Een onderzoeksteam onder leiding van Keiya Hirashima van het RIKEN Center for Interdisciplinary Theoretical and Mathematical Sciences (iTHEMS) in Japan heeft, samen met collega’s van de Universiteiten van Tokio en Barcelona, voor het eerst een simulatie van de Melkweg uitgevoerd die meer dan honderd miljard afzonderlijke sterren over een periode van tienduizend jaar nauwkeurig weergeeft. Dit werd bereikt door kunstmatige intelligentie (AI) te combineren met conventionele simulaties. Het resultaat bevat niet alleen honderd keer zoveel afzonderlijke sterren als eerdere geavanceerde modellen, maar werd ook meer dan honderd keer zo snel bereikt. Tot nu toe waren wetenschappers er niet in geslaagd om complete sterrenstelsels zoals de Melkweg te modelleren met behoud van een hoge resolutie op ster-niveau. Nauwkeurige modellen van de evolutie van sterrenstelsels zijn moeilijk te maken, omdat ze rekening moeten houden met de zwaartekracht, vloeistofdynamica, supernova-explosies en elementsynthese – processen en verschijnselen die zich op zeer verschillende schalen van ruimte en tijd afspelen. De bestaande geavanceerde simulaties hebben een maximale massagrens van ongeveer een miljard zonnen, terwijl de Melkweg meer dan honderd miljard sterren telt. Dit betekent dat het kleinste ‘deeltje’ in zo’n simulatie in werkelijkheid een cluster van sterren is met een massa van honderd zonnen. Wat er met afzonderlijke sterren gebeurt, wordt uitgemiddeld; alleen grootschalige gebeurtenissen kunnen nauwkeurig worden gesimuleerd. Het onderliggende probleem is het aantal jaren tussen elke stap in de simulatie: snelle veranderingen op het niveau van individuele sterren, zoals de evolutie van supernova’s, kunnen alleen worden waargenomen als de tijd tussen elke momentopname van de Melkweg kort genoeg is. Maar als je de Melkweg op deze conventionele manier probeert te simuleren dan kost dat 315 uur rekentijd voor elke miljoen jaar simulatietijd. In dat tempo zou een simulatie van zelfs maar een miljard jaar evolutie meer dan zesendertig jaar realtime in beslag nemen! Om dit probleem te omzeilen hebben Hirashima en zijn team een nieuwe methode ontwikkeld die een deep learning-surrogaatmodel combineert met fysische simulaties. Het surrogaatmodel werd getraind op basis van gedetailleerde simulaties van een supernova en leerde voorspellen hoe het omringende gas zich in de honderdduizend jaar na een supernova-explosie uitbreidt, zonder gebruik te maken van bronnen uit de rest van het model. Dankzij deze AI-shortcut kon de simulatie tegelijkertijd de algemene dynamiek van het sterrenstelsel en fijnschalige verschijnselen zoals supernova-explosies modelleren. Dankzij deze werkwijze kunnen niet alleen grote sterrenstelsels met meer dan honderd miljard sterren worden nagebootst, het eindresultaat is ook veel sneller beschikbaar: het simuleren van één miljoen jaar kost slechts 2,78 uur. Dit betekent dat de gewenste één miljard jaar in slechts 115 dagen kan worden gesimuleerd. (EE)
Meer informatie:
→ The simulated Milky Way: 100 billion stars using 7 million CPU cores
Na een eerste vlucht in januari heeft ruimtevaartbedrijf Blue Origin opnieuw met succes een zware New Glenn-raket vanuit Florida gelanceerd, ditmaal met een nuttige lading die Mars als bestemming geeft. De tweede New Glenn-missie, met de aanduiding ‘NG-2’, vertrok gisteravond, donderdag 13 november, om 22:55 uur vanaf Cape Canaveral. De lancering was aanvankelijk gepland voor 9 november, maar werd vervolgens uitgesteld vanwege weersomstandigheden. Drie dagen later volgde opnieuw uitstel vanwege slecht 'ruimteweer': de aarde was getroffen door twee coronale massa-ejecties van de zon. Bovenin de NG-2-raket bevinden zich twee ESCAPADE-ruimtesondes, die beide door NASA worden geëxploiteerd. Na aankomst bij Mars zullen ze in een baan om de rode planeet worden gebracht om vandaaruit de magnetosfeer van Mars en de interactie tussen de zonnewind en de atmosfeer van de planeet te onderzoeken. In plaats van rechtstreeks naar Mars te gaan, zullen de twee ruimtesondes eerst naar een locatie in de ruimte reizen die anderhalf miljoen kilometer van de aarde verwijderd is: het zogeheten Lagrangepunt 2. Op dit moment bevinden de aarde en Mars zich aan weerszijden van de zon, wat het moeilijker maakt om van de ene planeet naar de andere te reizen. In november 2026, wanneer de aarde en Mars weer dicht bij elkaar staan, zullen de ESCAPADE-sondes terugkeren naar de aarde en de zwaartekracht van onze planeet gebruiken om zich naar Mars te laten katapulteren. In het verleden moesten Mars-missies wachten op het korte tijdsvenster waarin de aarde en Mars op één lijn staan, wat ongeveer om de twee jaar gebeurt. Met het type traject dat ESCAPADE nu gebruikt, kunnen toekomstige missies bijna op elk moment worden gelanceerd en in de ruimte het moment afwachten dat de aarde en Mars weer gunstig gepositioneerd zijn. Deze ’treuzeltactiek’ heeft als bijkomend voordeel dat de ESCAPADE-sondes de magnetostaart van de aarde zullen doorkruisen – een deel van het magnetische veld van onze planeet dat onder invloed van de zonnewind wordt uitgerekt. Na een reis van tien maanden zullen de ESCAPADE-sondes naar verwachting in september 2027 bij Mars aankomen. Vervolgens moeten de beide ruimtevaartuigen zich opstellen in hun initiële wetenschappelijke formatie, zodat ze snel achter elkaar dezelfde gebieden zullen passeren, om te onderzoeken hoe het ruimteweer op korte termijn varieert. Deze onderzoekscampagne zal in juni 2028 van start gaan. (EE)
Meer informatie:
→ NASA, Blue Origin Launch Two Spacecraft to Study Mars, Solar Wind
Snelle waarnemingen met de Very Large Telescope (VLT) van de Europese Zuidelijke Sterrenwacht (ESO) hebben de explosieve dood van een ster onthuld, net op het moment dat de explosie door het oppervlak van de ster heen brak. Daarbij hebben astronomen voor het eerst de vorm van de explosie in haar vroegste stadium kunnen bekijken (Science Advances, 12 november). De exploderende ster oftewel supernova, die de aanduiding SN 2024ggi kreeg, bevond zich in het sterrenstelsel NGC 3621, in de richting van het sterrenbeeld Waterslang, op ‘maar’ 22 miljoen lichtjaar van de aarde. Hij werd in de nacht van 10 april 2024 voor het eerst opgemerkt door Yi Yang, universitair hoofddocent aan de Tsinghua-universiteit in Peking, China. Slechts 26 uur later kon de VLT op SN 2024ggi worden gericht. ‘De geometrie van een supernova-explosie levert fundamentele informatie op over de evolutie van sterren en de fysische processen die tot dit kosmische vuurwerk leiden’, legt Yang uit. De precieze mechanismen achter