Met het vaartuig van de ruimtevaartorganisatie NASA, wiens naam voluit Interstellar Boundary Explorer is, heeft men namelijk voor de allereerste keer de gehele heliosfeer in kaart kunnen brengen. De resultaten komen aan als een verrassing, aangezien de tot stand gekomen opname een heldere, kronkelende gordel toont waarvan de oorsprong vooralsnog niet bekend is:

Hoewel de gordel een opvallende verschijning is, straalt deze in feite geen licht uit. Het bestaat uit zogeheten energetische neutrale atomen (ENA’s). De sensors van IBEX zijn in staat om de deeltjes, welke ontstaan wanneer de zonnewind en interstellaire materie met elkaar in aanraking komt, te detecteren. “We wisten tot op heden niet van het bestaan van de gordel of wat het heeft gecreëerd. Onze huidige ideeën over het buitenste deel van de heliosfeer zullen herzien moeten worden,” aldus Dave McComas van het Southwest Research Institute.

“De gordel kronkelt tussen de twee Voyager-sondes en werd door geen van beide gezien,” zegt Eric Christian van het Goddard Space Flight Center. “Het is te vergelijken met twee weerstations die de grote storm die zich tussen hen bevindt missen.” Opvallend is dat de gordel een fijne structuur heeft – op een andere opname zijn kleine stroken van de emissie van ENA’s te zien die slechts enkele graden breed zijn.

Wat wel gezegd kan worden, is dat de gordel loodrecht staat op het galactisch magnetisch veld dat zich buiten de heliosfeer bevindt. Volgens McComas “kan dat geen toeval zijn”. Maar wat betekent het? Niemand die het weet. “We missen een een bepaald fundamenteel aspect van de wisselwerking tussen de heliosfeer en de rest van het sterrenstelsel. Theoretici proberen nu uit te vogelen welke dat is.”

Het begrijpen van de werking van het buitenste deel van de heliosfeer is van belang vanwege het feit dat het ons beschermt tegen schadelijke kosmische stralen. De grootte en vorm van de bubbel spelen een belangrijke rol als het gaat om het bepalen wat de kracht van het ‘schild’ is en hoeveel kosmische schaling onze planeet bereikt. IBEX zal de heliosfeer de komende tijd opnieuw onder de loep gaan nemen, in de hoop dat men kan erachter kan komen of de vorm van de gordel verandert.

De meeste wetenschappers veronderstellen dat bliksem diens oorsprong vindt in intense elektrische velden die zich in onweersbuien bevinden. Deze gebieden zijn echter te klein om gemakkelijk gedetecteerd te worden door ballonnen en vliegtuigen en ten tweede kan de manier waarop metingen aan de velden gedaan worden de resultaten verdraaien. Joseph Dwyer en zijn collega’s hebben nu een oplossing naar voren gebracht die onderzoekers in staat stelt om onweersbuien niet van binnen, maar vanaf de grond te bestuderen. Wanneer kosmische stralen, welke bestaan uit energetische protonen uit de ruimte, door dergelijke buien heen gaan, kan er een grote hoeveelheid elektronen ontstaan die verspreid wordt door de lucht. Deze ontvangen meer energie van de elektrische velden dan dat ze energie verliezen door ionisatie en dit leidt tot een stortvloed aan elektronen.

Indien deze elektronen zich vermeerderen in het elektrische veld en er hier steeds meer van gevormd worden als de deeltjes zich verplaatsen door de lucht, kan een groeiende ‘lawine’ van versnellende elektronen ontstaan. De uitstoot van radiogolven die hier vrij bij komt kan gedetecteerd worden vanaf het aardoppervlak. Dwyer en zijn team denken dat de golven na analyse ons meer kunnen vertellen over het gebied waar bliksem uit afkomstig is. Andere onderzoekers wijzen de nieuwe aanpak niet bij voorbaat af. “Ondanks het feit dat we op enkele technische moeilijkheden zullen stuiten tijdens de experimenten is dit zeker een interessant idee,” aldus Nikolai Lehtinen van de Stanford University in Californië. Naar verwachting zullen de eerste pogingen tegen het einde van deze zomer ondernomen worden.

Hoewel er voorlopig nog niet met zekerheid gezegd kan worden wat de bron van de kosmische straling is, weet men zeker dat deze nabij is gelegen en zich in ieder geval in ons melkwegstelsel bevindt. “Indien deze deeltjes van ver afkomstig zouden zijn, zou een groot deel van hun energie al lang verdwenen zijn bij het bereiken van onze planeet,” aldus Luca Baldini, die meewerkt aan de analyse van de door Fermi verzamelde gegevens. Sommige deeltjes die zijn waargenomen bevatten maarliefst honderd miljard elektronvolt aan energie, iets wat vorig jaar ook al werd bevestigd door observaties die werden uitgevoerd door andere telescopen.

Kosmische stralen bestaan uit elektronen, positronen en atoomkernen die met bijna de snelheid van het licht door het universum bewegen. In tegenstelling tot gammastraling, dat in een rechte lijn uit wordt gestoten door de bron, kiest kosmische straling een eigen weg door de interstellaire ruimte. Het wordt daardoor eerder ‘afgeketst’ als de stralen in aanraking komen gasatomen of een magnetisch veld. Dit zorgt ervoor dat het veel moeite kost om te bepalen waar de deeltjes hun oorsprong vonden. Desondanks is het team dat betrokken is bij de missie van de ruimtetelescoop Fermi vastbesloten om de bron van de pas ontdekte straling te vinden.