radiostraling

Een mysterieuze radiobron in sterrenstelsel M82 bezorgt astrofysici zware hoofdbrekens.

Mysterieuze radiogolven in sterrenstelsel vlakbij

Radiosignalen van een onbekend object in het “nabije” (nog altijd 16 miljoen lichtjaren ver weg) sterrenstelsel M82 doken tussen 25 april en 3 mei 2009 opeens op. Opmerkelijk is dat de radiogolven op niets lijken dat tot nu toe waar dan ook in het heelal is waargenomen.

Een mysterieuze radiobron in sterrenstelsel M82 bezorgt astrofysici zware hoofdbrekens.
Een mysterieuze radiobron in sterrenstelsel M82 bezorgt astrofysici zware hoofdbrekens.

“We weten niet wat het is,” aldus ontdekker Tom Muxlow van het Jodrell Bank Centre for Astrophysics bij het Engelse Macclesfield. Het object verscheen in mei 2009, terwijl Muxlow en collega’s toevallig in het Sigaarstelsel M82 een niet-verwante sterexplosie bestudeerden met het MERLIN netwerk van twintig gekoppelde radiotelescopen over de hele wereld. Een heldere radiobron dook op in slechts enkele dagen – zeer snel naar astronomische begrippen. Sindsdien is de bron onveranderd actief – wat astrofysici voor een raadsel stelt. Het gebrek aan verandering sluit uit dat het om een supernova gaat – een opflakkerende puls die ontstaat in enkele weken, waarna deze in de loop van enkele maanden afzwakt. Ook andere radiofenomenen tonen variatie in helderheid of frequentie.

‘Sneller dan het licht’
Toch lijkt de bron extreem snel te bewegen. De schijnbare snelheid in zijwaartse richting is vier keer die van licht. De verleiding is aanwezig dit te interpreteren als een buitenaards sterrenschip, maar dit optische effect is waarschijnlijk het gevolg van de relativistische beweging in onze richting met bijna de snelheid van het licht.

Zwart gat?
Het object ligt niet in het centrum van M82, de meest logische plaats voor een galactisch zwart gat. Astronomen veronderstellen daarom dat dit een zogeheten microquasar is, een zwaar zwart gat dat zich gedraagt als een miniatuur quasar: de zwarte gaten in jonge sterrenstelsels. Een microquasar wordt gevormd als een zeer zware ster explodeert. Dit laat een zwart gat achter met tien tot twintig maal de massa van de zon, dat voortdurend het gas van een begeleidende ster opslurpt.
Microquasars zenden radiostraling uit, maar geen microquasar is zo helder als deze nieuwe bron in M82. Ook produceren microquasars grote hoeveelheden röntgenstraling, welke ontbreekt aan dit mysterieuze object. Tom Muxlow vermoedt dat  het toch om een zwarte-gat achtig zwaar object gaat, zij het in een zeer ongebruikelijke omgeving. Wellicht treedt dit verschijnsel ook op in onze eigen Melkweg, maar veel vaker in M82. M82 is namelijk een ‘starburst galaxy’, een zeer actief sterrenstelsel waar zich met grote regelmaat zeer zware sterren vormen (die door hun gewicht uiteindelijk vaak tot een zwart gat ineenstorten).

Bronnen
Mystery object in starbust galaxy M82 possible microquasar – Jodrell Bank Observatory
Tom Muxlow et al., Discovery of an unusual new radio source in the star-forming galaxy M82: Faint supernova, supermassive blackhole, or an extra-galactic microquasar?, ArXiv (2010)

Mysterieuze radiogolven in sterrenstelsel vlakbij Meer lezen »

Volgens veel kosmologische theorieën moeten er in het heelal extreem zware, lichtjaren lange lussen zijn: weeffouten in ruimtetijd.

Supergeleidende snaren eindelijk rechtstreeks op te sporen

Volgens sommige kosmologische theorieën zouden ze overal om ons heen moeten zijn: weeffouten in ruimtetijd, die zich manifesteren als een supergeleidende snaar. Drie natuurkundigen hebben nu een manier gevonden om ze op te sporen.

Volgens veel kosmologische theorieën moeten er in het heelal extreem zware, lichtjaren lange lussen zijn: weeffouten in ruimtetijd.
Volgens veel kosmologische theorieën moeten er in het heelal extreem zware, lichtjaren lange lussen zijn: weeffouten in ruimtetijd.

