarschijnlijk versneld in de explosiegolven van supernovaresten.De overblijfselen van de explosies – uitdijende wolken van gas en magnetisch veld – kunnen duizenden jaren aanhouden, en dit is waar kosmische straling wordt versneld.Door willekeurig heen en weer te stuiteren in het magnetische veld van het overblijfsel, krijgen sommige deeltjes energie en worden ze kosmische stralen.Uiteindelijk bouwen ze genoeg snelheid op zodat het overblijfsel ze niet langer kan bevatten, en ze ontsnappen naar de melkweg.Kosmische stralen die in supernovaresten worden versneld, kunnen slechts een bepaalde maximale energie bereiken, die afhangt van de grootte van het versnellingsgebied en de magnetische veldsterkte.Er zijn echter kosmische straling waargenomen met veel hogere energieën dan supernovaresten kunnen genereren, en waar deze ultrahoge energieën vandaan komen, is een open grote vraag in de astronomie.Misschien komen ze van buiten de melkweg, van actieve galactische kernen, quasars of gammaflitsen.Of misschien zijn ze het kenmerk van een of andere exotische nieuwe fysica: superstrings, exotische donkere materie, sterk op elkaar inwerkende neutrino's of topologische defecten in de structuur van het universum.Dergelijke vragen verbinden astrofysica met kosmische straling met elementaire deeltjesfysica en de fundamentele aard van het universum.Opgesloten door een magnetisch veld in supernovaresten, bewegen hoogenergetische deeltjes willekeurig rond.Soms steken ze de schokgolf over.Met elke rondreis winnen ze ongeveer 1 procent van hun oorspronkelijke energie.Na tientallen tot honderden kruisingen beweegt het deeltje bijna met de lichtsnelheid en kan het eindelijk ontsnappen.(Tegoed: NASA's Goddard Space Flight Center)Een dienst van het High Energy Astrophysics Science Archive Research Center (HEASARC), Dr. Alan Smale (Director), binnen de Astrophysics Science Division (ASD) van NASA/GSFC