Twee verschillende teams van astronomen hebben zuurstof ontdekt in het verst bekende sterrenstelsel, JADES-GS-z14-0. De ontdekking, die in twee afzonderlijke studies wordt gemeld, was mogelijke dankzij de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), waarin de Europese Zuidelijke Sterrenwacht (ESO) partner is. Deze baanbrekende ontdekking zet astronomen aan het denken over hoe snel sterrenstelsels in het vroege heelal zijn ontstaan. JADES-GS-z14-0 werd vorig jaar ontdekt en is het verste bevestigde sterrenstelsel dat ooit is waargenomen. Zijn licht heeft er 13,4 miljard jaar over gedaan om ons te bereiken, wat betekent dat we het zien zoals het was toen het heelal nog geen 300 miljoen jaar oud was – ongeveer twee procent van zijn huidige leeftijd. De nieuwe detectie van zuurstof met ALMA, een astronomische interferometer in de Chileense Atacama-woestijn, wijst erop dat het sterrenstelsel in chemisch opzicht veel verder ontwikkeld is dan verwacht. ‘Het is alsof je een puber aantreft op een plek waar je alleen baby’s zou verwachten,’ zegt Sander Schouws, promovendus aan de Sterrewacht Leiden en hoofdauteur van het door Nederlandsers geleide onderzoek, dat nu is geaccepteerd voor publicatie in The Astrophysical Journal. ‘De resultaten laten zien dat het sterrenstelsel zich heel snel heeft gevormd en ook snel volwassen wordt, wat bijdraagt aan het toenemende vermoeden dat de vorming van sterrenstelsels veel sneller gaat dan verwacht.’ Sterrenstelsels beginnen hun leven meestal als verzamelingen van jonge sterren die voornamelijk bestaan uit lichte elementen zoals waterstof en helium. In de loop van hun bestaan produceren deze sterren zwaardere elementen, zoals zuurstof, die na hu dood over hun moederstelsel worden verspreid. Astronomen dachten dat het heelal bij een leeftijd van 300 miljoen jaar nog te jong was om sterrenstelsels te hebben die veel zware elementen bevatten. Uit de twee ALMA-studies blijkt echter dat JADES-GS-z14-0 ongeveer tien keer zoveel zware elementen bevat als verwacht. ‘Ik stond versteld van de onverwachte resultaten, omdat ze een nieuwe kijk gaven op de eerste ontwikkelingsfase van sterrenstelsels’, zegt Stefano Carniani van de Scuola Normale Superiore in Pisa, Italië, en hoofdauteur van het tweede artikel dat nu is geaccepteerd voor publicatie in Astronomy & Astrophysics.’ ‘Het bewijs dat een sterrenstelsel al volwassen kan zijn in het jonge heelal roept vragen op over wanneer en hoe sterrenstelsels zijn ontstaan.’ De detectie van zuurstof heeft astronomen ook in staat gesteld om hun afstandsmetingen van JADES-GS-z14-0 veel nauwkeuriger te maken. ‘De ALMA-detectie biedt een buitengewoon nauwkeurige meting van de afstand van het sterrenstelsel, met een onzekerheid van slechts 0,005 procent. Dit precisieniveau – vergelijkbaar met een meetnauwkeurigheid van vijf centimeter over een afstand van een kilometer – helpt ons om ons begrip van de eigenschappen van verre sterrenstelsels te verfijnen,’ voegt Eleonora Parlanti, promovendus aan de Scuola Normale Superiore van Pisa en medeauteur van het onderzoek in Astronomy & Astrophysics daar aan toe. (EE)
Meer informatie:
→ Volledig persbericht
De DESI-collaboration heeft een nieuwe analyse gepubliceerd van de zogeheten donkere energie. De analyse, gebaseerd op drie waarnemingsjaren, omvat bijna 15 miljoen sterrenstelsels en quasars. In combinatie met studies van onder meer de kosmische achtergrondstraling, en supernova’s wijst de studie erop dat de donkere energie in de loop van de tijd verandert. Het lot van het heelal hangt af van de balans tussen materie en donkere energie – het kosmische ingrediënt dat de versnellende uitdijing van het heelal aandrijft. Met het Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) wordt een grote driedimensionale kaart van ons heelal gemaakt om de invloed van de donkere energie over de afgelopen elf miljard jaar in kaart te brengen. DESI is gekoppeld aan de 4-meter Mayall-telescoop op Kit Peak (Arizona, VS) en kan het licht van vijfduizend sterrenstelsels tegelijk vastleggen. Het instrument is nu bezig aan het vierde van zijn vijf geplande onderzoeksjaren. Bij het project zijn meer dan negenhonderd onderzoekers van over de hele wereld betrokken. Op zich zijn de gegevens van DESI in overeenstemming met het standaardmodel van ons heelal – ‘Lambda CDM’, waarbij CDM staat voor koude donkere materie en lambda voor de eenvoudigste vorm van donkere energie die als een kosmologische constante zou werken. In combinatie met de andere studies zijn er nu echter aanwijzingen gevonden dat de invloed van de donkere energie in de loop van de tijd afneemt en dat andere modellen mogelijk beter zijn. DESI spoort de invloed van donkere energie op door te onderzoeken hoe de materie over het heelal is verspreid. Gebeurtenissen in het zeer vroege heelal lieten subtiele patronen achter in de verdeling van materie, een fenomeen dat Baryon Acoustic Oscillations (BAO) wordt genoemd. Dit BAO-patroon werkt als een ‘standaardliniaal’, waarvan de grootte op verschillende tijdstippen direct wordt beïnvloed door hoe het heelal uitdijde. Het meten van de liniaal op verschillende afstanden laat onderzoekers de sterkte van donkere energie door de geschiedenis heen zien. Het samenwerkingsverband zal binnenkort beginnen met aanvullende analyses, om nog meer informatie uit de huidige dataset te halen, en DESI zal doorgaan met het verzamelen van gegevens. (EE)
Meer informatie:
→ Tantalizing Hints That Dark Energy is Evolving — New Results and Data Released by the DESI Project
Vandaag hebben wetenschappers de eerste resultaten vrijgegeven van de onderzoeksmissie Euclid. De vrijgegeven gegevens bestrijken een enorm hemelgebied, verdeeld in drie stroken, en omvatten talrijke clusters van sterrenstelsels, actieve galactische kernen oftewel quasars en kortstondige hemelverschijnselen (‘transients’). Op de opnamen zijn meer dan 380.000 sterrenstelsels en vijfhonderd potentiële zwaartekrachtlenzen te zien, die zijn bijeengebracht met hulp van burgerwetenschappers en kunstmatige intelligentie (AI). Euclid heeft de drie hemelgebieden verkend waar hij uiteindelijk de ‘diepste’ waarnemingen van zijn missie zal uitvoeren. In slechts één week van waarnemingen, waarbij elk gebied slechts één keer is gescand, heeft de ruimtetelescoop al 26 miljoen sterrenstelsels gezien, waarvan de verste meer dan tien miljard lichtjaar van ons verwijderd zijn. Daarnaast is op de opnamen ook een kleine populatie van heldere quasars vastgelegd, die nog veel verder van ons verwijderd zijn. De komende jaren zal Euclid de drie hemelstroken nog tientallen keren vastleggen. Uiteindelijk moet dit meer inzicht geven in het ontstaansproces van sterrenstelsels en de ‘groei’ van superzware zwarte gaten. Maar deze eerste glimp van 63 vierkante graad van de hemel – driehonderd keer zo groot als de volle maan – geeft al een indrukwekkend voorproefje van de omvang van de grote, detailrijke kosmische atlas die Euclid in 2030 zal afleveren – een atlas die een derde van de hele hemel zal beslaan. De vandaag gepresenteerde ‘datarelease’ vertegenwoordigt slechts 0,4 procent van de sterrenstelsels die Euclid in de loop van zijn bestaan zal vastleggen. Naar verwachting zal Euclid per dag meer dan honderd gigabyte aan gegevens naar de aarde overseinen. Het is natuurlijk ondoenlijk om al die data handmatig te verwerken. Vandaar dat het Europese ruimteagentschap ESA gebruik maakt van de diensten van duizenden vrijwillige burgerwetenschappers en van AI-algoritmen. ‘Op deze manier kunnen we binnen enkele weken geavanceerde resultaten leveren, terwijl dat bij eerdere grote surveys jaren vergde’, aldus Mike Walmsley, wetenschapper bij het Euclid-consortium, die verbonden is aan de Universiteit van Toronto (Canada). (EE)
Meer informatie:
→ Euclid opens data treasure trove, offers glimpse of deep fields
Nieuw onderzoek met de Atacama Cosmology Telescope (ACT) in het noorden van Chili heeft de duidelijkste beelden tot nu toe opgeleverd van de ‘kindertijd’ van ons heelal. Door licht te meten dat er meer dan 13 miljard jaar over heeft gedaan om ons te bereiken, tonen de beelden het heelal toen het nog maar ongeveer 380.000 jaar oud was. Dit zwakke schijnsel wordt de kosmische achtergrondstraling genoemd. De nieuwe beelden van het vroege heelal, die zowel de intensiteit als de polarisatie van het vroegste licht tonen, geven een impressie van de tijd dat wolken van waterstof en helium zich tot de eerste sterren en sterrenstelsels ontwikkelden. De metingen hebben het standaardmodel van de kosmologie grondig op de proef gesteld, maar dat geeft geen krimp. Volgens de onderzoeker sluiten ze de meeste alternatieve theorieën uit. Het standaardmodel stelt onder meer dat het heelal 13,8 miljard jaar geleden is ontstaan, op dit moment wordt gedomineerd door donkere energie en uitdijt met een snelheid die de Hubble-constante wordt genoemd. Bij het analyseren van hun data hebben de wetenschappers specifiek gezocht naar mogelijke kosmische ingrediënten naast de al bekende normale materie, donkere materie, straling en donkere energie. Als ze bewijs hadden gevonden dat het heelal nog andere ingrediënten bevat, zou dat gevolgen hebben gehad voor de berekening van de Hubble-constante – de snelheid waarmee het heelal nu uitdijt. Die snelheid is als jaren een punt van discussie, omdat metingen van de kosmische achtergrondstraling steevast een uitdijingssnelheid van 67 à 68 kilometer per seconde per megaparsec laten zien, terwijl metingen aan de hand van de bewegingen van nabije sterrenstelsels uitkomen op 73 à 74 kilometer per seconde per megaparsec. Met behulp van hun onlangs vrijgegeven gegevens heeft het ACT-team de lagere waarde voor de Hubble-constante bevestigd met een grotere precisie dan ooit tevoren. Een belangrijk doel van het onderzoek was om alternatieve modellen voor het heelal te verkennen die het verschil tussen de metingen zouden kunnen verklaren. ‘We hebben de kosmische achtergrondstraling gebruikt als detector voor nieuwe deeltjes of velden in het vroege heelal,’ aldus kosmoloog Colin Hill van Columbia University (VS). ‘Maar de ACT-gegevens bevatten geen aanwijzingen voor zulke nieuwe signalen. Met onze nieuwe resultaten heeft het standaardmodel van de kosmologie een buitengewoon nauwkeurige test doorstaan.’ De nieuwe metingen met de ACT hebben de bestaande schattingen van de leeftijd van het heelal verder verfijnd. Ze bevestigen dat het heelal 13,8 miljard jaar oud is, met een onzekerheid van slechts 0,1%. (EE)
