Het is geen geheim dat planeet Aarde af en toe wordt begroet door rotsen uit de ruimte die ofwel exploderen in de atmosfeer of inslaan op het oppervlak. In aanvulling, De aarde ervaart regelmatig meteorenregens wanneer ze door wolken van puin in het zonnestelsel gaat. Echter, er is ook vastgesteld dat de aarde regelmatig wordt gebombardeerd door objecten die klein genoeg zijn om onopgemerkt te blijven - ongeveer 1 mm of zo groot.

Volgens een nieuwe studie van Harvard-astronomen Amir Siraj en Prof. Abraham Loeb, het is mogelijk dat de atmosfeer van de aarde wordt gebombardeerd door grotere meteoren - 1 mm tot 10 cm (0,04 tot 4 inch) - die extreem snel zijn. Deze meteoren, ze beweren, zou het resultaat kunnen zijn van nabije supernova's die deeltjes versnellen tot subrelativistische of zelfs relativistische snelheden - van enkele duizenden keren de snelheid van het geluid tot een fractie van de snelheid van het licht.

hun studie, getiteld "Observational Signatures of Sub-Relativistic Meteors", verscheen onlangs op de arXiv pre-print server en is ingediend bij de Astrofysisch tijdschrift . Hun werk richt zich op een voortdurend mysterie in de astrofysica, dat wil zeggen of het ejecta dat door een supernova wordt gecreëerd, kan worden versneld tot relativistische snelheden en door het interstellaire medium kan reizen om de atmosfeer van de aarde te bereiken.

Het bestaan ​​van dit soort meteoren, die ongeveer 1 mm in diameter (0,04 inch) zou meten, is in het verleden door verschillende astronomen voorgesteld, waaronder Lyman Spitzer en Satio Hayakawa. De vraag of ze de reis door de interstellaire ruimte zouden kunnen overleven, is ook uitgebreid bestudeerd. Zoals Siraj via e-mail aan Universe Today heeft uitgelegd:

"Empirisch bewijs geeft aan dat ten minste één supernova in het verleden zware elementen op aarde heeft laten regenen. Van supernova's is bekend dat ze aanzienlijke hoeveelheden stof afgeven met subrelativistische snelheden. We zien ook bewijs van klonterigheid of 'kogels' in supernova-ejecta. De fractie van massa in kleine klontjes is onbekend, maar als slechts 0,01% van de stofuitstoot zich bevindt in objecten van millimeters of groter, we zouden verwachten dat er elke maand een in de atmosfeer van de aarde verschijnt als een subrelativistische meteoor (gebaseerd op de snelheid van supernova's in het Melkwegstelsel)."

Ondanks een goede theoretische basis, de vraag blijft of meteoren groter dan een stofkorrel de atmosfeer van de aarde binnenkomen met subrelativistische of relativistische snelheden. Dit zouden meteoren zijn die 1 mm (0,04 inch) meten, 1 cm (0,4 inch), of 10 cm (4 inch) in diameter. Veel van het probleem heeft te maken met onze huidige zoekmethode, die gewoon niet is ingesteld om naar dit soort objecten te zoeken.

"Meteoren reizen meestal in de buurt van 0,01% van de lichtsnelheid, "zei Siraj. "Daarom, huidige zoekopdrachten zijn afgestemd om signalen te vinden van objecten die met die snelheid bewegen. Meteoren van supernova's zouden honderd keer sneller reizen (ongeveer 1% van het snelheidslicht), en dus zouden hun signalen aanzienlijk verschillen van typische meteoren, waardoor ze gemakkelijk worden gemist door de huidige enquêtes."

Ter wille van hun studie, Siraj en Loeb ontwikkelden een hydrodynamisch en stralingsmodel om de evolutie van hete plasmacilinders te volgen die het gevolg zijn van subrelativistische meteoren die door de atmosfeer gaan. Van dit, ze konden berekenen wat voor soort signalen zouden worden geproduceerd, daarmee een indicatie geven van waar astronomen op moeten letten. Zoals Siraj uitlegde:

"We ontdekken dat een subrelativistische meteoor een schokgolf zou veroorzaken die door een microfoon zou kunnen worden opgepikt, en ook een heldere flits van straling die zichtbaar is in optische golflengten - beide duren ongeveer een tiende van een milliseconde. Voor meteoren zo klein als 1 mm, een kleine optische detector (1 vierkante centimeter) zou gemakkelijk de lichtflits naar de horizon kunnen detecteren."

Met dit in gedachten, Siraj en Loeb schetsten het soort infrastructuur waarmee astronomen het bestaan ​​van deze objecten zouden kunnen bevestigen en bestuderen. Bijvoorbeeld, nieuwe onderzoeken zouden infrageluidmicrofoons en optisch-infraroodinstrumenten kunnen bevatten die de akoestische handtekening en optische flitsen zouden kunnen detecteren die worden gecreëerd door deze objecten die onze atmosfeer binnenkomen en de resulterende explosies.

Op basis van hun berekeningen zij bevelen aan dat een wereldwijd netwerk van ongeveer 600 detectoren met all-sky dekking, die een paar van dit soort meteoren per jaar zou kunnen detecteren. Er is ook de mogelijkheid om in bestaande gegevens te zoeken naar tekenen van subrelativistische en relativistische meteoren. Tenslotte, er is de mogelijkheid om met behulp van bestaande infrastructuur te zoeken naar tekens van deze objecten.

Een goed voorbeeld hiervan, Siraj legde uit, is te vinden in NASA's Center for Near-Earth Object Studies (CNEOS) netwerk en database:"Bovendien, we merken op dat het wereldwijde geclassificeerde netwerk van sensoren van de Amerikaanse overheid (inclusief microfoons en optische detectoren) dat de CNEOS Fireball en Bolide-database levert, waarschijnlijk een capabele bestaande infrastructuur omvat. We dringen er bij de Amerikaanse regering op aan om bredere delen van de CNEOS-gegevens vrij te geven, zodat wetenschappers naar subrelativistische meteoren kunnen zoeken zonder meer belastinggeld uit te geven om een ​​nieuw wereldwijd netwerk te ontwikkelen - waarvan er al een in bedrijf is!"

De beloning hiervoor zou niets minder zijn dan het vermogen om een ​​geheel nieuwe reeks objecten te bestuderen die regelmatig interageren met de atmosfeer van de aarde. Het zou ook een nieuw perspectief bieden op de studie van supernova's door astronomen in staat te stellen belangrijke beperkingen op te leggen aan de ejecta die ze produceren. Met dit in gedachten, een goedkope, wereldwijd netwerk van all-sky camera's lijkt de investering zeker waard.