Mogelijk zitten er meerdere sterren vol antimaterie in de buurt van ons zonnestelsel. Een zoektocht naar deze vreemde en hypothetische objecten heeft veertien kandidaten opgeleverd.
Wanneer materie en antimaterie elkaar tegenkomen, ontstaat er een korte uitbarsting van straling, waaronder hoogenergetische gammastralen. Als antimateriesterren bestaan, verwachten wetenschappers dat dit vrij vaak gebeurt aan hun oppervlak wanneer gewone materie erop valt. Een zoektocht naar die gammastralen heeft veertien kandidaten voor zulke ‘antisterren’ opgeleverd.
Gaan we buitenaards leven ontdekken op ijsmanen?
De ruimtevaartorganisaties NASA en ESA spenderen momenteel miljarden aan missies naar de ijsmanen rond de planeten Jupiter en Saturnus.
Astrofysicus Simon Dupourqué van de Franse Universiteit van Toulouse en zijn collega’s gebruikten gegevens van de Fermi-ruimtetelescoop voor gammastraling. Ze onderzochten objecten die het soort straling uitzenden dat we verwachten bij zo’n botsing van materie en antimaterie, en waarvan de straling nog niet op een andere manier verklaard was.
Uit de veertien kandidaten die zij vonden, berekenden zij dat er wel één antister per 400.000 gewone sterren in ons melkwegstelsel zou kunnen zijn. ‘Dat lijkt misschien veel, maar het is een bovengrens’, zegt Dupourqué. ‘Dat is in de veronderstelling dat alle veertien kandidaten antisterren zijn. Dat zijn ze waarschijnlijk niet.’
Bestaansrecht
Er is geen vormingsmechanisme voor antisterren dat past in ons standaardmodel van de kosmologie. Het is dus vrij onwaarschijnlijk dat ze bestaan. Maar er zijn modellen waarin ze mogelijk zijn, en er is één klein stukje observationeel bewijs dat suggereert dat ze echt zijn. De Alpha Magnetic Spectrometer (AMS) heeft voorzichtige signalen van acht antiheliumatomen gedetecteerd, sinds astronauten het in 2011 aan de buitenkant van het internationale ruimtestation vastschroefden.
Er is heel weinig natuurlijk voorkomende antimaterie in het heelal, en het meeste daarvan is in de vorm van kleinere antimateriedeeltjes, die door kosmische straling geproduceerd worden. ‘Ze vonden 100 miljoen heliumatomen voor een enkele antiheliumatoom’, zegt kosmoloog Vivian Poulin van de Franse Universiteit van Montpellier. ‘Die hoeveelheid, hoe klein ook, is eigenlijk vijfhonderd keer groter dan je zou verwachten van gewone astrofysische processen.’
De eenvoudigste manier om antihelium te produceren is in een antister. Die zou antiwaterstof tot antihelium smelten op dezelfde manier als een ster dat doet met gewone waterstof en helium. Antimaterie verdwijnt onmiddellijk wanneer het in contact komt met gewone materie. Maar de ruimte is zo leeg dat een antister tot ver na de huidige leeftijd van het heelal zou kunnen overleven zonder volledig te verdwijnen, zo hebben Dupourqué en zijn collega’s berekend.
Al is het er één
Maar zelfs als antisterren bestaan, zijn ze van veraf ongelooflijk moeilijk te onderscheiden. ‘Het is niet zo van: ‘oh mijn god, ze zijn groen!’ De antizon zou er waarschijnlijk net zo uitzien als de zon’, zegt Poulin.
Zelfs van dichtbij zou een antister zich net zo gedragen als een gewone ster, behalve wanneer materie op zijn oppervlak valt en vernietigd wordt. ‘Als je in een antimateriester zou springen – maar doe dat niet – zou dat niet veel verschillen van een gewone ster, behalve dat er misschien meer gammastraling zou zijn’, zegt Dupourqué.
Dat betekent dat het bijna onmogelijk is om te bewijzen dat deze veertien kandidaten echt antisterren zijn, zegt hij. Het zou veel gemakkelijker zijn om te bewijzen dat het geen antisterren zijn. Ofwel door te zoeken naar minder exotische verklaringen voor de gammastraling die ze afgeven, ofwel door ze in verschillende golflengten van licht te observeren op zoek naar signaturen van andere soorten objecten. Maar als er ook maar één een antister is, zullen we ons hele begrip van het vroege heelal moeten heroverwegen om erachter te komen hoe die gevormd kan zijn.