Meer informatie:
→ New High-Definition Pictures of the Baby Universe
De planeten Jupiter en Saturnus zijn al jaren in een wedloop verwikkeld: wie van de twee heeft de meeste manen? In 2019 nam Saturnus de leiding met de ontdekking van twintig nieuwe maantjes, die het totaal op 82 bracht. Vervolgens liep de teller voor Jupiter in 2023 op tot 92. Maar later dat jaar tikte Saturnus alweer de 146 aan, terwijl Jupiter bleef steken op 95. Deze week lijkt Saturnus een beslissende voorsprong te hebben genomen met de bekendmaking van nog eens 128 ontdekte mini-maantjes, waarmee zijn totaal op 274 is gekomen. Het gaat hierbij om zogeheten ‘onregelmatige’ maantjes – brokken ijs en gesteente van een paar kilometer groot die niet keurig om de evenaar van Saturnus cirkelen, maar vreemde steile banen doorlopen, vaak tegen de draairichting van de planeet in. Het vermoeden bestaat dat deze minimaantjes brokstukken zijn van een ‘botswedstrijd’ die al heel lang aan de gang is. Het lijkt erop dat Saturnus enkele miljarden jaren geleden een aantal grote, ijzige objecten heeft ingevangen. Door onderlinge botsingen zijn deze in de loop van de tijd steeds verder gefragmenteerd – een proces dat pas ongeveer honderd miljoen jaar geleden is gestopt. Hoe dan ook: het resultaat is dat Saturnus meer manen heeft dan alle andere planeten van ons zonnestelsel bij elkaar. (EE)
Meer informatie:
→ Saturn now has a ridiculous number of moons (National Geographic)
Opnamen van het verre heelal, gemaakt met de Webb-ruimtetelescoop, laten zien dat de overgrote meerderheid van de sterrenstelsels dezelfde kant op draait, zo blijkt uit onderzoek van Lior Shamir, universitair hoofddocent aan Kansas State University (VS). Ongeveer twee derde van de sterrenstelsels draait met de klok mee, en de rest tegen de klok in. Het onderzoek van Shamir – gepubliceerd in Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (MNRAS) – is gebaseerd op opnamen van 263 sterrenstelsels in het zogeheten JADES-veld die duidelijk genoeg waren om hun draairichting te kunnen vaststellen. In een willekeurig heelal zou het aantal sterrenstelsels dat in de ene richting draait ongeveer gelijk moeten zijn aan het aantal stelsels dat de andere kant op draait. Het feit dat Webb laat zien dat de meeste sterrenstelsels in dezelfde richting draaien is daarom verrassend. ‘Het is nog steeds niet duidelijk waarom dit zo is, maar er zijn twee mogelijke verklaringen,’ aldus Shamir. ‘De ene verklaring is dat het heelal roterend is geboren. Deze verklaring is in overeenstemming met de theorie dat ons heelal in feite niets anders is dan het inwendige van een zwart gat. Maar als het heelal inderdaad roterend is geboren, betekent dit dat de bestaande theorieën over de kosmos onvolledig zijn.’ De aarde draait ook om het centrum van het Melkwegstelsel, en vanwege het dopplereffect verwachten astronomen dat door dit effect licht afkomstig van sterrenstelsels die tegengesteld draaien aan de draaiing van het Melkwegstelsel doorgaans wat helderder zijn. Hierdoor zouden volgens Shamir deze sterrenstelsels oververtegenwoordigd kunnen zijn in de Webb-waarnemingen. ‘Als dat inderdaad het geval is, moeten we onze afstandsmetingen voor het diepe heelal opnieuw kalibreren’, aldus Shamir. ‘Dat zou ook diverse andere onopgeloste kwesties in de kosmologie kunnen oplossen, zoals de verschillen in de gemeten uitdijingssnelheid van het heelal en het bestaan van grote sterrenstelsels die volgens de bestaande afstandsmetingen ouder lijken dan het heelal zelf.’ (EE)
Meer informatie:
→ K-State researcher's study makes puzzling observation about Milky Way, deep space galaxies' rotations
Een internationaal team van sterrenkundigen onder Nederlandse leiding heeft aangetoond dat een witte dwergster en een rode dwergster die elke twee uur om elkaar heen draaien, radiopulsen uitzenden. Dankzij waarnemingen met meerdere telescopen konden de onderzoekers de oorsprong van zulke pulsen voor het eerst met zekerheid vaststellen (Nature Astronomy, 12 maart). De afgelopen jaren zijn er dankzij betere analysetechnieken radiopulsen ontdekt die tussen de seconden en minuten duren en van sterren uit de Melkweg lijken te komen. Er bestaan veel hypotheses voor de veroorzakers van deze pulsen, maar tot nu toe ontbrak hard bewijs. Een internationaal onderzoek geleid door de Nederlandse Iris de Ruiter brengt daar nu verandering in. De Ruiter, in oktober 2024 gepromoveerd aan Universiteit van Amsterdam, is nu postdoc aan de University of Sydney (Australië). Ze ontwikkelde in het laatste jaar van haar promotieonderzoek een methode om radiopulsen van seconden tot minuten te zoeken in het archief van de radiotelescoop LOFAR. Tijdens het verbeteren van de methode ontdekte ze één puls in waarnemingen uit 2015. Toen ze daarop meer archiefdata uit hetzelfde hemelgebied doorspitte, ontdekte ze zes extra pulsen. Alle pulsen komen van een bron met de aanduiding ILTJ1101. Vervolgwaarnemingen met behulp van de 6.5-m Multiple Mirror Telescope in Arizona en de Hobby-Eberly Telescope in Texas (Verenigde Staten) lieten zien dat het niet om één flitsende ster gaat, maar om twee sterren die samen de puls veroorzaken. De twee sterren, een rode dwerg en een witte dwerg, draaien elke 125 minuten om hun gemeenschappelijke zwaartepunt. Ze bevinden zich ongeveer 1600 lichtjaar van ons vandaan in de richting van de Grote Beer. De astronomen vermoeden dat de radiostraling ontstaat door de interactie van de rode dwerg met het magnetisch veld van de witte dwerg. In de toekomst willen ze de ultraviolette straling van ILTJ1101 in detail bestuderen. Daarmee kunnen ze de temperatuur van de witte dwerg bepalen en meer te weten komen over de geschiedenis van de witte en rode dwerg. Door de ontdekking weten astronomen nu dat neutronensterren niet het monopolie hebben op heldere radioflitsen. De afgelopen jaren zijn door andere onderzoeksgroepen ongeveer tien van dit soort radio-flitsende systemen ontdekt. Die teams hebben echter nog niet kunnen vaststellen of deze pulsen afkomstig zijn van een witte dwerg of van een neutronenster. (EE)
Meer informatie:
→ Volledig persbericht
Het Amerikaanse ruimteagentschap NASA heeft gisteren (11 maart 2025) een nieuwe satelliet voor astrofysisch onderzoek gelanceerd: SPHEREx. De satelliet heeft tot taak om meer te weten te komen over de oorsprong van ons heelal en de geschiedenis van sterrenstelsels, en om naar de ingrediënten van het leven in ons Melkwegstelsel te zoeken. Samen met SPHEREx zijn nog vier kleine satellieten gelanceerd die samen de PUNCH-missie vormen. Deze missie zal onderzoeken hoe het buitenste deel van de atmosfeer van de zon overgaat in de zonnewind – de stroom van elektrisch geladen deeltjes die onze ster voortdurend uitstoot. Beide missies opereren vanuit een lage aardbaan boven de dag-nachtlijn van de aarde (ook wel de terminator genoemd), zodat de zon vanuit de ruimtesondes gezien altijd in dezelfde positie blijft. Dit is essentieel voor SPHEREx, omdat zijn telescoop afgeschermd moet blijven van het licht en de hitte van de zon. Voor Punch is het juist van belang om de directe omgeving van de zon permanent in het zicht te houden. Om zijn wetenschappelijke doelen te bereiken, zal SPHEREx elke zes maanden een driedimensionale kaart van de volledige hemel maken. Met behulp van spectroscopie worden de afstanden van 450 miljoen sterrenstelsels in het nabije heelal gemeten. Ook zal de gezamenlijke gloed van alle sterrenstelsels in het heelal worden gemeten, wat inzicht geeft in hoe sterrenstelsels zijn gevormd en zich in de loop van de kosmische geschiedenis hebben ontwikkeld. Spectroscopie kan ook worden gebruikt om de samenstelling van hemelobjecten vast te stellen. Zo zal SPHEREx ons Melkwegstelsel afspeuren naar verborgen reservoirs van bevroren waterijs en andere moleculen, zoals koolstofdioxide, die essentieel zijn voor het leven zoals wij dat kennen. PUNCH zal globale 3D-waarnemingen doen van het binnenste deel van ons zonnestelsel en van de corona (het buitenste deel van de zon), om zo meer te weten te komen over het zogeheten ruimteweer. Daarbij gaat te aandacht vooral uit naar coronale massa-ejecties: ‘stormen’ van energierijke deeltjes die een gevaar kunnen vormen voor satellieten en astronauten. (EE)
Meer informatie:
→ NASA Launches Missions to Study Sun, Universe’s Beginning