supernova-explosies van zware sterren – sterren met meer dan acht keer zoveel massa als de zon – zijn nog steeds onderwerp van discussie en zijn een van de fundamentele vragen die wetenschappers willen beantwoorden. De voorganger van deze supernova was een rode superreus, die twaalf tot vijftien keer zoveel massa had als de zon en vijfhonderd keer zo groot was. Daarmee is SN 2024ggi een klassiek voorbeeld van een exploderende zware ster. Een gemiddelde ster behoudt tijdens zijn bestaan zijn bolvorm, doordat er een evenwicht bestaat tussen de zwaartekracht, die de ster wil samenpersen, en de tegendruk van zijn inwendige ‘kernreactor’, die hem juist wil opblazen. Maar zodra zijn brandstof opraakt, begint de kernreactor te sputteren. Voor zware sterren betekent dit het begin van een supernova: de kern van de stervende ster stort ineen, en de hoger gelegen gasschillen vallen daarbovenop en kaatsen terug. De terugkaatsende schokgolf baant zich vervolgens een weg naar buiten en verwoest de ster. Zodra de schokgolf het oppervlak doorbreekt, komt er een enorme hoeveelheid energie vrij, waardoor de supernova vele malen helderder wordt. Gedurende korte tijd kan, voordat de explosie in aanraking komt met het materiaal rondom de stervende ster, dan de oorspronkelijke ‘uitbraakvorm’ van de supernova worden bestudeerd. En dat is wat astronomen – met behulp van een techniek die ‘spectropolarimetrie’ wordt genoemd – hebben gedaan. ‘Spectropolarimetrie levert informatie op over de geometrie van de explosie die andere soorten waarnemingen niet kunnen bieden’, zegt Lifan Wang, medeauteur van het zojuist verschenen artikel in Science Advances en hoogleraar aan de Texas A&M University in de VS. Hoewel zo’n exploderende ster zich slechts als een nietige stip vertoont, bevat de polarisatie van zijn licht verborgen aanwijzingen over zijn geometrie, die het team heeft kunnen ontrafelen. Met behulp van het FORS2-instrument dat op de VLT is geïnstalleerd ontdekten de astronomen dat de explosiewolk in eerste instantie olijfvormig was. Later werd hij platter van vorm. Met deze kennis kunnen astronomen sommige van de bestaande supernova-modellen al uitsluiten, en nieuwe informatie toevoegen om andere modellen te verbeteren. (EE)
Meer informatie:
→ Volledig persbericht
Astronomen hebben met behulp van de Europese ruimtetelescoop XMM-Newton en de LOFAR-radiotelescoop met zekerheid een explosieve uitstoot van materie waargenomen die door een relatief nabije soortgenoot van onze zon de ruimte in werd geslingerd – een uitbarsting die krachtig genoeg was om de atmosfeer van een eventuele begeleidende planeet weg te blazen. Het was een zogeheten coronale massa-ejectie (CME), een soort uitbarsting die vaak waarneembaar is bij de zon, maar die tot nu toe nog niet met zekerheid bij een andere ster was waargenomen (Nature, 12 november). ‘Astronomen wilden al tientallen jaren een CME op een andere ster waarnemen’, zegt Joe Callingham van het Nederlands Instituut voor Radioastronomie (ASTRON), auteur van het nieuwe onderzoek dat vandaag in Nature is gepubliceerd. ‘Eerdere waarnemingen hadden al aanwijzingen opgeleverd dat ze bestaan, konden niet daadwerkelijk bevestigen dat daarbij materie de ruimte in was geblazen.' Een CME gaat gepaard met een schokgolf en een bijbehorende uitbarsting van radiogolven. Dit korte, intense radiosignaal is door Callingham en zijn collega’s opgevangen en bleek afkomstig te zijn van een ster op ongeveer veertig lichtjaar afstand. De ster in kwestie is een rode dwerg – een soort ster die veel zwakker, koeler en kleiner is dan onze zon. Rode dwergen lijken in niets op onze eigen ster: ze hebben ongeveer half zoveel massa, draaien twintig keer zo snel in het rond en hebben een magnetisch veld dat driehonderd keer zo sterk is. De meeste planeten die tot nu toe in onze Melkweg zijn ontdekt draaien om sterren van dit type. Het radiosignaal van de CME werd door de LOFAR-radiotelescoop gedetecteerd dankzij nieuwe gegevensverwerkingsmethoden die zijn ontwikkeld door mede-auteurs Cyril Tasse en Philippe Zarka van de sterrenwacht van Parijs. Het team gebruikte vervolgens ESA’s XMM-Newton om de temperatuur, rotatie en helderheid van de ster in röntgenlicht te bepalen. Dit was essentieel om het radiosignaal te interpreteren en te achterhalen wat er precies was gebeurd. De onderzoekers stelden vast dat de CME zich met een snelheid van 2400 kilometer per seconde voortbewoog – een snelheid die slechts bij één op de twintig CME’s op onze zon wordt waargenomen. De uitbarsting was snel genoeg, en had voldoende dichtheid om de atmosferen van eventuele planeten rond de ster volledig weg te vagen. (EE)
Meer informatie:
→ First confirmed sighting of giant explosion on nearby star
Astronomen van de Universiteit van North Carolina (VS) hebben ontdekt dat het Zevengesternte, een beroemde sterrenhoop die aan onze winterhemel te zien is, deel uitmaakt van een veel grotere sterrenfamilie. Met behulp van gegevens van NASA-satelliet TESS en de Europese astrometrische ruimtetelescoop Gaia, heeft het team – verspreid over de hemel – duizenden verborgen familieleden opgespoord. Ze vormen een uitgestrekte structuur die het Grote Pleiadencomplex wordt genoemd (naar een andere naam voor het Zevengesternte: ‘de Pleiaden’). De ontdekking toont aan dat de sterrenhoop twintig keer zo groot is als tot nu toe werd gedacht (The Astrophysical Journal, 12 november). De meeste sterren, waaronder onze eigen zon, zijn in groepen geboren. Maar na verloop van tijd drijven deze stellaire families uit elkaar, waardoor het moeilijk wordt om hun oorsprong te traceren. De nu ontdekte ‘vergeten’ leden van het Zevengesternte zijn opgespoord aan de hand van hun draaisnelheden. Door de rotatiemetingen van TESS te combineren met nauwkeurige positie- en bewegingsgegevens van Gaia, hebben de onderzoekers het Zevengesternte herkend als het compacte hart van een omvangrijke, uiteenvallende sterassociatie. ‘Deze studie verandert onze kijk op het Zevengesternte en hun duizenden vergeten broers en zussen die zich over de hele hemel hebben verspreid’, aldus Andrew Boyle, doctoraalstudent in de natuur- en sterrenkunde aan de Universiteit van North Carolina, en hoofdauteur van de zojuist verschenen publicatie in The Astrophysical Journal. De nieuwe bevindingen hebben verstrekkende gevolgen. De Pleiaden zijn niet alleen een astrofysisch referentiepunt voor jonge sterren en exoplaneten, maar ook een cultureel ijkpunt. Het Zevengesternte komt voor in het Oude Testament en de Talmoed, wordt geëerd door de inheemse bevolking van Nieuw-Zeeland, en is zelfs te zien in het logo van de Japanse autofabrikant Subaru. ‘We realiseren ons dat veel nabije sterren deel uitmaken van omvangrijke, complexe sterrenfamilies’, aldus Andrew Mann, mede-auteur en hoogleraar natuur- en sterrenkunde aan de Universiteit van North Carolina. ‘Ons onderzoek biedt een nieuwe manier om deze verborgen relaties bloot te leggen.’ De onderzoekers verwachten dat veel ogenschijnlijk op zichzelf staande sterrenhopen in feite deel uitmaken van grote sterrenfamilies. Toekomstige studies op basis van deze methode zouden astronomen zelfs kunnen helpen om te achterhalen of ook onze zon als onderdeel van een veel grotere sterrenfamilie is ontstaan. ‘Door te meten hoe sterren draaien, kunnen we sterrengroepen identificeren die te sterk zijn verspreid om hen met traditionele middelen te kunnen opsporen, waarmee een nieuw venster wordt geopend op de verborgen architectuur van ons Melkwegstelsel’, zegt Boyle. (EE)