Wat zijn kosmische snaren?
Begin oktober 2011 is een artikel gepubliceerd, waarin de ontdekking van massieve slierten donkere materie tussen sterrenstelsels werd aangekondigd. Nog steeds is het een groot raadsel waar deze donkere materie uit bestaat. Dit terwijl er vier keer zoveel donkere materie is al normale materie. Een meer exotische kandidaat voor donkere materie, althans een deeltje ervan, zijn kosmische snaren: enorme in zichzelf gesloten lussen, die overblijfselen zijn van het inflatietijdperk waarin het heelal – volgens de gevestigde kosmologische theorieën dan – exponentieel uitzette. De snaren zijn extreem dun – minder dan een proton dik. Waarschijnlijk zou de snaar dus door je hand heen kunnen bewegen zonder dat je het merkt. Wel is de dichtheid van deze snaren extreem hoog. Een meter zware kosmische snaar heeft een massa vergelijkbaar met die van de aarde. Met je hand zou het dus door de enorme zwaartekracht alsnog zeer akelig aflopen.

Maar… bestaan ze wel?
Zoals met zoveel dingen op het grensgebied van wetenschap en speculatie is het bestaan van deze snaren nog steeds niet aangetoond of verworpen. Volgens de theorie moet er in het zichtbare heelal minimaal één reuzensnaar voorkomen.

Deze snaren – als ze bestaan – beloven een aantal bizarre eigenschappen te hebben. Zo zouden ze onder bepaalde omstandigheden een tijdmachine mogelijk kunnen maken.Ze vormen een zeer dunne buis waarin een stuk heelal van voor de uitzetting is opgesloten. Kosmische snaren zijn waar te nemen omdat ze het licht om zich heen afbuigen. Rond de snaren raakt ruimtetijd vervormd, waardoor objecten die er in de buurt staan dubbel lijken te zijn [2]. Bewijzen voor hun bestaan ontbreken tot nu toe nog, maar wel zijn er enkele raadselachtige waarnemingen gedaan die volgens astronoom Rudolph Schild het beste zijn te verklaren door aan te nemen dat er een kosmische snaar langs trok[3]. Er is welgeteld één andere manier bekend om vast te stellen of ze bestaan: zwaartekrachtsgolven. Bij elke trilling van een dergelijk extreem massief object komen die vrij, aldus de algemene relativiteitstheorie. Ook zouden kosmische snaren door dit effect snel uit elkaar vallen, want ook zwaartekrachtsgolven bevatten energie. Helaas zijn de extreem dure zwaartekrachtsdetectoren LISA en LIGO nog niet gelanceerd. De oorlog in Irak, die ongeveer honderd maal zoveel kostte, was belangrijker.
Of kosmische snaren weer het zoveelste woeste bedenksel van kosmologen zijn of werkelijk fysische realiteit zijn, is dus nog steeds niet uitgemaakt.

Snaren waarnemen door radiostraling
Een drietal natuurkundigen heeft nu een goedkopere manier bedacht om op snarenjacht te gaan[4]. De snaren zijn namelijk volgens de meeste theorieën supergeleidend en, zoals bekend, als je een geleider snel heen en weer beweegt in een magnetisch veld, ontstaat er stroom. Een wisselende stroom wekt dan weer radiostraling op. Vooral zogeheten cusps, knikpunten, in de snaar, moeten hierdoor een rijke bron van  radiostraling vormen die zonder problemen op aarde te ontvangen is. En radiotelescopen zijn er op aarde te over. De meeste radiostraling wordt volgens het drietal afgegeven in zeer lange golflengtes. Immers, de snaren zijn vele lichtjaren lang. Echter: er komt zo veel energie vrij door de trillingen, dat ook boventonen nog duidelijk waar te nemen zijn en dat er vanaf de aarde geregeld radio-uitbarstingen met een zeer karakteristiek verloop waar te nemen moeten zijn.

Zouden kosmische snaren inderdaad bestaan, dan zijn de toepassingen zeer boeiend. Ze zouden als energiebron gebruikt kunnen worden of misschien zelfs wel als transportmethode. Want een scheur in ruimtetijd biedt een aantal zeer interessante mogelijkheden. Aan de andere kant is het maar gelukkig dat kosmische snaren – als ze al bestaan – uitermate zeldzaam zijn.  Want met de aarde loopt het waarschijnlijk akelig af als er een extreem zware snaar door ons zonnestelsel heen vliegt.

Bronnen
1. Koichi Miyamoto et al., Cosmological effects of decaying cosmic string loops with TeV-scale width, presentatie (2011)
2. Smoot et al., The Search for Cosmic Strings (Poster)
3. String revival, Scientific American (2005)
4. Yi Fu Cai et al., Radio bursts from superconducting strings, ArXiv (2011)

Supergeleidende snaren eindelijk rechtstreeks op te sporen Meer lezen »

UMTS-masten zijn omstreden vanwege de sterke radiostraling die ze uitzenden. GSM-telefoons hebben hetzelfde nadeel. Onzin, zeggen fysici, maar hebben ze wel gelijk?

Radiostraling toch schadelijker dan aangenomen?