Amerikaanse astronomen hebben ontdekt dat er om de nabije ster van Barnard vier kleine exoplaneten cirkelen. Eén van deze planeten is de lichtste exoplaneet die ooit is opgespoord (The Astrophysical Journal Letters, 11 maart). Al een eeuw lang onderzoeken astronomen de ster van Barnard in de hoop planeten bij deze ster te ontdekken. De ster, genoemd naar zijn ontdekker, de Amerikaanse astronoom Edward Emerson Barnard, is slechts ongeveer zes lichtjaar van ons verwijderd. Daarmee is hij de dichtstbijzijnde enkelvoudige ster. De ster staat te boek als een rode dwerg – de term die astronomen gebruiken voor relatief koele, kleine sterren met beduidend minder massa dan onze zon. Rond veel van deze rode dwergen cirkelen één of meer planeten, vaak in banen die dicht bij elkaar liggen. De nu ontdekte planeetjes zijn opgespoord met het instrument MAROON-X van de noordelijke Gemini-telescoop op Mauna Kea (Hawaï), dat speciaal is ontworpen om planeten bij rode dwergen op te sporen. Daarbij wordt gebruik gemaakt van de zogeheten radiële snelheidsmethode, wat wil zeggen dat het instrument de subtiele schommelbewegingen meet sterren maken als er planeten omheen draaien. Met dit instrument hebben de astronomen, verspreid over een periode van drie jaar, metingen gedaan van de schommelbeweging van de ster van Barnard. Daarbij zijn duidelijke aanwijzingen gevonden voor drie planeten, waarvan er twee al als mogelijke kandidaten waren aangemerkt. Door de gegevens van MAROON-X te combineren met die van het ESPRESSO-instrument van Europese Very Large Telescope in Chili, kon ook het bestaan van een vierde planeet worden aangetoond. De nu bevestigde planeten zijn waarschijnlijk rotsachtig van aard. Dat laat zich echter moeilijk met zekerheid vaststellen, omdat ze – vanwege de hoek waaronder we ze vanaf de aarde waarnemen, nooit voor hun ster langs schuiven, wat een belangrijke voorwaarde is om de grootte, en dus de dichtheid, van een exoplaneet te kunnen schatten. Wel staat vrijwel vast dat er binnen de leefbare zone rond de ster van Barnard – het gebied rond een ster waarbinnen planeten water op hun oppervlak kunnen hebben – niet nóg meer planeten van aards formaat cirkelen. De vier planeten, die elk slechts twintig tot dertig procent van de massa van de aarde hebben, bevinden zich zo dicht bij hun moederster dat ze er in enkele dagen omheen draaien. De vierde planeet is de lichtste ster die tot nu toe met de radiële snelheidsmethode is opgespoord. (EE)
Meer informatie:
→ Planetary System Found Around Nearest Single Star
Astronomen van de Universiteit van Arizona zijn meer te weten gekomen over een verrassend volwassen sterrenstelsel dat al bestond toen het heelal nog geen 300 miljoen jaar oud was – slechts twee procent van zijn huidige leeftijd. Het sterrenstelsel, dat is waargenomen met de Webb-ruimtetelescoop en de aanduiding JADES-GS-z14-0 heeft gekregen, is onverwacht helder en chemisch complex voor een object uit dit ‘oertijdperk’, aldus de onderzoekers (Nature Astronomy, 10 maart). Het nieuwe resultaat bouwt voort op de eerdere ontdekking, in 2024, dat JADES-GS-z14-0 het verste sterrenstelsel is dat ooit is waargenomen. Bij hun recente onderzoek zijn de astronomen dieper in de chemische samenstelling en de ontwikkelingstoestand van het stelsel gedoken. Daarbij is ontdekt dat het stelsel aanzienlijke hoeveelheden zuurstof bevat. In de sterrenkunde wordt alles wat zwaarder is dan helium beschouwd als een ‘metaal’. En voor de productie van metalen zijn opeenvolgende generaties van sterren nodig. Aangezien het vroege heelal alleen waterstof, helium en sporen van lithium bevatte, suggereert de ontdekking van aanzienlijke hoeveelheden zuurstof in JADES-GS-z14-0 dat de stervorming in dit sterrenstelsel op het moment van de waarneming misschien al honderd miljoen jaar bezig was. Deze sterren moeten zijn geëvolueerd en als supernovae zijn geëxplodeerd om de zuurstof de interstellaire ruimte in te blazen waaruit weer nieuwe sterren konden ontstaan. De ontdekking suggereert dat de stervorming in JADES-GS-z14-0 nog eerder is begonnen dan al werd vermoed. Daardoor is de tijdlijn voor het ontstaan van de eerste sterrenstelsels na de oerknal naar een nog vroeger tijdstip opgeschoven. (EE)
Meer informatie:
→ James Webb Space Telescope reveals unexpected complex chemistry in primordial galaxy
Astronomen hebben een sterke aanwijzing gevonden voor de aanwezigheid van een superzwaar zwart gat in de Grote Magelhaense Wolk – een van de meest nabije begeleiders van ons Melkwegstelsel. De ontdekking is gebaseerd op uiterst nauwkeurige bepalingen van de banen van eenentwintig sterren aan de rand van de Melkweg. De betreffende sterren bewegen zo snel dat ze zullen ontsnappen aan de zwaartekracht van het Melkwegstelsel. Astronomen noemen dit hogesnelheidssterren. Net zoals forensische experts de herkomst van een kogel kunnen reconstrueren aan de hand van zijn traject, hebben de astronomen kunnen vaststellen waar deze hogesnelheidssterren vandaan komen. Ze ontdekten dat ongeveer de helft gerelateerd is aan het superzware zwarte gat in het Melkwegcentrum. Maar de andere helft komt ergens anders vandaan: een tot nu toe onbekend superzwaar zwart gat in de Grote Magelhaense Wolk. De onderzoekers ontdekten dit zwarte gat door gebruik te maken van gegevens van de Europese astrometrische satelliet Gaia, die de bewegingen van meer dan een miljard sterren in de Melkweg met ongekende nauwkeurigheid in kaart heeft vastgelegd. Ook maakten ze gebruik van een verbeterde bepaling van de omloopbaan van de Grote Magelhaense Wolk om ons Melkwegstelsel, die recent door andere onderzoekers is gepubliceerd. Hogesnelheidssterren ontstaan wanneer een dubbelstersysteem zich te dicht bij een superzwaar zwart gat waagt. Door de sterke zwaartekracht wordt de ene ster in een omloopbaan om het zwarte gat gedwongen, terwijl de andere ster met een snelheid van meer dan anderhalf miljoen kilometer per uur wordt weggeslingerd – de hogesnelheidsster is geboren. Een belangrijk onderdeel van het onderzoek van het team was een voorspelling van hun theoretische model dat een superzwaar zwart gat in de Grote Magelhaense Wolk een opeenhoping van hogesnelheidssterren in een bepaald deel van de Melkweg zou veroorzaken. De nieuwe analyse bevestigt het bestaan van zo’n cluster. Op basis van de snelheden van de sterren, en het relatieve aantal sterren dat door de superzware zwarte gaten van de Grote Magelhaense Wolk en het Melkwegstelsel wordt weggeslingerd, heeft het team vastgesteld dat de massa van het zwarte gat ongeveer zeshonderdduizend zonsmassa’s bedraagt. Ter vergelijking: de massa van het superzware zwarte gat in het Melkwegcentrum bedraagt ongeveer vier miljoen zonsmassa’s. (EE)
Meer informatie:
→ Runaway Stars Reveal Hidden Black Hole In Milky Way’s Nearest Neighbor
NASA-technici hebben op 25 februari het subsysteem voor het meten van kosmische straling aan boord van ruimtesonde Voyager 1 uitgeschakeld. En op 24 maart zal hetzelfde gebeuren met een deeltjesdetector van zustersonde Voyager 2. Na deze ingrepen blijven op beide ruimtesondes nog drie wetenschappelijke meetsystemen actief. Het uitzetten van een deel van de apparatuur van de beide Voyagers is nodig om stroom te besparen. De Voyagers, die in 1977 werden gelanceerd, zijn voorzien van een ‘nucleaire batterij’ waarin de hoogradioactieve stof plutonium zit. Plutonium is instabiel en vervalt spontaan tot lichtere elementen. Bij dit verval komt behalve straling ook warmte vrij, en die warmte kan weer worden gebruikt om elektriciteit op te wekken. Dit kan echter niet eindeloos doorgaan: per jaar verliest het energiesysteem ongeveer vier watt aan elektrisch vermogen. De twee ruimtesondes hebben identieke sets van tien wetenschappelijke instrumenten aan boord. Sommige instrumenten, die bedoeld waren om gegevens te verzamelen van de planeten die ze onderweg bezochten, staan al geruime tijd uit. De overige blijven zo lang mogelijk in functie voor het onderzoek van de heliosfeer van ons zonnestelsel – een beschermende bel van zonnewind en magnetische velden die door de zon wordt gecreëerd – en voor het onderzoek van het gebied daarbuiten: de interstellaire ruimte. Voyager 1 passeerde de grens van de interstellaire ruimte in 2012; Voyager 2 deed dat in 2018. Het subsysteem van Voyager 1 dat vorige week is uitgeschakeld bestaat uit een drietal telescopen die ontworpen zijn voor het onderzoek van kosmische straling, zoals protonen die door objecten in ons Melkwegstelsel en in het inwendige van de zon worden geproduceerd. Gegevens van deze telescopen hielpen te bepalen wanneer en waar Voyager 1 de heliosfeer verliet. Het instrument van Voyager 2 dat later deze maand zal worden uitgeschakeld is een deeltjesdetector die ionen, elektronen en kosmische straling afkomstig uit ons zonnestelsel en het Melkwegstelsel registreert. (EE)
Meer informatie:
→ NASA Turns Off Two Voyager Science Instruments to Extend Mission