Meer informatie:
→ The “Seven Sisters” just found thousands of long-lost siblings
Onderzoek onder leiding van wetenschappers van de Universiteit van Oxford (VK), het Southwest Research Institute en het Planetary Science Institute in Tucson, Arizona (VS), heeft het bewijs geleverd dat er een aanzienlijke warmtestroom optreedt bij de noordpool van Saturnusmaan Enceladus. De ontdekking weerlegt de eerdere aanname dat het warmteverlies van deze maan zich beperkt tot de actieve zuidpool en versterkt het vermoeden dat er leven mogelijk is in zijn ‘ondergrondse’ oceaan (Science Advances, 7 november). Enceladus is een actieve wereld met een zoute oceaan onder het oppervlak, waarvan wordt aangenomen dat deze als warmtebron fungeert. De aanwezigheid van vloeibaar water, warmte en de juiste chemicaliën (zoals fosfor en complexe koolwaterstoffen) betekent dat deze oceaan geschikt zou kunnen zijn voor het ontstaan van leven. In die oceaan kan zich echter alleen leven ontwikkelen als het heersende milieu stabiel is. Dat wil zeggen dat er een evenwicht moet bestaan tussen energieverlies en -winst. Dit evenwicht wordt in stand gehouden door getijdenopwarming: de invloed van moederplaneet Saturnus die Enceladus uitrekt en samendrukt terwijl deze om zijn as draait, waardoor hij van binnen opwarmt. Als Enceladus onvoldoende energie krijgt, zou de activiteit aan zijn oppervlak kunnen vertragen of stilvallen, en zou zijn oceaan uiteindelijk bevriezen. Een teveel aan energie zou de activiiteit in de oceaan juist doen toenemen, waardoor het milieu verandert. Tot nu toe waren alleen aan de zuidpool van Enceladus, waar spectaculaire fonteinen van ijs en damp opstijgen, directe metingen van het warmteverlies gedaan. Van de noordpool werd gedacht dat deze geologisch inactief is. Maar dat blijkt toch niet zo te zijn. Aan de hand van gegevens van NASA-ruimtesonde Cassini hebben de planeetwetenschappers de wintertemperaturen aan de noordpool van Enceladus vergeleken met de zomertemperaturen. Deze gegevens werden gebruikt om te meten hoeveel energie uit de ‘warme’ (0 °C) ondergrondse oceaan van de Saturnusmaan naar de ruimte wordt uitgestraald. De conclusie: het oppervlak aan de noordpool van Enceladus is ongeveer zeven graden warmer dan verwacht. Deze uitkomst is alleen verklaarbaar als er warmte uit de onderliggende oceaan weglekt. De gemeten warmtestroom – ongeveer 46 milliwatt per vierkante meter – lijkt klein, maar over heel Enceladus komt dit overeen met ongeveer 35 gigawatt: ruwweg de opbrengst van meer dan 66 miljoen zonnepanelen. In combinatie met de eerder geschatte warmte die ontsnapt uit de actieve zuidpool van Enceladus, komt het totale warmteverlies van de maan daarmee op 54 gigawatt: een cijfer dat nauw aansluit bij de voorspelde warmte-input van de getijdenkrachten. Deze balans tussen warmteproductie en -verlies wijst er sterk op dat de oceaan van Enceladus langdurig vloeibaar kan blijven en geschikt is voor het ontstaan van leven. Als volgende stap willen de wetenschappers nu gaan onderzoeken of de oceaan van Enceladus inderdaad lang genoeg heeft bestaan om leven te kunnen ontwikkelen. Tot nu toe is namelijk onduidelijk hoe oud deze maan is. (EE)
Meer informatie:
→ Saturn’s icy moon may host a stable ocean fit for life, study finds
Ons Melkwegstelsel telt miljoenen planeten, maar we weten nog steeds niet precies hoe ze eruitzien. Een van de raadsels is een veel voorkomende soort van planeten die ‘mini-Neptunussen’ of ook wel gasdwergen worden genoemd, omdat ze wat kleiner zijn dan de planeet Neptunus in ons eigen zonnestelsel. Ze bestaan uit een mengsel van gesteenten en metalen, met een dikke atmosfeer die voornamelijk uit waterstof, helium en misschien water bestaat. Maar vreemd genoeg komen deze raadselachtige planeten in ons eigen zonnestelsel niet voor. Een nieuwe studie, onder leiding van Eliza Kempton van de Universiteit van Chicago (VS), voegt een nieuwe dimensie toe aan ons beeld van deze verre werelden. Hoewel tot nu toe werd aangenomen dat mini-Neptunussen veelal zijn bedekt met oceanen van gesmolten magma, ontdekte Kempton dat veel van deze exoplaneten weleens een vast oppervlak zouden kunnen hebben. Niet dat ze erg aangenaam zijn om op rond te lopen: hun rotsachtige oppervlak is te danken aan de enorme druk van hun dikke atmosfeer (Astrophysical Journal Letters, 5 november). Kempton en haar team realiseerden zich dat er iets bijzonders aan de hand is met de mini-Neptunussen nadat ze de planeet GJ 1214 bij een verre ster in het sterrenbeeld Slangendrager hadden onderzocht. Recente gegevens van de Webb-ruimtetelescoop suggereren dat de atmosfeer van deze planeet mogelijk moleculen bevat die groter zijn dan die van waterstof en helium. Dit impliceert dat de atmosfeer van GJ 1214 zwaarder is dan gedacht – vele malen zwaarder ook dan de dunne atmosfeer van de aarde. Verrast vroeg het team zich af wat dit betekende voor andere planeten. Aan de hand van een reeks computersimulaties van planeten onder verschillende omstandighheden, ontdekten ze dat een aanzienljk deel van de mini-Neptunussen, waarvan aanvankelijk werd aangenomen dat het ‘lava-werelden’ waren, in werkelijkheid een vast oppervlak kunnen hebben. ‘Het is het een of het ander’, aldus Kempton. ‘Er is óf veel magma óf een vast oppervlak, en je zult rekening moeten houden met een aantal factoren met betrekking tot de atmosfeer van een planeet om te kunnen bepalen onder welk regime deze valt.’ De mini-Neptunussen zijn van bijzonder wetenschappelijk belang vanwege hun enorme aantallen en om wat ze ons vertellen over hoe planeten ontstaan. ’Voordat we exoplaneten ontdekten, hadden we een mooi, overzichtelijk verhaal over hoe zonnestelsels ontstaan, gebaseerd op hoe ons zonnestelsel eruitziet. We dachten dat dit ook voor andere zonnestelsels zou gelden’, zegt postdoc-onderzoeker Matthew Nixon. ‘Volgens die logica zouden andere zonnestelsels er net zo uit moeten zien als het onze. Maar dat is niet zo.’Wetenschappers willen daarom begrijpen hoe mini-Neptunussen ontstaan en hoe ze eruitzien, om zo een completer beeld te krijgen van hoe planeten in het algemeen ontstaan. Dat kan onder andere als leidraad dienen bij het zoeken naar leefbare planeten. (EE)
