Spectrum We gaan kijken naar het spectrum van de straling uit de ruimte. HiSPARC CROP

Spectrum van licht HiSPARC CROP Eerst willen we duidelijk maken wat we met spectrum bedoelen. We kijken naar het spectrum van (zon-)licht. HiSPARC CROP

Absorptie“lijnen” Ontdekt in het spectrum van de zon (door Fraunhofer) Het spectrum van zonlicht in het zichtbare deel Ontdekt in het spectrum van de zon (door Fraunhofer) Hij noemde dit “lijnen” omdat het donkere lijnen, op het zichtbare spectrum, lijken. HiSPARC CROP

Fraunhofer: absorptielijnen uit het zonlicht Een toelichting: welke stof veroorzaakt die lijnen. (golflengten in Ǻngstrom; 1 Ǻ = 0.1 nm) HiSPARC CROP

Zonnespectrum HiSPARC CROP Een heel groot zonnespectrum. Maar in stukjes geknipt en onder elkaar geplakt. (uit: Astronomy picture of the day) HiSPARC CROP

Emissie spectrum Insert various emission line spectra here Emissiespectrum van sommige stoffen. Het “negatief” zie je in het zonnespectrum. HiSPARC CROP

(blauw: Röntgenstraling) Emissielijnen foto: groen: zuurstof; rood: waterstof (blauw: Röntgenstraling) Planetaire nevel NGC 6543 Een foto in valse kleuren en een echte foto vanuit de Hubble. Orion Nevel HiSPARC CROP

Het optische lijnen emissiespectrum van een jonge ster Andere wijze van weergave van het spectrum van een ster. Dit is dus een emissiespectrum. HiSPARC CROP

Aan de hand van de emissiespectra kunnen we ook schattingen maken over het vóórkomen van elementen in de ruimte. Let op: verticaal een logaritmische schaal. Is deze verdeling anders dan wat er op aarde aan deeltjes aankomt? HiSPARC CROP

Kosmisch deeltje treft een kern in een fotografische emulsie Een ster zendt niet alleen licht uit maar ook deeltjes. De energie ervan gaat voor onze zon echter niet verder dan zo’n 1015 eV. Bovenstaande foto kan daar niet mee gemaakt worden. Er zijn dus heftiger processen te vinden in de ruimte. 50mm HiSPARC CROP

Kosmische Stralen Energie Spectrum Kosmische Stralen Flux (1 deeltje per m2-sec) (1 deeltje per m2-jaar) Heftige processen zijn wel zeldzaam. (1 deeltje per km2-jaar) HiSPARC CROP Energy (eV)

Veeldeeltjes, (bijna) niets op aarde Niet zoveeldeeltjes , air shower op aarde te zien Weinigdeeltjes HiSPARC CROP

Energie van deeltjes Koud CO2-molecuul in de ijskast (1400 km/h) 0.02 eV Stikstof (N2 ) bij kamertemperatuur (1850 km/h) 0.03 eV Deeltjes aan het oppervlak van de zon (6000 oC) 0.75 eV Energie gegeven aan een elektron door een AA-batterij 1.5 eV Elektronen versneld in de beeldbuis van de TV (~1/3 lichtsnelheid) 30,000 eV Hoge energie protonen in een deeltjesversneller 1,000,000,000,000 eV Een indruk van hoeveel energie verschillende deeltjes hebben. HiSPARC CROP

1 Joule = 6.2 x 1018 eV Stuiterbal die over je huis stuitert 6 x 1018 eV Aangeworpen honkbal, strafschop bij voetbal 5 x 1020 eV Hard geslagen ijshockeypuck 1 x 1021 eV Wat voor dingen in onze omgeving hebben een energie van 10^20 eV? De hoogste energetische kosmische stralen zijn subatomaire(!!) deeltjes met de energie van macroscopische(!!) voorwerpen 4 x 1021 eV = 600 joules HiSPARC CROP

Kosmische Stralen Spectrum Protonen bij CERN Een combinatie van beide stuiterbal strafschop Hockey Puck HiSPARC CROP Energy (eV)

Botsende melkweg- stelsels Actieve kernen van Melkweg- stelsels Twee mogelijke bronnen van deze kosmische stralen Botsende melkweg- stelsels Hier is nog veel onderzoek nodig! Actieve kernen van Melkweg- stelsels HiSPARC CROP

GZK grens 1966 - K. Greisen - G.T.Zatsepin & V.A.Kuz’min Er is wel een beperking. Deeltjes met bijna de lichtsnelheid “zien” laagenergetische” fotonen (voor ons) als fotonen met een flink hogere energie. Een botsing met zo’n foton neemt wat van de energie weg van het oorspronkelijke deeltje. Dit verschijnsel treedt pas op bij protonen van boven de 10exp(20) eV. De kosmische achtergrond straling maakt het heelal ondoordringbaar voor Ultra Hoge Energie Kosmische Stralen. HiSPARC CROP

Het centrum van de Virgocluster ligt op ongeveer 60 Mlj GZK Cutoff 1966 - K. Greisen - G.T.Zatsepin & V.A.Kuz’min   p Vb: p *+0 p ++ n en soortgelijke reacties remmen E>1020 eV over een lengte van 30 Mlichtjaren. Het centrum van de Virgocluster ligt op ongeveer 60 Mlj Alle E>1020 eV van Primaire Straling moet veroorzaakt worden binnen 300 Mlj van de aarde Het proces ziet er dan als volgt uit HiSPARC CROP