Met behulp van de Zuidelijke Gemini-telescoop en de Magellan Baade-telescoop (beide in Chili) hebben astronomen voor het eerst een zogeheten recurrente nova buiten ons Melkwegstelsel waargenomen in nabij-infrarood licht. De nova-uitbarsting bereikte ongekend hoge temperaturen (MNRAS, 5 maart). Nova-explosies ontstaan in dubbelstersystemen waarin een witte dwerg – het compacte overblijfsel van een uitgeputte ster – materie overhevelt van zijn begeleider. De materie die zich op het oppervlak van de witte dwerg verzamelt bereikt daarbij temperaturen die hoog genoeg zijn om een hevige explosie te veroorzaken. Bij bijna alle bekende novae is tot nu toe maar één zo’n uitbarsting waargenomen. De weinige novae waarbij dat vaker gebeurt worden recurrente nova genoemd. De uitbarstingen van deze novae volgen elkaar op met tussenpozen van één jaar tot vele tientallen jaren. Binnen ons eigen Melkwegstelsel zijn maar een stuk of tien van deze ‘herhalende novae’ bekend, maar daarbuiten veel meer. De eerste recurrente extragalactische nova die werd waargenomen is LMC 1968-12a (LMC68) in de Grote Magelhaense Wolk – een kleine begeleider van de Melkweg. Deze nova herhaalt zich ongeveer om de vier jaar. Hij bestaat uit een witte dwergster en een rode subreus (een ster die veel groter is dan de zon). Hij werd ontdekt in 1968 en vertoont sinds 1990 vrij regelmatig uitbarstingen. De meest recente uitbarsting van LMC68, in augustus 2024, werd als eerste gedetecteerd door NASA-satelliet Swift, die de nova sinds zijn uitbarsting in 2024 elke maand nauwlettend in de gaten heeft gehouden. In vervolg daarop zijn waarnemingen gedaan met de eerder genoemde telescopen. Met behulp van spectroscopie hebben de astronomen het nabij-infrarode licht van LMC68 waargenomen, waardoor ze de ultrahete fase van de nova konden bestuderen. Na deze uitbarsting doofde het licht van LMC68 snel, maar het FLAMINGOS-2-instrument van de Zuidelijke Gemini-telescoop ving nog steeds een sterk signaal op van geïoniseerde siliciumatomen, en met name siliciumatomen die negen van hun veertien elektronen waren kwijtgeraakt – iets waar enorme hoeveelheden energie voor nodig zijn. In het eerder door Magellan vastgelegde spectrum scheen alleen al het nabij-infrarode licht van geïoniseerd silicium bijna honderd keer zo fel als het licht van onze zon op al haar golflengten bij elkaar. Toen Gemini de spectraallijn enkele dagen later waarnam, was het signaal verzwakt, maar domineerde de siliciumemissie het spectrum nog steeds. De astronomen schatten dat het gas dat de nova wegblies kort na de explosie een temperatuur van drie miljoen graden Celsius bereikte. Daarmee is LMC 1968-12a een van de heetste novae ooit. Volgens het onderzoeksteam heeft dit te maken met de omstandigheden in de Grote Magelhaense Wolk. De sterren in de Grote Magelhaense Wolk hebben een lager metaalgehalte dan die in ons Melkwegstelsel, wat betekent dat er minder elementen zwaarder dan waterstof en helium (die astronomen simpelweg ‘metalen’ noemen) voorkomen. In sterrenstelsels met een hoog metaalgehalte houden zware elementen hitte vast op het oppervlak van de witte dwerg, waardoor een uitbarsting sneller op gang komt. Zonder deze zware elementen kan zich meer materie op het oppervlak van de witte dwerg verzamelen, voordat het heet genoeg wordt om te exploderen. (EE)
Meer informatie:
→ Gemini South Observes Ultra-Hot Nova Erupting With Surprising Chemical Signature
Onderzoekers die gebruik maken van gegevens van de Keck-sterrenwacht op Maunakea (Hawaï) en de Hubble-ruimtetelescoop, hebben een mogelijk stabiel trio 'ijsdwergen' ontdekt in de Kuipergordel van ons zonnestelsel (The Planetary Science Journal, 4 maart). IJsdwergen zijn ijzige overblijfselen uit de begintijd van ons zonnestelsel, die zich buiten de baan van de planeet Neptunus bevinden. Officieel worden ze transneptunische objecten (TNO's) genoemd. Tot nu toe zijn al meer dan drieduizend van deze objecten ontdekt, maar wetenschappers schatten dat er in werkelijkheid enkele honderdduizenden ijsdwergen met afmetingen van meer dan zestien kilometer zijn. Het grootste lid van deze familie is de dwergplaneet Pluto. Het nu ontdekte, waarschijnlijk drievoudige, object heet 148780 Altjira. Het is opgespoord in beeldgegevens die tussen 2006 en 2020 met de infraroodcamera van de Keck-telescoop zijn verkregen. Het Altjira-systeem bevindt zich ruwweg zes miljard kilometer – oftewel 44 keer de afstand tussen zon en aarde – van ons vandaan. Op Hubble-opnamen zijn twee TNO's te zien die ongeveer 7600 kilometer van elkaar verwijderd zijn. Volgens de onderzoekers blijkt uit herhaaldelijke waarnemingen van hun bewegingen echter dat het binnenste object eigenlijk uit twee hemellichamen bestaat die elkaar zo dicht genaderd zijn, dat ze van ons uit gezien niet los van elkaar kunnen worden gezien. Hun onderlinge afstand bedraagt slechts een fractie van één pixel op de camerasensor van de Hubble-telescoop. Door de beeldgegevens van Hubble te combineren met die van de Keck-telescoop, kon echter toch statistisch aannemelijk worden gemaakt dat Altjira uit drie afzonderlijke delen bestaat. Tot nu toe zijn er ongeveer veertig dubbele objecten ontdekt in de Kuipergordel. Van één – 47171 Lempo – was al een tijdje bekend dat het een driedelig object is. De ontdekking van een tweede drievoudig object maakt het volgens de onderzoekers waarschijnlijk dat zich in het buitengebied van ons zonnestelsel een populatie van drievoudige systemen schuilhoudt die op dezelfde manier zijn ontstaan. Het zal echter nog wel een tijdje duren voordat er voldoende bewijsmateriaal is verzameld om deze theorie te onderbouwen. Voorlopig staat er in elk geval geen ruimtemissie naar Altjira op het programma. Wel zal binnenkort ook de Webb-ruimtetelescoop op dit bijzondere object worden gericht. De tot nu toe enige Kuipergordelobjecten die in detail zijn onderzocht, zijn Pluto en het kleinere object Arrokoth, die respectievelijk in 2015 en 2019 zijn bezocht door NASA-ruimtemissie New Horizons. New Horizons toonde aan dat Arrokoth uit twee delen bestaat, die elkaar raken. Altjira kan worden beschouwd als een verre 'neef' van Arrokoth, al is hij met een geschatte breedte van tweehonderd kilometer wel tien keer zo groot als laatstgenoemde. (EE)
Meer informatie:
→ New Research Reveals Kuiper Belt Duo May be Trio
De eerste sterren in het heelal kunnen aanzienlijke hoeveelheden water hebben geproduceerd toen ze – honderd tot tweehonderd miljoen jaar na de oerknal – ‘stierven’. Er waren al aanwijzingen dat er zo’n 780 miljoen jaar na de oerknal water was in het heelal, maar nu is met behulp van computersimulaties vastgesteld dat dit voor ons essentiële ingrediënt veel eerder kan zijn gevormd dan gedacht (Nature Astronomy, 3 maart). Voor ons is water iets heel gewoons. Maar in de begintijd van het heelal, ruwweg 13,8 miljard jaar geleden, bestond het heelal nog uitsluitend uit waterstof, helium en een klein beetje lithium. Voor de productie van de overige elementen waren sterren nodig. Sommige middelzware elementen, zoals koolstof en zuurstof, worden door ouder wordende sterren geproduceerd, andere door exploderende sterren (supernova’s) of door botsende neutronensterren. Maar om complexere moleculen in significante hoeveelheden te kunnen vormen zijn relatief dichte en koele omstandigheden nodig, idealiter met temperaturen van minder dan een paar duizend graden Celsius. Om te onderzoeken of er water in het jonge heelal kan zijn geweest, heeft astrofysicus Daniel Whalen van de Universiteit van Portsmouth (VK) computersimulaties gemaakt van het leven en sterven van twee sterren van de eerste generatie. Omdat astronomen denken dat de eerste sterren veel groter waren, en een kortere levensduur hadden dan de huidige sterren, hebben Whalen en zijn team een ster met dertien keer de massa van de zon en een ster van tweehonderd zonsmassa’s gesimuleerd. Aan het einde van hun korte leven explodeerden deze kolossen als supernova’s, waarbij ze allerlei elementen de ruimte in bliezen, waaronder zuurstof en waterstof. Uit de simulaties bleek dat toen de uitgestoten materie van de supernova’s expandeerde en afkoelde, de zuurstof met waterstof en diwaterstof (twee samengevoegde waterstofatomen) reageerde en waterdamp ontstond. Dit chemische proces verliep heel traag, omdat de atomaire dichtheid in de buitenste delen van de uitdijende supernova-restanten gering was. Hierdoor was de kans klein dat twee elementen elkaar binnen afzienbare tijd konden tegenkomen. Maar na een paar miljoen jaar – of enkele tientallen miljoenen jaren in het geval van de kleinere ster – was de stofrijke kern van de supernovaresten voldoende afgekoeld om water te vormen. Daar begon zich snel water(damp) te verzamelen, omdat de dichtheid hoog genoeg was om atomen bijeen te brengen. Aan het einde van de simulaties produceerde de kleinere supernova een hoeveelheid water gelijk aan ongeveer een derde aardmassa. De grotere supernova produceerde genoeg water voor 330 aardes. Volgens Whalen zou zich in het overblijfsel van de grotere supernova in principe een waterwereld kunnen vormen die vergelijkbaar is met de onze eigen planeet. (EE)
Meer informatie:
→ The universe’s first supernovas probably produced water (ScienceNews)