Meer informatie:
→ New study revises our picture of the most common planets in the galaxy
Volgens een nieuwe studie zou de uitdijing van het heelal aan het vertragen zijn in plaats van steeds sneller te gaan, zoals tot nu toe werd aangenomen. Het resultaat staat haaks op de theorie dat een mysterieuze kracht die ‘donkere energie’ wordt genoemd verre sterrenstelsels steeds sneller uit elkaar drijft. Indien bevestigd zou het onderzoek naar de ware aard van de donkere energie een nieuwe wending krijgen, en een compleet andere kijk geven op het verleden en de toekomst van ons heelal (MNRAS, 6 november). ‘Onze studie toont aan dat het heelal nu al de fase van vertraagde uitdijing heeft bereikt en dat donkere energie zich veel sneller ontwikkelt dan tot nu toe werd aangenomen ’, aldus hoofdonderzoeker Young-Wook Lee van de Yonsei-universiteit in Zuid-Korea. De afgelopen dertig jaar zijn de meeste astronomen ervan overtuigd geraakt dat het heelal in steeds sneller tempo uitdijt. De oorzaak: een onzichtbaar verschijnsel dat donkere energie wordt genoemd en dat als een soort anti-zwaartekracht werkt. Deze veronderstelling, gebaseerd op afstandsmetingen van verre sterrenstelsels met behulp van supernova-explosies van type Ia, werd in 2011 beloond met de Nobelprijs voor Natuurkunde. Astronomen van de Yonsei-universiteit hebben nu echter nieuw bewijs gevonden dat de helderheden van supernova’s van type Ia, die lang werden beschouwd als de ‘standaardkaarsen’ van het heelal, sterk worden beïnvloed door de leeftijd van hun voorgangers: de sterren die uiteindelijk zijn ontploft. Uit de nieuwe studie blijkt dat supernova’s van jongere sterpopulaties systematisch zwakker lijken, en die van oudere populaties juist helderder. Dit suggereert dat de geringere helderheden van verre sterrenstelsels niet alleen het gevolg zijn van kosmologische effecten, zoals de mogelijk versnellende uitdijing van het heelal, maar ook een astrofysische oorzaak kunnen hebben. Na correctie voor deze systematische bias, komen de supernova-gegevens niet meer overeen met het kosmologische standaardmodel waarin de donkere energie is opgenomen – aldus de onderzoekers. In plaats daarvan passen de waarnemingen veel beter bij een nieuw model dat aansluit bij de resultaten van het Dark Energy Spectroscopic Instrument-project, die zijn gebaseerd op de zogeheten baryonisch-akoestische oscillaties – in feite het ‘geluid’ van de oerknal – en metingen van de kosmische achtergrondstraling. De gecorrigeerde supernova-gegevens en de metingen van de baryonisch-akoestische oscillaties en de kosmische achtergrondstraling tezamen wijzen erop dat de donkere energie in de loop van de tijd aanzienlijk verzwakt. Sterker nog: nadat de gecorrigeerde supernova-gegevens waren gecombineerd met die van de baryonisch-akoestische oscillaties en de kosmische achtergrondstraling, viel het kosmologische standaardmodel met hoge statistische significantie af. Het meest verrassende van dit alles is dat de gecombineerde analyse aangeeft dat de uitdijing van het heelal momenteel niet versnelt, zoals tot nu toe werd aangenomen, maar al aan het vertragen is. (EE)
Meer informatie:
→ Universe's expansion 'is now slowing, not speeding up
Al jaren zijn astronomen op zoek naar de eerste generatie sterren die in het vroege heelal zijn ontstaan. En nu hebben Ari Visbal en zijn collega’s van de Universiteit van Toledo (VS), na een zorgvuldige analyse van waarnemingen van de Webb-ruimtetelescoop, mogelijk een eerste glimp opgevangen van deze zogeheten Populatie III-sterren (The Astrophysical Journal Letters, 27 oktober). Populatie III-sterren bestaan vermoedelijk volledig uit de primitieve elementen helium en waterstof, met een snufje lithium – de overblijfselen van de oerknal. Ze ontstonden al vroeg: ongeveer tweehonderd miljoen jaar na het ontstaan van het heelal. Deze sterren zijn uiterst zeldzaam, omdat ze al lang geleden zijn uitgedoofd, maar astronomen hadden goede hoop dat het zwakke licht van deze verre, oude objecten toch waarneembaar zou kunnen zijn. Eerdere kandidaten voor Populatie III vielen af, omdat ze niet voldeden aan de drie belangrijkste voorspellingen over hun ontstaan en hun eigenschappen: ze moeten zijn gevormd in kleine opeenophopingen van donkere materie (zogeheten halo’s), heel veel massa hebben en kleine groepjes hebben gevormd. In hun onderzoeksverslag stellen de astronomen dat hun ontdekking aan alle drie de eisen voldoet. De door hen ontdekte sterren, die deel uitmaken van een ver sterrenstelsel met de aanduiding LAP1-B, lijken te zijn gevormd in een concentratie van donkere materie met ongeveer vijftig miljoen keer zoveel massa als onze zon. Een andere aanwijzing is dat de sterren enorm groot zijn: hun massa’s lopen uiteen van tien tot duizend zonsmassa’s. Deze enorme sterren klonterden samen, maar alleen in kleine groepen met een totale massa van enkele duizenden zonsmassa’s, wat de derde voorspelling bevestigt. Verder bewijs komt van het gas rondom LAP1-B, dat slechts geringe sporen van elementen zwaarder dan helium en waterstof bevat. Dit komt overeen met een scenario waarin het stelsel dermate jong is dat enkele van de eerste zware sterren recent zijn uitgedoofd, als supernova’s zijn geëxplodeerd en het aanwezige gas met deze primitieve elementen hebben ‘vervuild’. Ongetwijfeld een spannend resultaat, maar er resteren nog steeds onzekerheden. Zo is nog onduidelijk hoeveel materiaal de eerste supernova’s precies hebben uitgestoten en of de bestaande computermodellen de fysische eigenschappen van het heelal wel goed weergeven. (EE)
Meer informatie:
→ Astronomers may have found the first stars that formed after the Big Bang (Phys.org)
