Mysterieuze piek in gammastraling van verre blazar blijft voorlopig onverklaard
Soms vindt een telescoop iets dat niemand kan verklaren. Dat overkwam sterrenkundigen die 17 jaar aan data bestudeerden van een object diep in het heelal: een blazar met de naam 4FGL J0136.5+3906. In die data zit een rare piek in gammastraling die niet past bij wat we denken te weten over dit soort objecten.
Een blazar is een superzware zwart gat in het centrum van een sterrenstelsel, dat materie opslokt en daarbij een straal deeltjes de ruimte in schiet, recht op ons gericht. Die straal zendt licht uit over het hele spectrum, van radiogolven tot gammastraling: de meest energierijke vorm van licht die er bestaat. Gammastraling is zo energiek dat je het alleen met speciale ruimtetelescopen kunt opvangen, zoals de Fermi-LAT telescoop die voor dit onderzoek is gebruikt.
Een onverwachte bult in het spectrum
Normaal gesproken volgt de gammastraling van een blazar een voorspelbaar patroon: hoe hoger de energie, hoe minder straling je meet, in een vloeiende lijn. Maar bij deze blazar zagen onderzoekers iets vreemds. Rond een energie van ongeveer 19 GeV (gigaelektronvolt, een eenheid voor energie van lichtdeeltjes) zit een duidelijke bult in het spectrum. Op die specifieke energie is er juist meer straling dan het gladde patroon zou voorspellen.
Om een idee te geven hoe energierijk dat is: zichtbaar licht dat je ogen kunnen zien, heeft een energie van een paar elektronvolt. Deze piek is dus miljarden keren energierijker.
De onderzoekers checkten of het signaal misschien een storing was, bijvoorbeeld van een nabijgelegen object of van ruis op de achtergrond. Dat bleek niet zo te zijn: in de buurliggende regio's en andere bronnen is dezelfde bult niet te zien. Het signaal lijkt dus echt bij deze ene blazar te horen.
Hoe zeker is dit?
De onderzoekers geven de sterkte van het signaal aan met 5,7 sigma. Dat is een maat voor hoe onwaarschijnlijk het is dat je zoiets toevallig ziet, puur door ruis. Een waarde van 5 sigma geldt in de natuurkunde vaak als drempel voor een "ontdekking". Toch is dit cijfer niet gecorrigeerd voor het zogeheten look-elsewhere effect: als je op heel veel plekken in de data zoekt naar iets bijzonders, vind je soms toevallig iets wat er uitziet als een signaal, puur door kansberekening. Zonder die correctie is de kans groter dat het toch om toeval gaat dan de 5,7 sigma doet vermoeden.
Wat betekent dit (nog) niet
Dit is één waarneming van één onderzoeksteam, nog niet bevestigd door ander onderzoek. De onderzoekers geven zelf ook geen verklaring voor wat de piek veroorzaakt: ze melden alleen dát hij er is. Bestaande modellen over hoe blazars gammastraling uitzenden, kunnen dit patroon niet verklaren. Dat betekent niet meteen dat er iets exotisch aan de hand is, het kan ook een meetfout zijn of een nog onbekend maar heel gewoon natuurkundig proces. Vervolgonderzoek moet uitwijzen of het signaal standhoudt.
Toch is dit soort vondsten precies waarom astronomen blijven kijken naar hetzelfde stukje hemel, jaar na jaar. Een onverklaard signaal is een uitnodiging om verder te zoeken, niet meteen een doorbraak. Misschien is het een meetfout, misschien een bijzonder natuurkundig proces dat we nog niet kennen. Pas met meer data en herhaalde metingen wordt duidelijk wat hier precies gebeurt.
Bron: A GeV Gamma-Ray Spectral Excess in the Fermi Blazar 4FGL J0136.5+3906