Een internationaal onderzoeksteam heeft ontdekt dat de eerder waargenomen helderheidsvariaties van een vrij rondzwervend object dat bekendstaat als SIMP 0136 het gevolg moeten zijn van een complexe combinatie van atmosferische factoren. Met behulp van de internationale Webb-ruimtetelescoop is het team erin geslaagd om het infrarode licht te meten dat gedurende twee volledige omwentelingen door SIMP 0136 werd uitgezonden. Op die manier konden variaties in wolkenlagen, temperatuur en koolstofchemie worden gedetecteerd die niet eerder waren opgemerkt (The Astrophysical Journal Letters, 3 maart). SIMP 0136 is slechts twintig lichtjaar van de aarde verwijderd en heeft ongeveer dertien keer zoveel massa als Jupiter. Hoewel hij niet te boek staat als een grote gasplaneet – hij draait niet om een ster en zou ook een zogeheten bruine dwerg kunnen zijn – is SIMP 0136 een ideaal doelwit voor ‘exometeorologie’: weerkundig onderzoek van een hemellichaam buiten ons zonnestelsel. Hij is het helderste object in zijn soort aan de noordelijke hemel, en door zijn korte rotatieperiode van slechts 2,4 uur kan hij heel efficiënt worden waargenomen. Met behulp van zijn nabij-infraroodspectrograaf heeft Webb gedurende meer dan drie uur duizenden spectra van SIMP 0136 vastgelegd in het golflengtegebied van 0,6 tot 5,3 micron – één per 1,8 seconden. Direct hierna werden met Webb’s midden-infraroodcamera honderden spectroscopische metingen tussen vijf en 14 micron gedaan. Alles bij elkaar heeft dit honderden gedetailleerde lichtkrommen opgeleverd die stuk voor stuk de helderheidsverandering van een specifieke golflengte (kleur) laten zien. De onderzoekers merkten vrijwel onmiddellijk op dat de lichtkrommen verschillende vormen vertonen. Mettertijd werden sommige golflengten helderder, terwijl andere zwakker werden of gelijk bleven. Om erachter te komen wat de helderheidsvariaties van SIMP 0136 zou kunnen veroorzaken, heeft het team met behulp van atmosfeermodellen onderzocht wáár in de atmosfeer elke golflengte van licht vandaan kwam. Zo kwam één groep golflengten diep uit de atmosfeer, terwijl een andere afkomstig was van hoger gelegen wolkenlagen, waarvan wordt aangenomen dat ze uit minuscule korreltjes silicaatmineralen bestaan. De variaties in deze beide lichtkrommen houden verband met fragmenterende wolkenlagen. Een derde groep golflengten ontstaat op zeer grote hoogte, ver boven de wolken, en lijkt temperatuurafhankelijk te zijn. Heldere ‘hot spots’ zouden verband kunnen houden met het poollicht dat eerder al op radiogolflengten is gedetecteerd, of met de opwelling van heet gas van dieper in de atmosfeer. Sommige lichtkrommen laten zich echter niet verklaren met wolken of temperatuurverschillen. Ze vertonen variaties die verband houden met de koolstofchemie in de atmosfeer van SIMP 0136. Het gaat daarbij bijvoorbeeld om concentraties van koolstofmonoxide en -dioxide die door de draaiing van het object in en uit beeld bewegen of om chemische reacties die ervoor zorgen dat de samenstelling van diens atmosfeer in de loop van de tijd verandert. (EE)
Meer informatie:
→ NASA’s Webb Exposes Complex Atmosphere of Starless Super-Jupiter
Van vrijdag 7 tot en met zondag 9 maart vinden de jaarlijkse Landelijke Sterrenkijkdagen plaats. Op deze dagen kan het publiek op tientallen locaties in Nederland door een telescoop de sterrenhemel bewonderen. Check voor locaties en tijden www.knvws.nl/landelijke-sterrenkijkdagen.De sterrenkijkdagen zijn al 49 jaar dé gelegenheid voor iedereen met belangstelling voor de sterrenhemel om kennis te maken met het sterrenkijken door een telescoop, of een eerste bezoek aan een sterrenwacht te brengen. Op de meeste locaties is de toegang gratis. Vroeg in de avond, tot acht uur, kun je boven de westelijke horizon de planeet Venus zien. Jupiter met zijn manen vind je bij de horens van sterrenbeeld Stier. Niet ver ervandaan staat het Zevengesternte, een verzameling van jonge sterren. De maan is dit weekend voor ruim de helft verlicht en de hele avond te zien. Kom je naar een van de activiteiten, dan kun je proberen om met je smartphone door de telescoop een maanfoto te maken. De halfvolle maan passeert gedurende de sterrenkijkdagen de rode planeet Mars. Als de omstandigheden goed zijn, zie je met een telescoop misschien donkere vlekken en witte poolkappen op de planeet. Tussen de maan en het Zevengesternte staat de planeet Uranus. Je hebt een telescoop nodig om die te kunnen zien. Ook het wintersterrenbeeld Orion met zijn karakteristieke zandlopervorm is komend weekend goed waarneembaar. Als je goed kijkt, zie je dat de sterren verschillende kleuren hebben. De superreus Betelgeuze staat linksboven in het sterrenbeeld en is roodoranje van kleur. Deze ster wordt door astronomen in de gaten gehouden omdat hij bijna aan het eind van zijn leven is en dan als een heldere supernova-explosie zal eindigen. In de onderste helft van het sterrenbeeld bevindt zich de Orionnevel. Het is een ‘kosmische kraamkamer’ waar nieuwe sterren en planeten worden gevormd. Deze nevel leert ons meer over hoe ons eigen zonnestelsel is ontstaan. Met een telescoop kun je de nevel als een grijsgroene vlek waarnemen. Als je wat langer kijkt dan zie je er steeds meer van. Dit jaar kun je weer op veel plaatsen de KNVWS-waarneemstrippenkaart krijgen. Daarop kun je bijhouden wat je al gezien hebt of waaraan je hebt meegedaan. Ook staan er leuke sterrenkundige zaken op. Als het weer ongeschikt blijkt voor het sterrenkijken, is er op veel deelnemende locaties een aanvullend programma met rondleidingen en lezingen en fascinerende verhalen over actuele sterrenkundige onderwerpen. Ook zijn er planetariumvoorstellingen, demonstraties van telescopen en kun je informatie krijgen over weer- en sterrenkunde als hobby.
Meer informatie:
→ Meer informatie
Het 2,5 miljoen lichtjaar verre Andromedastelsel is op heldere (herfst)avonden met het blote oog waarneembaar als een langwerpige ‘vlek’ met ongeveer de breedte van de vollemaan. Wat niet direct opvalt is dat deze soortgenoot van ons Melkwegstelsel is omringd door ruim dertig kleine satellietstelsels. Ze zijn nu in kaart gebracht met de Hubble-ruimtetelescoop (The Astrophysical Journal, 27 februari). De Hubble-opnamen laten zien dat het systeem van satellietstelsels rond het Andromedastelsel sterk afwijkt van dat rond ons Melkwegstelsel. Dat is een aanwijzing dat de Melkweg en Andromeda zich in de loop van de miljarden jaren verschillend hebben ontwikkeld. Onze Melkweg is relatief rustig geweest, maar het lijkt erop dat het Andromedastelsel een onstuimiger verleden heeft – waarschijnlijk doordat het een paar miljard jaar geleden is samengesmolten met een ander groot sterrenstelsel. Deze ontmoeting, en het feit dat Andromeda wel twee keer zoveel massa heeft als ons Melkwegstelsel, zou zijn rijke en diverse populatie aan kleine satellietstelsels kunnen verklaren. ‘Alles in het Andromedastelsel is erg asymmetrisch en verstoord. Het lijkt erop dat er niet zo lang geleden iets bijzonders is gebeurd’, aldus hoofdonderzoeker Daniel Weisz van de Universiteit van Californië in Berkeley. ‘Er bestaat de neiging om wat we van ons eigen sterrenstelsel weten te extrapoleren naar de overige sterrenstelsels in het heelal. Maar er heeft altijd twijfel over bestaan of de Melkweg wel representatief is voor andere stelsels. Hebben deze vergelijkbare eigenschappen of vertonen ze meer diversiteit? Ons onderzoek heeft aangetoond dat kleine sterrenstelsels in andere ecosystemen andere evolutionaire paden hebben gevolgd dan wat we van de satellietstelsels van ons Melkwegstelsel weten.’Zo bevindt bijvoorbeeld de helft van de satellietstelsels van Andromeda zich in een plat vlak, en draaien ze allemaal dezelfde kant op. ‘Dat kwam als een totale verrassing en we begrijpen nog steeds niet helemaal waarom dit zo is’, aldus Weisz. Ook met de helderste begeleider van het Andromedastelsel – Messier 32 – is iets bijzonders aan de hand. Dit compacte elliptische sterrenstelsel is mogelijk de overgebleven kern van een groter sterrenstelsel dat een paar miljard jaar geleden met Andromeda in botsing kwam. Daarbij is het stelsel zijn gas kwijtgeraakt, evenals een deel van zijn sterren. M32 bevat oudere sterren, maar er zijn aanwijzingen dat zich een paar miljard jaar geleden een grote stellaire geboortegolf in dit stelsel heeft voltrokken. Naast M32 heeft het Andromedastelsel ook een unieke populatie van dwergsterrenstelsels zoals we die we in ons Melkwegstelsel niet tegenkomen. Ze hebben de meeste van hun sterren al heel vroeg gevormd, maar hun sterproductie is – in een rustig tempo – daarna veel langer doorgegaan. ‘We zien dat hoe lang satellietstelsels nieuwe sterren kunnen blijven vormen sterk afhangt van hun massa’s en van hoe dichtbij ze zich bij het Andromedastelsel bevinden, zegt Weisz’ collega Alessandro Savino. ‘Dat wijst er sterk op dat de groei van kleine sterrenstelsels door de invloed van een zwaar sterrenstelsel als Andromeda wordt verstoord.’ (EE)
Meer informatie:
→ NASA’s Hubble Provides Bird’s-Eye View of Andromeda Galaxy’s Ecosystem
Een baanbrekend onderzoek werpt nieuw licht op de mysterieuze oorsprong van vrij rondzwervende hemellichamen die meer massa hebben dan de meeste planeten, maar lichter zijn dan sterren. Dergelijke objecten worden ‘free-floating planetary-mass objects’ of kortweg PMO’s genoemd. Onder leiding van Deng Hongping van de sterrenwacht van Shanghai (China) heeft een internationaal team van astronomen aan de hand van computersimulaties het vormingsproces van deze objecten nagebootst. De resultaten wijzen erop dat PMO’s rechtstreeks ontstaan bij botsingen tussen circumstellaire schijven in jonge sterrenhopen (Science Advances, 26 februari). PMO’s zijn kosmische nomaden die niet aan een ster gebonden zijn en vrij door de ruimte zwerven. Hun massa’s zijn kleiner dan dertien keer die van de planeet Jupiter en ze zijn vaak te vinden in jonge sterrenhopen, zoals de Trapezium-cluster in de Orionnevel. Hoewel veel van deze objecten zijn ontdekt, is nog maar weinig bekend over de manier waarop ze ontstaan. Volgens eerdere theorieën zouden het mislukte sterren of planeten kunnen zijn die aan de zwaartekracht van hun moederster zijn ontsnapt. Maar deze modellen kunnen niet verklaren waarom ze zo talrijk zijn en waarom ze vaak paren vormen. ‘PMO’s passen niet netjes in de bestaande categorieën van sterren of planeten,’ aldus Deng. ‘Onze simulaties laten zien dat ze waarschijnlijk door een heel ander proces ontstaan – een proces dat samenhangt met de chaotische dynamiek van jonge sterrenhopen.’ Met behulp van hun computersimulaties hebben de onderzoekers botsingen tussen circumstellaire schijven nagebootst – draaiende ringen van gas en stof rond jonge sterren. Wanneer zulke schijven met snelheden van enkele kilometers per seconde met elkaar in botsing komen, rekken hun zwaartekrachtinteracties het gas uit en vormen zich zogeheten getijdebruggen. Deze vallen uiteindelijk weer uiteen in dichte filamenten, die vervolgens tot compacte kernen verbrokkelen. Wanneer deze filamenten een kritische massa bereiken, produceren ze PMO’s met ongeveer tien keer zo veel massa als Jupiter. Verder laten de simulaties zien dat tot wel veertien procent van de PMO’s in groepjes van twee of drie ontstaan, op onderlinge afstanden van zeven tot vijftien astronomische eenheden, wat het grote aantal PMO-paren in sterrenhopen verklaart. Het feit dat in de drukke omgeving van zo’n sterrenhoop vaak botsingen tussen circumstellaire schijven optreden, kan verklaren waarom er zo veel PMO’s zijn waargenomen. Anders dan ontsnapte planeten bewegen PMO’s synchroon met de sterren van de sterrenhoop waar ze deel van uitmaken. Hun samenstelling komt overeen met die in de buitendelen van een circumstellaire schijf, waar zware elementen schaars zijn. Vaak zijn de kosmische nomaden ook omgeven door gasschijven met diameters tot wel 200 astronomische eenheden, wat kan betekenen dat zich manen of zelfs planeten rond deze bijzondere objecten kunnen vormen. (EE)