Komeet 3I/ATLAS, de derde komeet waarvan bekend is dat hij van buiten ons zonnestelsel afkomstig is, is veel sneller dan verwacht helderder geworden toen hij onlangs zijn kleinste afstand tot de zon bereikte. Vanaf de aarde was de komeet de afgelopen maand vrijwel niet waarneembaar doordat hij zich achter de zon verschool, maar hij werd wel gespot door een aantal satellieten die de corona van de zon observeren. De waarnemingen laten iets opvallends zien: tussen half september en eind oktober, toen de komeet de zon tot op ongeveer tweehonderd miljoen kilometer was genaderd, nam zijn helderheid opvallend snel toe – tweemaal zo snel als ‘gewone’ kometen op die afstand. Dit wijst erop dat er iets bijzonders gebeurt op zijn oppervlak. De waarnemingen brachten ook aan het licht dat de komeet duidelijk blauwer lijkt dan zonlicht, wat erop wijst dat naast stof ook gassen een belangrijke bijdrage leveren aan zijn helderheid. Eerdere waarnemingen hadden juist laten zien dat het stof van de komeet roodachtig van kleur is, wat de ‘blauwverschuiving’ des te opmerkelijker maakt. Wetenschappers vermoeden dat de vreemde kleur wordt veroorzaakt door moleculen als cyaan en wellicht ook ammoniak. Beelden van de GOES-19 satelliet bevestigen dat 3I/ATLAS door de warmte van de zon flinke hoeveelheden materiaal is gaan uitstoten. Wat de oorzaak is van de snelle helderheidstoename is nog onduidelijk. De onderzoekers denken dat het ongebruikelijke gedrag van de komeet te maken heeft met zijn samenstelling, zijn hoge naderingssnelheid of wellicht met bepaalde eigenschappen die hij tijdens zijn lange reis door de ruimte heeft ontwikkeld. Komeet 3I/Atlas komt deze maand achter de zon vandaan, waardoor ook waarnemers op aarde eindelijk de kans krijgen om hem goed te bekijken. (EE)
Meer informatie:
→ 3I/ATLAS Brightens Dramatically as it Swings Past the Sun (Universe Today)
Een team van Japanse onderzoekers heeft, met behulp van archiefgegevens van de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), de temperatuur van de kosmische achtergrondstraling gemeten bij een roodverschuiving van z = 0,89 – wat overeenkomt met ongeveer zeven miljard jaar geleden. Daarbij hebben de onderzoekers vastgesteld dat de temperatuur van de kosmische achtergrondstraling destijds iets meer dan vijf kelvin bedroeg. Dat is ongeveer twee keer zo warm als de huidige temperatuur van 2,7 kelvin, en komt overeen met de voorspelling van de oerknaltheorie (The Astrophysical Journal, 29 oktober). De meeste astronomen gaan ervan uit dat het heelal is ontstaan als een extreem hete ‘vuurbal’ die door adiabatische uitdijing is geëvolueerd tot zijn huidige toestand met een lage temperatuur en dichtheid. Dit is het zogeheten ‘oerknalmodel’, dat sinds de jaren 60 als het meest aannemelijke model voor het ontstaan en de evolutie van ons heelal wordt gezien. Toch zijn er de laatste jaren nog diverse alternatieve kosmologische modellen voorgesteld. De kosmische achtergrondstraling is een zwakke straling die gelijkmatig over de hemel is verdeeld. Een effectieve manier om de vroegere temperatuur van deze straling te meten, is door gebruik te maken van de absorptie van straling van heldere achtergrondbronnen, zoals quasars, door de ijle atomen en moleculen in verre sterrenstelsels. De energieniveaus van deze atomen en moleculen worden beïnvloed door de kosmische achtergrondstraling die toendertijd heerste. Deze aborptie heeft karakteristieke sporen in de achtergrondstraling achtergelaten – zogeheten absorptielijnen – aan de hand waarvan kan worden vastgesteld hoe warm de kosmische achtergrondstraling in vroeger tijden was. In dit geval hebben de onderzoekers gebruik gemaakt van ALMA-gegevens van de verre quasar PKS1830–211, die talrijke absorptielijnen vertoont die heel geschikt zijn voor het onderzoek van de kosmische achtergrondstraling. Op basis van deze gegevens voerde het team een verfijnde analyse uit waarbij rekening werd gehouden met verschillende belangrijke effecten: de ongelijkmatige verdeling van het absorberende gas, tijdsvariaties in de absorptiesterkte, en de gedeeltelijke bedekking van de achtergrondbron door het absorberende gas. Bij een eerdere bepaling van de kosmische achtergrondstraling met behulp van dit object die in 2013 werd uitgevoerd was met deze factoren geen rekening gehouden. Middels deze analyse hebben de onderzoekers vastgesteld dat de temperatuur van de kosmische achtergrondstraling in het tijdperk waarin het absorberende gas bestond – ongeveer zeven miljard jaar geleden – 5,13 Kelvin bedroeg met een foutmarge van slechts 0,05 K – ongeveer veertig procent nauwkeuriger dan eerdere studies. (EE)
Meer informatie:
→ ALMA Confirms a Hotter Early Universe with Record-Precision Measurement of the CMB
In een vandaag gepubliceerd artikel in de Astrophysical Journal Letters doet de internationale LIGO-Virgo-KAGRA Collaboration verslag van twee detecties van zwaartekrachtgolven in oktober en november van vorig jaar, waarbij de betrokken zwarte gaten ongebruikelijke ‘spins’ vertoonden – een waarneming die een nieuw stukje toevoegt aan ons begrip van de meest ongrijpbare verschijnselen in het heelal. Zwaartekrachtgolven zijn ‘rimpelingen’ in de ruimtetijd die het gevolg zijn van catastrofale gebeurtenissen in het verre heelal, waarbij de sterkste golven ontstaan bij botsingen tussen zwarte gaten. Met behulp van geavanceerde algoritmische technieken en wiskundige modellen zijn onderzoekers in staat om, aan de hand van de zwaartekrachtsignalen, veel fysische kenmerken van de gedetecteerde zwarte gaten te reconstrueren, zoals hun massa, hun afstand tot de aarde, en zelfs de snelheid en richting van de rotatie om hun as, de zogeheten spin. De eerste detectie (GW241011) vond plaats op 11 oktober 2024 en speelde zich af op een afstand van ongeveer zevenhonderd miljoen jaar. Hij was het gevolg van een botsing tussen twee zwarte gaten met ongeveer zeventien, respectievelijk zeven keer zoveel massa als onze zon. Het grootste zwarte gat was een van de snelst roterende zwarte gaten die tot nu toe zijn waargenomen. Bijna een maand later, op 10 november 2024, werd GW241110 gedetecteerd. Deze gebeurtenis speelde zich af op ongeveer 2,4 miljard lichtjaar afstand en daarbij waren zwarte gaten van ongeveer zestien en acht zonsmassa’s betrokken. Hoewel de draaias van de meeste zwarte gaten dezelfde kant op wijst als de draaias van hun omloopbaan, bleek die van het primaire zwarte gat van GW241110 juist tegengesteld gericht te zijn – een primeur. Beide detecties kunnen erop wijzen dat het hierbij gaat om zwarte gaten van de ‘tweede generatie’: zwarte gaten die al eerder bij samensmeltingen betrokken zijn geweest. De wetenschappers wijzen daarbij met name op het verschil in grootte van de zwarte gaten en hun vreemde spin-oriëntaties. Dit suggereert dat de zwarte gaten zijn ontstaan in ‘dichtbevolkte’ omgevingen, zoals sterrenhopen, waar zwarte gaten vaak met soortgenoten in aanraking komen en steeds weer nieuwe fusies aangaan. (EE)
Meer informatie:
→ LIGO, Virgo and KAGRA observed ‘second generation’ black holes
