Wat zijn kosmische stralen?
Kosmische stralen zijn kleine deeltjes, meestal protonen, die op verschillende energieniveaus in de atmosfeer van de aarde botsen. Miljarden kosmische stralen slaan elke seconde op de aarde, de meeste met een vrij lage energie. Echter, zo nu en dan hebben kosmische stralen met extreme niveaus van energie invloed op de aarde. Het krachtigste tot nu toe opgenomen was een enkel proton met een energie van 50 J, ongeveer gelijk aan een honkbalveld. Wetenschappers kunnen niet verklaren hoe sommige van de meest energieke stralen hun energie hebben gekregen.
Hoewel ze 'kosmische stralen' worden genoemd, moet worden opgemerkt dat kosmische stralen puntachtige deeltjes zijn, geen stralen. Naast protonen, die 90% van alle kosmische straling uitmaken, zijn er ook heliumkernen, ook bekend als alfadeeltjes, die nog eens 9% uitmaken, en elektronen die de resterende 1% vormen.
De ruimte is gevuld met een bad van snel bewegende deeltjes, bekend als de kosmische straalflux. Kosmische stralen worden ioniserende straling genoemd omdat ze de neiging hebben om moleculen met zo'n kracht te beïnvloeden dat ze de elektronen van hun samenstellende atomen slaan, waardoor destructieve ionen ontstaan. Een stuk biomateriaal dat lang genoeg onbeschermd is gelaten in de kosmische omgeving, zou Zwitserse kaas worden. Dit is een van de grootste uitdagingen voor de kolonisatie van de menselijke ruimte en alle ontwerpen van ruimtekolonies hebben een enorme afscherming om kosmische straling af te weren.
Kosmische stralen halen hun oomph uit hoog-energetische kosmische objecten en gebeurtenissen, zoals neutronensterren, supernovae en zwarte gaten. De meeste kosmische stralen zijn afkomstig van binnen onze eigen melkweg, waar ze worden uitgestoten door supernovae, of gelanceerd als een katapult vanuit de steile zwaartekrachtbron van een zwart gat. In feite is de aanwezigheid van bepaalde vermogensniveaus van kosmische straling het bewijs dat zwarte gaten echt bestaan.
Een van de hoogste niveaus van de atmosfeer van de aarde staat bekend als de ionosfeer, omdat deze constant wordt geïoniseerd door inkomende kosmische stralen, samen met zonnestraling. De thermosfeer, die een subset is van de ionosfeer, ervaart opwarming tot duizenden graden als gevolg van ioniserende straling, maar omdat de deeltjesdichtheid hier relatief laag is, zou het niet zo warm aanvoelen als je daar zou bezoeken.
De meest energieke kosmische stralen komen van superhoge energie-gebeurtenissen buiten onze melkweg en bieden een zeldzaam venster naar de werking van het bredere universum. Natuurkundigen bouwen faciliteiten van meerdere miljoenen dollars om de kosmische straling in detail te bestuderen.