Meer informatie:
→ New study reveals how rogue planetary-mass objects form in young star clusters
Een internationaal onderzoeksteam, onder leiding van de Universiteit van Bern (Zwitserland) en Brown University (VS), heeft een nieuwe verklaring gevonden voor de roodachtige kleur van de planeet Mars. Niet hematiet – een droog, roestkleurig mineraal – zou de belangrijkste veroorzaker ervan zijn, maar het waterrijke ijzermineraal ferrihydriet. Deze conclusie zou niet alleen de opvallende kleur van Mars verklaren, maar ook het vermoeden onderbouwen dat deze planeet een nat verleden heeft gehad (Nature Communications, 25 februari). De wetenschappers baseren zich op meetgegevens van een aantal Marsorbiters en Marsrovers, in combinatie met nieuwe laboratoriumtechnieken. De eerste aanwijzing voor de aanwezigheid van ferrihydriet in het Marsstof werd geleverd door CaSSIS, het belangrijkste camerasysteem aan boord van de Europese ExoMars Trace Gas Orbiter (TGO), die sinds 2017 in een baan om Mars draait. De data van deze en andere Marsorbiters werden gecombineerd met die van NASA-Marsrovers Pathfinder, Curiosity en Opportunity én met laboratoriumanalyses van nagebootste Mars-achtige materialen. ‘Alles bij elkaar laten onze onderzoeken zien dat er veel ferrihydriet in het Marsstof zit, en waarschijnlijk ook in de gesteentelagen van de planeet’, aldus onderzoeksleider Adomas Valantinas van Brown University. De ontdekking dat niet hematiet, maar ferrihydriet het hoofdbestanddeel van Marsstof kan zijn, heeft verstrekkende gevolgen voor ons begrip van de geschiedenis van Mars. Anders dan hematiet, dat zich onder warme, droge omstandigheden vormt, vormt ferrihydriet zich op plekken waar koel water aanwezig is. ‘Ons onderzoek laat zien dat voor de vorming van ferrihydriet op Mars zowel zuurstof als water nodig was’, zegt Valentinas. ’Dit suggereert dat Mars ooit een nat milieu heeft gehad, wat een essentiële voorwaarde is voor het ontstaan van leven’. ‘Dit onderzoek is echt een openbaring,’ zegt Valantinas’ collega Jack Mustard. ‘Maar hoe spannend de nieuwe bevindingen ook zijn, we realiseren ons dat onze resultaten nog geverifieerd moeten worden met behulp van de bodemmonsters van Mars, zoals die momenteel door Marsrover Perseverance worden verzameld. Pas als we die in handen hebben, kunnen we checken of onze ferihydriet-theorie klopt.’ (EE)
Meer informatie:
→ Why Mars could be red
Nieuwe waarnemingen van planetoïde 2024 YR4, uitgevoerd met de Very Large Telescope (VLT) van de Europese Zuidelijke Sterrenwacht (ESO) en faciliteiten elders, sluiten de kans dat de ruimterots op aarde zal inslaan zo goed als uit. Planetoïde 2024 YR4 is de afgelopen maanden nauwlettend in de gaten gehouden, toen de kans dat hij in het jaar 2032 op aarde zou inslaan opliep tot ongeveer drie procent – de grootste inslagkans ooit voor een planetoïde van deze omvang. Na de meest recente waarnemingen is de kans echter tot vrijwel nul gedaald. Planetoïde 2024 YR4, die naar schatting veertig tot negentig meter groot is, werd eind december vorig jaar ontdekt in een baan die ertoe kon leiden dat hij op 22 december 2032 in botsing zou komen met de aarde. Vanwege zijn afmetingen en relatief grote inslagkans kwam de planetoïde al snel bovenaan de risicolijst van het Europese ruimteagentschap ESA te staan. Medio januari is de VLT gebruikt om 2024 YR4 te observeren, om astronomen van de cruciale gegevens te voorzien die zij nodig hadden om diens baan nauwkeuriger te berekenen. In combinatie met data van andere sterrenwachten, verbeterde hun kennis van de baan van de planetoïde sterk, wat resulteerde in een inslagkans van meer dan een procent – een belangrijke drempelwaarde. Daarop werden nog meer waarnemingen gedaan. Nadat meerdere telescopen verspreid over de wereld de planetoïde hadden waargenomen, en astronomen zijn baan hadden uitgepuzzeld, nam de inslagkans op 18 februari toe tot ongeveer drie procent – de hoogste inslagkans die ooit voor een planetoïde groter dan dertig meter was opgetekend. Maar een dag later brachten nieuwe VLT-waarnemingen deze kans alweer terug tot de helft. Op basis van de nieuwste waarnemingen van de VLT en gegevens van andere sterrenwachten hebben astronomen de baan van de planetoïde nu zo nauwkeurig kunnen bepalen dat een botsing met de aarde in 2032 vrijwel uitgesloten is. Op dit moment bedraagt de kans op een inslag volgens het Near-Earth Objects Coordination Centre van ESA nog maar ongeveer 0,001% en staat de planetoïde niet meer bovenaan de risicolijst van ESA. (EE)
Meer informatie:
→ ESO-waarnemingen helpen inslag van planetoïde 2024 YR4 bijna volledig uit te sluiten
Een Chinese rover die in 2021 op Mars is geland, heeft bewijs gevonden voor ondergrondse zandafzettingen in een gebied waarvan wordt vermoed dat hier ooit een zee is geweest. Dit bewijst eens te meer dat de rode planeet lang geleden een grote oceaan heeft gehad (PNAS, 24 februari). De inmiddels inactieve rover, Zhurong geheten, heeft tussen mei 2021 en mei 2022 op Mars rondgereden. Hij legde een afstand van iets minder dan twee kilometer af, ongeveer haaks op steile hellingen waarvan wordt gedacht dat ze een oude kustlijn vormen uit de tijd – vier miljard jaar geleden – dat Mars een dichtere atmosfeer en een warmer klimaat had. Tijdens zijn verkenningstocht heeft Zhurong metingen gedaan met een grondradar die tachtig meter onder het Marsoppervlak kon ‘kijken’. De radarbeelden laten over het hele traject dikke lagen materiaal zien die allemaal in de richting wijzen van de vermoedelijke kustlijn, die onder een hoek van vijftien graad staat, vergelijkbaar met de hoek van strandafzettingen op aarde. Dat suggereert dat Mars gedurende langere tijd een watermassa heeft gehad met golven die sedimenten langs een glooiende kustlijn hebben afgezet. De grondradar van Zhurong is er ook in geslaagd om de afmetingen van de deeltjes in deze lagen te bepalen. Ze blijken ongeveer net zo groot te zijn als zandkorreltjes. Toch lijken de afzettingen niet op oude, door de wind aangewaaide duinen, zoals die veel voorkomen op Mars. ‘De structuren zien er niet uit als zandduinen. Ook vertonen ze niet de kenmerken van een inslagkrater of lavastromen. Dus toen begonnen we aan oceanen te denken’, zegt Michael Manga, hoogleraar in de aard- en planeetwetenschappen aan de Universiteit van Californië te Berkeley. ‘De structuren liggen evenwijdig aan wat de oude kustlijn zou zijn geweest. Ze hebben zowel de juiste oriëntatie als de juiste helling om het idee te rechtvaardigen dat hier lange tijd een oceaan is geweest die zandachtig materiaal heeft afgezet. Volgens Manga wijst de aanwezigheid van een strand erop dat Mars een grote, ijsvrije oceaan heeft gekend, ofschoon de planeet tegenwoordig te koud is om over stromend water te kunnen beschikken. De ontdekking van de oude kustlijn impliceert ook dat er rivieren zijn geweest op Mars die sediment in de oceaan hebben gedumpt, dat vervolgens door golven op de stranden is afgezet. De afzettingen langs de oude kustlijn zijn ongerept: ze zijn later bedolven met materiaal afkomstig van bijvoorbeeld stofstormen, meteorietinslagen of vulkaanuitbarstingen. Vandaar dat ze sinds het opdrogen van de oceaan zo goed bewaard zijn gebleven. (EE)
Meer informatie:
→ Ancient beaches testify to long-ago ocean on Mars