Een internationaal team van onderzoekers heeft het bestaan onthuld van drie planeten in het 190 lichtjaar verre dubbelstersysteem TOI-2267. De planeten zijn ongeveer zo groot als de aarde. De ontdekking is opmerkelijk, omdat ze nieuw licht werpt op de vorming en stabiliteit van planeten in dubbelstersystemen, waarvan lang werd aangenomen dat ze niet geschikt zijn voor de ontwikkeling van complexe planetenstelsels. ‘Onze analyse laat een unieke configuratie zien: twee planeten schuiven met regelmatige tussenpozen voor de ene ster langs, terwijl de derde planeet dat bij diens begeleidende ster doet’, zegt onderzoeker Sebastián Zúñiga-Fernández, lid van de ExoTIC-groep aan de Universiteit van Luik (België) en eerste auteur van het onderzoeksverslag. ‘Dit maakt TOI-2267 tot het eerste bekende dubbelstersysteem waarin om beide sterren planeten cirkelen’. TOI-2267 is een compacte dubbelster: de twee sterren draaien in een nauwe baan om elkaar heen, waardoor een gravitationeel instabiele omgeving ontstaat voor de vorming van planeten. Toch hebben de onderzoekers hierin drie planeten ter grootte van de aarde ontdekt. ‘Onze ontdekking breekt verschillende records’, aldus Francisco J. Pozuelos, voormalig lid van de ExoTIC-groep, en momenteel onderzoeker aan het Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC, Spanje). ‘Het betreft het meest compacte en koelste sterrenpaar waarbij planeten zijn ontdekt en het is bovendien de eerste dubbelster waarin bij beide sterren planeetovergangen zijn waargenomen’. Hoewel de benodigde gegevens afkomstig waren van de TESS-ruimtetelescoop van NASA, is de eerste identificatie van twee van de drie planeten uitgevoerd door astronomen van de Universiteit van Luik en IAA-CSIC, die daarbij gebruik hebben gemaakt van hun eigen detectiesoftware, SHERLOCK. Dankzij deze vroege ontdekking kon het team ruim van tevoren vervolgwaarnemingen vanaf de grond starten. Daarbij werden telescopen van verschillende sterrenwachten ingezet, waaronder de geautomatiseerde Belgische telescoopsystemen SPECULOOS en TRAPPIST, die zijn geoptimaliseerd voor het onderzoeken van kleine exoplaneten rond zwakke, koele sterren. (EE)
Meer informatie:
→ Three Earth-sized planets discovered in a compact binary system
Onze zon blaast regelmatig enorme hoeveelheden plasma de ruimte in. Deze uitbarstingen worden coronale massa-ejecties of kortweg CME’s genoemd. CME’s gaan vaak gepaard met heldere zonnevlammen en hebben soms zo’n ver bereik dat ze de magnetosfeer van de aarde verstoren. Daarbij kunnen fraaie poollichten ontstaan, maar ook hevige geomagnetische stormen die elektriciteitsnetten beschadigen. Een internationaal team van astronomen, onder wie Kosuke Namekata van de Universiteit van Kyoto (Japan), heeft nu onderzocht in hoeverre jonge zonachtige sterren vergelijkbaar gedrag vertonen (Nature Astronomy, 27 oktober). Wetenschappers denken dat toen zon en aarde nog jong waren, onze ster dermate actief was dat haar CME’s invloed kunnen hebben gehad op het ontstaan van het leven op onze planeet. Eerdere studies hebben namelijk aangetoond dat jonge zonachtige sterren, vergelijkbaar met onze zon in haar jeugd, vaak krachtige zonnevlammen produceren die veel groter zijn dan de hevigste zonnevlammen van nu. Bij het nieuwe onderzoek hebben de astronomen gebruikgemaakt van waarnemingen in het ultraviolet door de Hubble-ruimtetelescoop, die samenvielen met optische waarnemingen met drie telescopen in Japan en Korea. Hun doelwit was de jonge zonachtige ster EK Draconis. Hubble registreerde ver-ultraviolette emissieslijnen in het spectrum van deze ster die kenmerkend zijn voor heet plasma, terwijl de telescopen de waterstoflijn van koelere gassen vastlegden. Op die manier kon het team de hete en de koele componenten van de massa-ejectie gelijktijdig vastleggen. De waarnemingen hebben het eerste bewijs opgeleverd dat een coronale massa-ejectie van de ster EK Draconis uit verschillende componenten bestaat. Eerst werd heet plasma met een temperatuur van honderdduizend graden uitgestoten die een snelheid van driehonderd tot vijfhonderd kilometer per seconde bereikte. Tien minuten later volgde een uitstoot van gas van ongeveer tienduizend graden met een snelheid van slechts zeventig kilometer per seconde. Het hete plasma bevatte veel meer energie dan het koelere, wat suggereert dat frequente sterke CME’s in het verleden sterke schokken en energetische deeltjes konden veroorzaken die in staat waren om de atmosferen van naburige planeten aan te tasten of chemisch te veranderen. Theoretische en experimentele studies ondersteunen de cruciale rol die CME’s en energierijke deeltjes kunnen spelen bij het ontstaan van biomoleculen en broeikasgassen, die essentieel zijn voor het ontstaan en behoud van leven op een jonge planeet. Daarom heeft deze ontdekking belangrijke implicaties voor het begrip van de leefbaarheid van planeten en de omstandigheden waaronder het leven op aarde, en mogelijk ook elders, is ontstaan. (EE)
Meer informatie:
→ Coronal mass ejections at the dawn of the solar system
Een internationaal team van astronomen heeft in Cygnus X – een van de meest actieve stervormingsgebieden in onze Melkweg – een raadselachtige vorm van materie in kaart gebracht die CO-donker moleculair gas wordt genoemd. De resultaten, verkregen met de Green Bank-radiotelescoop in West Virginia (VS) leveren nieuwe aanwijzingen op over hoe de sterren in het Melkwegstelsel zijn ontstaan. Al tientallen jaren is bekend dat de meeste nieuwe sterren ontstaan in wolken van koud moleculair waterstofgas. Deze vorm van waterstof is onzichtbaar voor de meeste telescopen, omdat het geen licht geeft dat makkelijk detecteerbaar is. Doorgaans speuren astronomen naar dit soort wolken door te zoeken naar een ander gas: koolstofmonoxide (CO) – een molecuul dat als ’verklikker’ van stervormingsgebieden fungeert. Maar gebleken is dat veel sterren-vormend gas niet oplicht in CO. Dit donkere, verborgen materiaal goldt dan ook als een van de grootste ‘blinde vlekken’ in de astronomie. Maar nu hebben astronomen dit verborgen gas over een enorm hemelgebied – meer dan honderd keer zo groot als de volle maan – in kaart gebracht door op radiogolflengten naar zogeheten recombinatielijnen te speuren. Een radio-recombinatielijn is een lijn in het elektromagnetische spectrum van een object die ontstaat wanneer elektronen in een atoom van het ene energieniveau naar het andere overspringen. Aangenomen wordt dat zo’n recombinatie optreedt wanneer de energie van een elektron voldoende afneemt om door een ion te worden ingevangen. ‘Het is alsof je plotseling het