Et ukjent og helt usynlig objekt ikke altfor langt fra Solsystemet bombarderer jordkloden med energirike partikler. Kanskje består objektet av såkalt mørk materie. Oppdagelsen er stor og forbløffende. Dette er dessuten den første enkeltkilde for slike partikler som er funnet i Melkeveien
Kosmisk stråling er partikler som beveger seg i nær lysets hastighet og dermed med stor energi, gjennom verdensrommet. De har blitt slynget utover av voldsomme eksplosjoner, som for eksempel oppstår når meget tunge stjerner dør. Stadig treffer slike partikler Jordens atmosfære og forårsaker skurer av partikler som farer nedover mot bakken. Partiklene er protoner, atomkjerner og en del elektroner og fotoner.
Til tross for sin til dels ekstreme energi er partiklene vanskelige å studere. En amerikansk forskergruppe har brukt høytflygende ballonger til å studere fenomenet fra Antarktis. NASA-apparatet ATIC som ble benyttet var forventet å finne protoner og atomkjerner, men fant noe uventet: Elektroner med høy energi.
I alt ble 70 flere elektroner med høy energi (300 – 800 GeV, en energienhet som benyttes for partikler på atomnivå) funnet enn det som kunne ventes. I forhold til det totale antallet partikler som ble registrert var dette beskjedent. Men energien og egenskapene avslørte likevel at noe spesielt foregikk. Det kan sammenlignes med å stå ved en trafikkert riksvei. Dersom man ser på at et par tusen bilder passerer og 70 av disse Lamborghinier, ville man ha begynt å stusse!
En helt usedvanlig kilde
Hvor kan partiklene komme fra?
Kilden må være relativt nær oss, maksimalt omkring 3 000 lysår unna. Årsaken er at elektroner med høy energi mister fart på sin ferd gjennom Melkeveien. Etter å ha tilbakelagt noen få tusen lysår er det ikke lenger så mye futt over de en gang så energirike elektronene. Noen medlemmer av forskningsgruppen tror at kilden kan være mindre enn 1 000 lysår fra oss. Til sammenligning er Melkeveien 100 000 lysår bred.
Dessverre er det ikke mulig å finne ut hvilket punkt på himmelen elektronene strømmer til oss fra. Årsaken er delvis at observasjonene er gjort fra ballonger som blir kastet hit og dit av høyhastighetsvindene i den øvre delen av atmosfæren og delvis at elektronene får sine baner endret av magnetiske krefter i Melkeveien.
Hva kan så kilden være?
De minst eksotiske forklaringene er en pulsar, mikrokvasar eller et stort hull. Alle disse fenomenene kan akselerere elektroner til enorme energier. Slike fenomener kan skjule seg i vårt kosmiske nabolag. Men romobservatoriet Fermi som NASA nylig sendte opp i rommet kan etter hvert oppdage disse.
En annen og enda mer fascinerende mulighet er mørk materie. Det aller meste av Universet er i en for oss ukjent form – som mørk (ukjent) materie eller mørk energi.
Vi vet veldig lite om hva dette egentlig kan være, men det finnes en del teorier som prøver å forklare den mørke materien. De såkalte Kaluza-Klein-teoriene forsøker å knytte tyngdekraften til andre grunnleggende krefter ved hjelp av ekstra dimensjoner. Vi er vant til å leve i et tredimensjonalt rom og forholder oss daglig til lengder, høyder og bredder. Astronomene må i tillegg hanskes med tiden som en fjerde dimensjon på grunn av de ekstreme avstandene i rommet.
Teoriene sier at det kan være så mye som åtte ekstra dimensjoner vevd inn i rommet rundt oss. En populær forklaring på den mørke materien sier at partikler av mørk materie eksisterer i disse ekstra dimensjonene. Vi føler tilstedeværelsen via tyngdekreftene, men kan ikke merke partiklene på noen annen måte.
Denne teorien er fortsatt ikke bevist og hvordan skulle dette kunne produsere kosmisk stråling? Kaluza-Klein-partikler har mange merkelige egenskaper, deriblant at de er sine egne antipartikler. Når to slike partikler kolliderer annihilerer de hverandre og lager en skur av energirike protoner og elektroner. Elektronene forsvinner imidlertid ikke i de skjulte dimensjonene og kan merkes i vår verden.
Observasjonene som nå er gjort kan forklares med at det finnes en sky av mørk materie i nabolaget vårt. Kaluza-Klein-teoriene sier at det skal finnes en partikkel med masse omkring 620 GeV. Når denne partikkelen annihilerer vil det dannes elektroner med de energiene som er observert.
På grunn av egenskapene til mørk materie blir det imidlertid ikke lett å teste denne forklaringen, men man kan søke etter andre spor av slik annihilasjon, for eksempel gammastråler. Fermi-observatoriet som nå skal undersøke verdensrommet kan hjelpe til med dette.
Uansett hva forklaringen på denne store og viktige oppdagelsen er, vil den være meget fascinerende!