Met behulp van vroege gegevens van het Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) heeft een team van astrofysici de grootste verzameling dwergstelsels ooit verzameld waarin een zwart gat schuilgaat. Daarnaast heeft hun zoekactie ook de tot nu toe grootste verzameling middelzware zwarte gaten opgeleverd (The Astrophysical Journal, 19 februari). Het DESI-project is een internationale samenwerking van meer dan negenhonderd onderzoekers van meer dan zeventig instellingen over de hele wereld. DESI kan het licht van vijfduizend sterrenstelsels tegelijk opvangen. Het instrument is gemonteerd op de 4-meter Mayall-telescoop van de sterrenwacht op Kitt Peak (Arizona) en is nu bezig met het vierde van zijn vijf jaar durende hemelverkenning. Met de gegevens van het eerste jaar heeft het team – onder leiding van postdoc Ragadeepika Pucha van de Universiteit van Utah – een enorme dataset opgebouwd die de spectra van 410.000 sterrenstelsels bevat, waaronder ruwweg 115.000 dwergsterrenstelsels: kleine, diffuse sterrenstelsels met duizenden tot enkele miljarden sterren en heel weinig gas. Met behulp van deze dataset hebben Pucha en haar team nu de complexe relatie tussen zwarte gaten en dwergstelsels onderzocht. Astrofysici zijn er vrij zeker van dat alle zware sterrenstelsels, zoals ons Melkwegstelsel, zwarte gaten in hun centra hebben. Maar of dat ook voor kleinere oftewel lichtere stelsels geldt, is onduidelijk. Het opsporen van zwarte gaten is al een uitdaging op zich, maar het identificeren van zwarte gaten in dwergstelsels is – vanwege hun geringe afmetingen – nog moeilijker. Een zwart gat dat bezig is om materie uit zijn omgeving op te slokken laat zich echter gemakkelijker opsporen. ‘Wanneer een zwart gat in het centrum van een sterrenstelsel zich begint te voeden, braakt het een enorme hoeveelheid energie uit en verandert het in een zogeheten actieve galactische kern. Deze spectaculaire activiteit fungeert als een helder baken, dat ons in staat stelt om zwarte gaten in deze kleine sterrenstelsels op te sporen’, aldus Pucha. De inventarisatie van de vroege DESI-gegevens heeft maar liefst 2500 kandidaat-dwergstelsels met een actieve galactische opgeleverd – veel meer dan bij eerdere onderzoeken. En dat doet vermoeden dat een flink aantal zwarte gaten tot nu toe over het hoofd zijn gezien. Bij een aparte analyse van de DESI-gegevens ontdekte het team driehonderd mogelijke zwarte gaten van middelbare massa. De meeste zwarte gaten zijn licht (minder dan honderd keer de massa van onze zon) of superzwaar (meer dan een miljoen keer de massa van onze zon). Over de zwarte gaten tussen deze twee uitersten in is weinig bekend, maar vermoed wordt dat zij de overblijfselen zijn van de allereerste zwarte gaten die vroeg in de geschiedenis van het het heelal werden gevormd, en de kiemen vormden voor de superzware zwarte gaten die tegenwoordig in de centra van grote sterrenstelsels te vinden zijn. Maar tot nu toe zijn pas honderd tot honderdvijftig van deze middelzware zwarte gaten gevonden. Aangenomen wordt dat de zwarte gaten in dwergsterrenstelsels tot de middelzware categorie behoren. Maar intrigerend genoeg overlappen slechts zeventig van de nu ontdekte middelzware zwarte gaten met potentiële actieve galactische kernen van dwergstelsels. En dit roept vragen op over de vorming en evolutie van zwarte gaten binnen sterrenstelsels. ‘Bestaat er bijvoorbeeld een verband tussen de mechanismen van de vorming van zwarte gaten en de soorten sterrenstelsels waarin ze leven?’ vraagt Pucha zich af. (EE)
Meer informatie:
→ DESI Uncovers 300 New Intermediate-Mass Black Holes Plus 2500 New Active Black Holes in Dwarf Galaxies
Een team van wetenschappers heeft de tot nu toe grootste, betrouwbaar gemeten superstructuur in het heelal ontdekt. De ontdekking werd gedaan tijdens het in kaart brengen van het nabije heelal met behulp van gegevens van clusters van sterrenstelsels, verzameld met de röntgensatelliet ROSAT. Met een lengte van ongeveer 1,4 miljard lichtjaar is de nieuwe structuur, die voornamelijk uit donkere materie bestaat, de grootste kosmische structuur die we kennen. Gemiddeld over zeer grote afstanden lijkt het heelal bijna homogeen te zijn. Op schalen kleiner dan ongeveer een miljard lichtjaar en in onze kosmische omgeving wordt het universum gekenmerkt door verdichtingen van materie in superclusters en leemtes. Nauwkeurige kennis van deze structuren is van groot belang voor kosmologisch onderzoek en vormt de belangrijkste motivatie om het nabije heelal in kaart te brengen. ‘Als je kijkt naar de verdeling van de clusters van sterrenstelsels op een bolvormige schil met een afstand van 416 tot 826 miljoen lichtjaar, zie je meteen een enorme structuur die zich uitstrekt van de hoge noordelijke hemel tot bijna het meest zuidelijke punt van de hemel’, legt projectleider Hans Böhringer uit. De structuur bestaat uit 68 clusters van sterrenstelsels en heeft een geschatte totale massa van 2,4 maal tien tot de macht 17 zonsmassa’s en een lengte van ongeveer 1,4 miljard lichtjaar. Daarmee is dit de grootste kosmische structuur waarvan de grootte betrouwbaar gemeten is. De grootst bekende structuur tot nu toe – de ‘Grote Muur van Sloan’ – heeft bijvoorbeeld een lengte van ‘slechts’ ongeveer 1,1 miljard lichtjaar en is veel verder weg. Het nieuwe resultaat is cruciaal voor het in kaart brengen van het heelal, maar ook voor kosmologische metingen. De wetenschappers hebben laten zien hoe het bestaan van deze structuren de analyses van de Hubbleconstante of de kosmische achtergrondstraling beïnvloedt. Laatstgenoemde ontstond kort na de oerknal en geeft ons belangrijke aanwijzingen over de structuur en ontwikkeling van het heelal. De wetenschappers hebben hun opmerkelijke ontdekking ‘Quipu’ gedoopt, een begrip dat verwijst naar het zogeheten knopenschrift van de Inca’s. (EE)
Meer informatie:
→ New discovery in the sky: Largest superstructure in the nearby universe unveiled
Een team van astrofysici heeft, met behulp van de internationale Webb-ruimtetelescoop, lang en gedetailleerd kunnen kijken naar de omgeving van het superzware zwarte gat dat zich in het centrum van ons Melkwegstelsel bevindt. Daarbij hebben de wetenschappers ontdekt dat de zogeheten accretieschijf – een kolkende schijf van gas en stof – rond dit object aan de lopende band ‘opvlammingen’ produceert. Deze activiteit wordt onderbroken door kortere en langere perioden van rust. Sommige van de uitbarstingen zijn slechts zwakke flikkeringen van enkele seconden, andere zijn verblindend helder en treden dagelijks op. Ook zijn er nóg zwakkere variaties die zich op tijdschalen van maanden afspelen (Astrophysical Journal Letters, 18 februari). Bij het nieuwe onderzoek, onder leiding van Farhad Yusef-Zadeh van de Northwestern Universiteit in Illinois (VS), keek Webb verspreid over een jaar alles bij elkaar 48 uur naar het Melkwegcentrum. Zo konden Yusef Zadeh en zijn collega’s volgen hoe de activiteit van het daar aanwezige zwarte gat, dat Sagittarius A* wordt genoemd, in de loop van de tijd varieerde. Het team verwachtte al opvlammingen te zullen zien, maar de accretieschijf rond Sagittarius A* was nog actiever dan verwacht: hij produceerde vijf tot zes grote uitbarstingen per dag en nog diverse kleinere tussendoor. Hoewel astrofysici de processen die hierbij een rol spelen nog niet volledig begrijpen, vermoedt Yusef-Zadeh dat twee verschillende processen verantwoordelijk zijn voor de uitbarstingen. Volgens hem worden de zwakke flikkeringen waarschijnlijk veroorzaakt door kleine verstoringen binnen de accretieschijf. Turbulente fluctuaties in deze schijf kunnen plasma (heet, elektrisch geladen gas) samenpersen en zo een tijdelijke uitbarsting van straling veroorzaken, vergelijkbaar met de zonnevlammen die onze zon produceert. De grote uitbarstingen van Sagittarius A* worden toegeschreven aan incidentele magnetische reconnecties – gebeurtenissen waarbij twee magnetische velden met elkaar in botsing komen, en energie vrijkomt in de vorm van snelle deeltjes die straling uitzenden. Omdat de nabij-infraroodcamera van Webb twee verschillende golflengten tegelijk kan waarnemen (in dit geval 2,1 en 4,8 micron), konden Yusef-Zadeh en zijn medewerkers nagaan hoe de helderheid van de vlammen per golflengte varieert. Ook dat leverde een verrassing op: op de kortere golflengte traden de helderheidsveranderingen iets eerder op dan op langere. Een mogelijke verklaring daarvoor is dat de betrokken deeltjes tijdens de ontwikkeling van de vlam energie verliezen – een verandering die kenmerkend is voor geladen deeltjes die om magnetische veldlijnen spiralen. (EE)
Meer informatie:
→ Webb Reveals Rapid-Fire Light Show From Milky Way's Central Black Hole
Astronomen hebben door de atmosfeer van een planeet buiten ons zonnestelsel heen gekeken, en voor het eerst diens 3D-structuur in kaart gebracht. Door alle vier de 8,2-meter telescopen van de Very Large Telescope (VLT) van de Europese Zuidelijke Sterrenwacht (ESO) met elkaar te combineren, ontdekten ze sterke winden die chemische elementen zoals ijzer en titanium met zich mee voeren. Zo ontstaan complexe weerpatronen in de atmosfeer van de planeet. De ontdekking maakt gedetailleerde studies mogelijk van de chemische samenstelling en het weer op andere exoplaneten (Nature, 18 februari). De betreffende planeet, WASP-121b (ook bekend als Tylos), staat op ongeveer negenhonderd lichtjaar in de richting van het zuidelijke sterrenbeeld Puppis (Achtersteven). Het is een ultrahete Jupiter – een gasplaneet die op zo’n kleine afstand om zijn moederster draait, dat een jaar daar slechts dertig aardse uren duurt. Bovendien is de ene kant van de planeet ziedend heet, omdat deze altijd naar de ster toe is gericht, terwijl de andere kant veel koeler is. De astronomen hebben nu diep in de atmosfeer van Tylos gekeken. ‘Wat we hebben ontdekt was verrassend: een straalstroom die materiaal rond de evenaar van de planeet laat draaien, terwijl een afzonderlijke stroming op lagere niveaus in de atmosfeer gas van de hete naar de koelere kant van de planeet verplaatst. Een klimaat als dit is nog nooit eerder op een planeet gezien,’ zegt Julia Victoria Seidel, onderzoeker bij ESO in Chili en het Lagrange-laboratorium van het Observatoire de la Côte d'Azur in Frankrijk. De snel bewegende straalstroom beslaat de helft van de planeet en brengt de hoger gelegen atmosfeer heftig in beroering terwijl deze het hete halfrond van Tylos passeert. ‘Daarmee vergeleken zijn zelfs de hevigste orkanen in ons zonnestelsel nogal mak’, voegt ze daaraan toe. Om de 3D-structuur van de atmosfeer van de exoplaneet te onthullen, heeft het team gebruikgemaakt van het ESPRESSO-instrument van ESO’s VLT. Daarmee is het licht van zijn vier grote telescopen samengevoegd tot één signaal. In deze ‘gecombineerde modus’ verzamelt de VLT vier keer zoveel licht als elk van de telescopen afzonderlijk, waardoor zwakkere details te zien zijn. Door de planeet gedurende één volledige passage voor zijn ster waar te nemen, was ESPRESSO in staat om de signaturen van diverse chemische elementen te detecteren, en op die manier verschillende lagen van de planeetatmosfeer te bestuderen. Interessant genoeg lieten de waarnemingen zien dat er net onder de straalstroom titanium aanwezig was, zoals wordt bevestigd door een begeleidende studie die in het vakblad Astronomy and Astrophysics is gepubliceerd. Dit kwam als een verrassing, omdat dit element bij eerdere waarnemingen van de planeet afwezig leek te zijn, mogelijk omdat het diep in de atmosfeer verscholen zit. (EE)