licht in een kamer aandoet en allerlei structuren ziet waarvan we het bestaan niet kenden’, zegt Kimberly Emig, wetenschapper bij het National Radio Astronomy Observatory en hoofdauteur van de nieuwe studie. Op de nieuwe kaart van Cygnus X is een uitgestrekt netwerk van bogen en filamenten van donker gas te zien. Deze structuren geven aan waar zich materiaal voor de vorming van sterren verzameld voordat het zichtbaar wordt als wolken van moleculaire koolstofmonoxide. Het onderzoek laat zien dat deze zwakke koolstofsignalen, die bij zeer lage radiofrequenties worden gedetecteerd een effectief hulpmiddel zijn om het verborgen gas te ontdekken dat de link vormt met de vorming van nieuwe sterren. Uit de waarnemingen blijkt dat dit donkere gas niet stilstaat, maar in beweging is en daarbij snelheden bereikt die veel hoger zijn dan gedacht. Deze turbulente stromingen zijn mogelijk bepalend voor de snelheid waarmee nieuwe sterren kunnen ontstaan. ‘Door het onzichtbare zichtbaar te maken, kunnen we eindelijk volgen hoe de ruwe grondstoffen in ons Melkwegstelsel – eenvoudige atomen – worden omgezet in complexe moleculaire structuren waaruit sterren, planeten en mogelijk ook leven kunnen ontstaan’, aldus Emig. (EE)
Meer informatie:
→ Astronomers Map Mysterious “Dark” Gas in the Milky Way
Astronomen hebben, met behulp van de Webb-ruimtetelescoop, de meest detailrijke opnamen tot nu toe gemaakt van hoe zich enkele honderden miljoenen jaren na de oerknal sterrenstelsels hebben gevormd. Daarbij is ontdekt dat deze sterrenstelsels veel chaotischer en rommeliger waren dan de huidige sterrenstelsels (MNRAS, 21 oktober). Het team, onder leiding van onderzoekers van de Universiteit van Cambridge (VK), heeft meer dan tweehonderd jonge sterrenstelsels geanalyseerd die bestonden toen het heelal tussen de achthonderd miljoen en anderhalf miljard jaar oud was. Door de bewegingen van het gas in deze sterrenstelsels te bestuderen, ontdekten de astronomen dat de meeste van deze stelsels turbulent en ‘klonterig’ waren en zich nog niet hadden ontwikkeld tot draaiende, schijfvormige stelsels zoals onze eigen Melkweg. Deze bevindingen suggereren dat sterrenstelsels geleidelijk rustiger en geordender werden naarmate het heelal evolueerde. Dat laatste gold overigens niet voor álle sterrenstelsels. ‘We zagen enorme variaties: sommige sterrenstelsels beginnen zich te stabiliseren, terwijl de meeste er nog steeds chaotisch uitzien, met gas dat alle kanten op beweegt’, zegt hoofdauteur Lola Danhaive van het Kavli Institute for Cosmology in Cambridge. De onderzoekers hebben gebruik gemaakt van een speciale modus van het nabij-infraroodinstrument van Webb, waarmee het zwakke licht van geïoniseerd waterstofgas in verre sterrenstelsels kan worden vastgelegd. Door deze gegevens te combineren met andere waarnemingen met de Webb-ruimtetelescoop, kon worden gemeten hoe snel het gas binnen de diverse sterrenstelsels beweegt. ‘Eerdere resultaten wezen erop dat er al heel vroeg enorme, goed geordende schijven ontstonden, wat in strijd was met onze modellen’, zegt mede-auteur Sandro Tacchella van het Kavli Institute. ‘Maar door naar honderden sterrenstelsels te kijken in plaats van slechts één of twee, zien we het grotere geheel, en dat komt veel meer overeen met de theorie’. Vroege sterrenstelsels waren turbulenter, minder stabiel en groeiden door frequente onderlinge botsingen en de vorming van grote aantallen nieuwe sterren (‘starbursts’).Toekomstige onderzoeken zullen erop gericht zijn deze bevindingen te combineren met waarnemingen van koud gas en stof, om zo een vollediger beeld te krijgen van hoe de vroegste sterrenstelsels zijn ontstaan. (EE)
Meer informatie:
→ ‘Messy’ galaxies in the early universe struggled to settle
Astronomen hebben een zeldzaam, oud planetenstelsel ontdekt dat nog steeds actief wordt opgegeten door zijn centrale witte dwergster, LSPM J0207+3331, die zich op 145 lichtjaar van de aarde bevindt. Dit stelsel herbergt de oudste en meest metaalrijke puinschijf die ooit rond een waterstofrijke witte dwerg is waargenomen, wat nieuwe vragen oproept over de stabiliteit op langetermijn van planetenstelsels miljarden jaren na de dood van sterren. Spectroscopische gegevens verkregen met de W.M. Keck-sterrenwacht op Mauna Kea op Hawaï onthulden dat de atmosfeer van de witte dwerg vervuild is met 13 chemische elementen. Dit wijst op een rotsachtig lichaam van minstens 200 kilometer breed dat door de zwaartekracht van de ster uit elkaar is gescheurd. "De hoeveelheid rotsachtig materiaal is ongewoon hoog voor een witte dwerg van deze leeftijd", aldus één van de onderzoekers. Waterstofrijke atmosferen rond witte dwergen maskeren dergelijke kenmerken doorgaans, wat deze detectie bijzonder belangrijk maakt. Bij deze ster is klaarblijkelijk nog steeds een reservoir aan materiaal dat de witte dwerg kan vervuilen, zelfs na miljarden jaren. Bijna de helft van alle vervuilde witte dwergen vertoont tekenen van accretie van zware elementen, wat erop wijst dat hun planetenstelsels dynamisch verstoord zijn. In het geval van LSPM J0207+3331 heeft een recente verstoring – in de afgelopen paar miljoen jaar – waarschijnlijk een rotsachtige planeet naar binnen doen spiralen. Dit suggereert dat getijdenverstoring en accretiemechanismen lang na de hoofdreeksfase van een ster actief blijven. Massaverlies tijdens de evolutie van een ster kan banen destabiliseren, met gevolgen voor planeten, kometen en asteroïden. Het systeem is mogelijk een voorbeeld van vertraagde instabiliteit, waarbij interacties tussen meerdere planeten geleidelijk banen destabiliseren over een periode van miljarden jaren. Dit zou kunnen wijzen op dynamische processen op de lange termijn die nog niet volledig worden begrepen. Astronomen onderzoeken nu wat de verstoring mogelijk heeft veroorzaakt. Overgebleven planeten ter grootte van Jupiter zouden hiervoor verantwoordelijk kunnen zijn, maar zijn moeilijk te detecteren vanwege hun afstand tot de witte dwerg en de lage temperaturen. Gegevens van ESA's Gaia-ruimtetelescoop zijn mogelijk gevoelig genoeg om dergelijke planeten te detecteren dankzij hun zwaartekrachtinvloed op de witte dwerg, waardoor we de ster aan de hemel een klein beetje kunnen zien bewegen. De James Webb-ruimtetelescoop van NASA zou ook inzicht kunnen bieden door infraroodwaarnemingen van het systeem te doen op zoek naar tekenen van buitenplaneten. De betrokken onderzoekers hopen dat toekomstige waarnemingen kunnen helpen onderscheid te maken tussen een planetaire verstoring of het zwaartekrachteffect van een nauwe ontmoeting van een andere ster met deze witte dwerg. Deze resultaten zijn vandaag gepubliceerd in The Astrophysical Journal Letters. (EM)