Volgens een Amerikaanse theoretisch bioloog is radiostraling toch schadelijker voor het menselijk brein dan tot nu toe aangenomen, vanwege een fysisch effect waar tot nu toe geen rekening mee is gehouden. Zijn we zendpiraten op de golflengte van de natuur?

umts mast
Een UMTS mast. Is UMTS echt onschadelijk? Licentie: CC-BY-2.5, P.J.L Laurens

Radiofotonen te zwak om atomen uit elkaar te trekken
Radiogolven vormen de manier waarop mobiele telefoons en andere draadloze apparatuur met zendmasten communiceren. Al jaren wordt onderzoek gedaan naar de mogelijk schadelijke gevolgen van radiostraling op de mens.
Op dit moment zijn er twee kampen. Het eerste kamp, bestaande uit vooral natuurkundigen,  stelt dat radiostraling te zwak is om de chemische verbindingen tussen atomen te verbreken (daarvoor is UV- of röntgenstraling nodig) en ook dat de hoeveelheid energie in de radiostraling van een GSM, minuscule fracties van een watt, veel te laag is om het brein te verhitten.

Zij wijzen op epidemiologische onderzoeken waaruit niet blijkt dat er ernstige gezondheidsgevolgen zijn.
Hun tegenstanders stellen dat er wel degelijk negatieve gevolgen op gedrag en gezondheid van mensen kunnen optreden (beschreven in overigens omstreden onderzoeken zijn hoofdpijn, depressies, slapeloosheid en veranderingen in hersenmetabolisme) en ook zij kunnen meerdere onderzoeken aanhalen die hun standpunt lijken te ondersteunen. Tot nu toe kampten zij met het nadeel dat er geen werkingsmechanisme bekend was waardoor dit effect kon optreden.

Radiofotonen kunnen elkaar versterken
Nieuw werk van theoretisch bioloog Bill Bruno geeft nu toch een mogelijk werkingsmechanisme dat zelfs bij zeer zwakke intensiteiten een rol kan spelen. Wordt het aantal fotonen hoger dan de kubieke golflengte (bij radiogolven van een centimeter bijvoorbeeld dus meer dan één radiofoton per kubieke centimeter), dan kunnen de golven met elkaar gaan interfereren (dus versterken en verzwakken). GSM-straling heeft een golflengte van rond de 16 cm, precies de lengte die door de hersenen wordt geabsorbeerd. Kortgolviger straling wordt geabsorbeerd door de huid.

Op bepaalde plaatsen kunnen dan kritische dichtheden bereikt worden en kan cel- of weefselschade optreden. Dit effect wordt uiteraard sterker naarmate de radiogolven langer worden, want dan is het aantal fotonen per kubieke golflengte veel groter. Uit onderzoek is al bekend dat het optische pincet (dat werkt met een holle infrarood straal waarmee kleine objecten worden gevangen en verplaatst) beschadigingen veroorzaakt in celstructuren, daar waar de golven elkaar versterken. Hetzelfde effect kan in principe optreden in de hersenen.

Lichaam vol met antennes en gevoelige radio-ontvangers
Ook zijn er in ons brein en rest van ons lichaam grote structuren (denk aan neuronen met een lengte tot een meter) die, stelt Bruno, als antenne kunnen werken voor deze radiostraling. Van onder meer DNA-ringen in bacteriën (en mogelijk dus die in onze mitochondriën) is kort geleden aangetoond dat de energieniveaus van vrije elektronen hierin in de buurt komen van die van de fotonen van radiostraling. Mogelijk kunnen ook grote moleculen als enzymen of complete celstructuren in een andere energietoestand (dus vorm) springen door de straling.

Kort geleden is ook ontdekt dat neuronen gezamenlijk elektrische velden opwekken en ook mogelijk op deze wijze communiceren. Dit zou kunnen verklaren waarom mobiele telefoons depressie en andere psychologische problemen zouden kunnen veroorzaken.

Er is dus alle reden om uiterst voorzichtig te zijn met radiostraling, stelt Bruno daarom. Hij adviseert om mobiele telefoons met veel lagere vermogens te laten werken. Hij gooit hiermee olie op het vuur van een toch al uiterst felle discussie. Als dit klopt, wat uiteraard uiterst onzeker is, zijn we namelijk zendpiraten  op de golflengte van Moeder Natuur en betalen we mogelijk al de rekening met onze gezondheid.

Bronnen
Technology Review Arxiv Blog
Bruno, W, What Does Photon Energy Tell Us About Cell Phone Safety?, ArXiv (2010).
Arns, M., van Luijtelaar, G., Sumich, A., Hamilton, R. & Gordon, E. (2007)
Electroencephalographic, personality and executive function measures associated with frequent mobile phone use. International Journal of Neuroscience, 117: 1341-1360

Radiostraling toch schadelijker dan aangenomen? Meer lezen »