Meer informatie:
→ Oorspronkelijk persbericht
Een recent vijfjarig onderzoek heeft nieuwe inzichten opgeleverd over de eigenschappen van zogeheten gele hyperreuzen – zware sterren die bekendstaan om hun sterke uitbarstingen. Wetenschappers van onder meer de Koninklijke Sterrenwacht van België en de Universiteit Leiden hebben drie van deze sterren onderzocht – Rho Cas, HR 8752 en HR 5171A – en daarbij vastgesteld dat eerstgenoemde ongeveer elke tien tot veertig jaar uitbarstingen vertoont met grote temperatuurschommelingen aan zijn oppervlak. Bij het onderzoek is gebruik gemaakt van historische gegevens die een periode van 138 jaar beslaan (Astronomy and Astrophysics, 17 februari). Hyperreuzen behoren tot de zwaarste en helderste sterren in onze Melkweg. Ze vertonen herhaaldelijk zware uitbarstingen die astronomen al decennia lang verbazen. Ze bevinden zich in de laatste fasen van hun snelle evolutie en bieden unieke inzichten in de levensloop van zeer zware sterren, die ongeveer dezelfde oppervlaktetemperaturen hebben als onze zon, maar tot wel een half miljoen keer zoveel licht uitstralen. De nieuwe studie van hyperreuzen gunt astronomen een zeldzame blik in het leven van zware sterren. Zo geeft ze meer inzicht in de korte levensfase van deze sterren, vlak voordat ze die met een supernova-explosie afsluiten. Verder is gebleken dat deze extreme sterren ook kunnen evolueren tot een andere klasse van hyperreuzen: de zogeheten Lichtsterke Blauwe Variabelen (LVBs). Het onderzoeksteam heeft voor het eerst nauwkeurige kalibraties van de temperaturen van de sterren berekend op basis van betrouwbare spectroscopische gegevens en fotometrische waarnemingen die tussen 1962 en 2020 zijn verricht. Dankzij deze nieuwe methode is een nauwkeurigere analyse van hyperreuzen, en met name van het dynamisch gedrag van hun enorme atmosferen, mogelijk (een gele hyperreus is vierhonderd tot zevenhonderd keer zou groot als onze zon). Uit het onderzoek blijkt dat de pulsaties van Rho Cas intenser worden wanneer een eruptie nadert. Dit wijst erop dat sterke radiale pulsaties een cruciale rol spelen bij het veroorzaken van de terugkerende uitbarstingen. (EE)
Meer informatie:
→ Oorspronkelijk persbericht
Een internationaal onderzoeksteam heeft een verrassende diversiteit ontdekt in de manieren waarop zogeheten witte dwergsterren ontploffen. Dit nieuwe inzicht is gebaseerd op een analyse van bijna vierduizend van deze supernova-explosies, die astronomen in staat stellen om afstandmetingen te doen in het heelal en meer inzicht geven in de geheimzinnige ‘donkere energie’ (Astronomy & Astrophysics, 14 februari). De spectaculaire explosies die witte dwergsterren aan het einde van hun leven ondergaan spelen al tientallen jaren een centrale rol in het onderzoek naar donkere energie – de mysterieuze kracht die verantwoordelijk wordt gehouden voor de versnelde uitdijing van het heelal. Ze zijn ook de oorsprong van veel elementen in ons periodiek systeem, zoals titanium, ijzer en nikkel, die worden gevormd in de extreem dichte en hete omstandigheden tijdens hun explosies. Een van de belangrijkste faciliteiten waarmee de exploderende witte dwergen worden opgespoord is de Zwicky Transient Facility (ZTF) op Palomar Mountain (Californië). De waarnemingen die met deze telescoop zijn gedaan hebben nu aangetoond dat er meerdere manieren zijn waarop witte dwergsterren kunnen exploderen: bij botsingen tussen twee van deze sterren, maar bijvoorbeeld ook doordat in een dubbelstersysteem de ene ster de andere kannibaliseert. Deze diversiteit komt pas aan het licht wanneer een grote steekproef van dit soort explosies beschikbaar is. De ZTF-dataset is vele malen groter dan eerdere vergelijkbare steekproeven en heeft cruciale doorbraken mogelijk gemaakt in ons begrip van hoe deze witte dwergen exploderen. ‘Doordat deze telescoop de hemel snel en diep kan scannen, is het gelukt om nieuwe explosies te ontdekken van sterren die tot een miljoen keer zwakker zijn dan de zwakste sterren die met het blote oog zichtbaar zijn’, aldus Kate Maguire van Trinity College Dublin, die leiding gaf aan het onderzoek. ‘De verscheidenheid aan manieren waarop witte dwergsterren kunnen ontploffen is veel groter dan tot nu toe werd aangenomen. Ze variëren van explosies die zo zwak zijn dat ze nauwelijks opvallen tot explosies die zo helder zijn dat ze vele maanden tot jaren later nog waarneembaar zijn.’Deze diversiteit kan grote gevolgen hebben. De ontploffende witte dwergen worden namelijk gebruikt voor het bepalen van de eigenschappen van donkere energie. En daarvoor is het cruciaal dat de explosies gestandaardiseerd kunnen worden. Met andere woorden: hun diversiteit mag niet te groot zijn. (EE)
Meer informatie:
→ From collisions to stellar cannibalism – the surprising diversity of exploding white dwarfs
De Europese Zuidelijke Sterrenwacht (ESO) heeft een prachtige afbeelding van tachtig miljoen pixels vrijgegeven van de sterrenhoop RCW 38. De opname is gemaakt met ESO’s Visible and Infrared Survey Telescope for Astronomy (VISTA) in de Atacama-woestijn in Chili. Vergeleken met onze zon, die ongeveer 4,6 miljard jaar oud is en zich in een stabiele levensfase bevindt, zijn de sterren in RCW 38 nog erg jong. RCW 38 is minder dan een miljoen jaar oud en bevat zo’n tweeduizend sterren, die een psychedelisch ‘landschap’ hebben geschapen. De sterrenhoop bruist van de activiteit en is daarom een interessant doelwit voor astronomische waarnemingen. Sterrenhopen zijn een soort reusachtige snelkookpannen die alle ingrediënten voor het bereiden van sterren bevatten: dichte gaswolken en ondoorzichtige klonten kosmisch stof. Als dit mengsel van gas en stof onder invloed van zijn eigen zwaartekracht samentrekt, ontstaat er een nieuw ster. Door de intense straling van deze pasgeboren sterren gaat het gas dat de sterrenhoop omhult gloeien, waardoor de roze tinten ontstaan die op de nieuwe foto van RCW 38 te zien zijn. Het is werkelijk een spectaculair schouwspel, maar in zichtbaar licht blijven veel sterren in de sterrenhoop voor ons verborgen, omdat ze in stof zijn gehuld. De VISTA-telescoop van de ESO-sterrenwacht op Paranal neemt echter infrarood licht waar dat – in tegenstelling tot zichtbaar licht – bijna niet door stof wordt gehinderd. Zo wordt de ware kleurenpracht van RCW 38 zichtbaar. Plotseling zien we ook jonge sterren in stofrijke cocons, en koude ‘mislukte’ sterren die bruine dwergen worden genoemd. Nadat deze foto was gemaakt, is VISTA’s trouwe VIRCAM-camera, die vanaf 2008 een indrukwekkend aantal surveys heeft uitgevoerd, met pensioen gegaan. Later dit jaar krijgt de telescoop een gloednieuw instrument – 4MOST – dat voor een groot hemelgebied de spectra van 2400 objecten tegelijk vastlegt. (EE)
Meer informatie:
→ Volledig persbericht
Op 13 februari 2023 heeft de ARCA-detector van de kubieke kilometer neutrino-telescoop (KM3NeT) – een Europese onderzoeksfaciliteit op de bodem van de Middellandse Zee – een neutrino gedetecteerd met een geschatte energie van 220 PeV (220 miljoen miljard elektronvolt). Daarmee is voor het eerst het bewijs geleverd dat er zulke extreem energierijke neutrino’s in ons heelal worden geproduceerd (Nature, 12 februari). In het heelal vinden allerlei energierijke verschijnselen plaats, zoals superzware zwarte gaten die materie uit hun omgeving opslokken, supernova-explosies en gammaflitsen. In feite zijn dat natuurlijke deeltjesversnellers die stromen van deeltjes produceren: zogeheten kosmische straling. Deze kosmische straling kan interacties aangaan met materie of fotonen – in sommige gevallen met fotonen van de kosmische achtergrondstraling. In het laatste geval ontstaan extreem energierijke ‘kosmogene’ neutrino’s. Neutrino’s zijn de meest raadselachtige elementaire deeltjes. Hoewel ze na de fotonen de meest voorkomende deeltjes in het heelal zijn, laten ze zich vanwege hun zwakke interacties met materie maar moeilijk detecteren. Daarvoor zijn enorme detectoren nodig, zoals de nog in aanbouw zijnde KM3NeT-neutrinotelescoop. KM3NeT gebruikt zeewater als interactiemedium voor neutrino’s. Zijn optische sensoren detecteren Tsjerenkov-licht: een blauwe gloed die ontstaat wanneer zich ultrasnelle deeltjes door het water voortplanten. Het vorig jaar gedetecteerde ultra-energierijke neutrino zou rechtstreeks afkomstig kunnen zijn van een krachtige kosmische deeltjesversneller. Maar het zou ook om de eerste detectie van een kosmogeen neutrino kunnen gaan. Op basis van dit ene neutrino kan niet worden vastgesteld waar het precies vandaan kwam. Maar de hoop bestaat dat het voltooide KM3NeT wel in staat zal zijn om de herkomst van deze extreem energierijke deeltjes vast te stellen. (EE)
Meer informatie:
→ First detection of an ultra-high-energy neutrino