Meer informatie:
→ Aging White Dwarf Still Consuming Its Planetary System
De 4-meter Multi-Object Spectroscopic Telescope (4MOST) heeft zijn eerste testwaarnemingen voltooid. Naar verwachting zal het instrument in vijf jaar tijd meer dan 25 miljoen verschillende kosmische objecten waarnemen. Hiermee dient het om onze galactische geschiedenis te ontrafelen, om donkere materie te onderzoeken en de oorsprong van sterren te bestuderen. 4MOST is geïnstalleerd op de Visible and Infrared Survey Telescope for Astronomy (VISTA) in Chili. Nederlandse onderzoekers spelen een belangrijke rol in het project. Waar veel telescoopinstrumenten objecten één voor één waarnemen is 4MOST ontworpen om het licht van duizenden bronnen tegelijkertijd vast te leggen. Het doet dat met behulp van meer dan 2400 dunne optische vezels, elk zo breed als een mensenhaar. Dit licht wordt via deze glasvezels naar drie afzonderlijke spectrografen geleid, die het opsplitsen in maximaal 18.000 kleurcomponenten. Zo meet het apparaat van iedere bron een uitgebreid spectrum dat grotendeels in het zichtbare spectrum ligt. Hiermee bepalen astronomen de eigenschappen van de kosmische bronnen zoals hun chemische samenstelling, snelheid en afstand. De eerste waarnemingen van 4MOST werden afgelopen weekend gedaan. Tijdens de test verzamelde 4MOST spectra van sterren in onze Melkweg en van meer dan duizend andere sterrenstelsels. Het aantal objecten dat het tegelijkertijd kan waarnemen, het grote gezichtsveld en het grote aantal spectrale kleuren dat het tegelijkertijd kan registreren, maken het instrument uniek. 4MOST kan met een observatie tien of meer wetenschappelijke studies tegelijkertijd bedienen. Het Optische-/Infraroodlab van de Nederlandse Onderzoekschool voor Astronomie (NOVA) heeft bijgedragen aan het kalibratiesysteem van 4MOST. Dit systeem genereert de referentie waartegen alle metingen van sterren worden gekalibreerd. Er wordt een stabiel spectrum gegenereerd met zogenoemde spectraallampen en een lijnenspectrum van een laserbundel. Hiermee kan 4MOST subtiele kleurveranderingen in het spectrum van sterren waarnemen. Astronomen van de Rijksuniversiteit Groningen gebruiken de 4MOST-waarnemingen om een zo compleet mogelijk dynamisch driedimensionaal model van onze Melkweg te krijgen. Hiervoor combineren ze gegevens met eerdere waarnemingen van de Gaia-satelliet die tussen 2013 en 2025 informatie van een kleine twee miljard sterren verzamelde. Tijdens een gepland vijfjarig onderzoek zal 4MOST naar verwachting spectra vastleggen van meer dan 25 miljoen verschillende bronnen, verspreid over een gebied dat groter is dan 60.000 volle manen. 4MOST analyseert niet alleen de Melkweg, maar het instrument laat ook zien hoe andere sterrenstelsels ontstaan en evolueren. Bovendien kan het licht werpen op de onzichtbare donkere materie die zich in en tussen sterrenstelsels bevindt. Tot slot gebruiken astronomen het instrument om de evolutie van het heelal zelf te bestuderen, door te kijken hoe het zich in de loop van de tijd uitbreidt en hoe het verandert. De 4MOST-faciliteit is ontworpen en gebouwd door een consortium van dertig universiteiten en onderzoeksinstituten in Europa en Australië onder leiding van het Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP). (EM)
Meer informatie:
→ Duizenden ogen gericht op de hemel: 4MOST ziet first light
Een internationaal team van astronomen, dat gebruik maakte van de gecombineerde kracht van telescopen in de ruimte en op aarde, waaronder de W. M. Keck sterrenwacht en de Subaru-telescoop op Mauna Kea, Hawaï, heeft een bruine dwerg ontdekt die in een baan om een nabijgelegen rode dwergster draait. Dit levert belangrijke inzichten op in hoe sterren en planeten ontstaan. De bruine dwerg J1446B, draait in een baan om de nabijgelegen rode dwerg J1446, op ongeveer 55 lichtjaar van de aarde. J1446B is te zwaar om een planeet te zijn, maar te licht voor een normale ster. Hij heeft een massa van ongeveer 60 keer die van Jupiter en draait om zijn moederster op een afstand van circa 4,3 keer de afstand tussen de aarde en de zon. Eén omloopbaan wordt in ongeveer 20 jaar voltooid. Opmerkelijk genoeg lieten waarnemingen in het nabij-infrarood helderheidsvariaties van ongeveer 30% zien, wat wijst op dynamische atmosferische verschijnselen zoals wolken of stormen, vergelijkbaar met gasreuzen zoals Jupiter, maar dan op een veel grotere schaal. Rode dwergen zijn de meest voorkomende sterren in ons melkwegstelsel, meer dan de helft zijn rode dwergen. Kleiner en koeler dan de zon, zijn ze belangrijk voor het begrijpen van ster- en planeetvorming en -evolutie. Omdat rode dwergen lichtzwak zijn, waren er tot voor kort weinig gedetailleerde waarnemingen en dacht men dat 70% ervan enkelvoudige sterren waren. Verbeterde observatietechnieken hebben aangetoond dat niet juist is: er zijn veel meer rode dwergen met een stellaire of substellaire begeleider, zoals een bruine dwerg. Inzicht in hoe vaak dergelijke begeleiders voorkomen – en hun massaverdeling – is essentieel om de overeenkomsten en verschillen tussen planeetvorming en stervorming te onderscheiden. J1446B is ontdekt met een drievoudige observationele aanpak: (1) radiale snelheidsmetingen met de infrarood-doppler-spectrograaf van de Subaru-telescoop volgden de subtiele schommeling van de rode dwerg, veroorzaakt door de wederzijdse zwaartekracht van rode en bruine dwerg; (2) hoge-resolutie nabij-infraroodbeelden met de geavanceerde adaptieve optiek van de nabij-infraroodcamera (NIRC2) van de Keck-sterrenwacht maakten de directe detectie van de begeleidende ster op een zeer kleine afstand van zijn ster mogelijk; en (3) de Gaia-satelliet volgde kleine veranderingen in de positie van de ster aan de hemel om de zwaartekracht van de begeleidende ster verder te onthullen. Door deze gegevens te combineren en de wetten van Kepler toe te passen, kon het team de massa en baanparameters van J1446B met ongekende nauwkeurigheid bepalen. Kecks cruciale bijdrage bestond uit het maken van directe beelden van de bruine dwerg, wat leidde tot het bepalen van de baan van het object en zijn fysische eigenschappen, zoals massa en temperatuur. De ontdekking van J1446B maakt het mogelijk om scenario’s voor de vorming van bruine dwergen en modellen voor hun atmosfeer beter te testen. In de toekomst komt nog meer data beschikbaar van de Gaia-missie en samen met vervolgwaarnemingen met nieuwe instrumenten van de Keck-telescoop, hopen onderzoekers weerpatronen in kaart te brengen. Het onderzoek, geleid door het Astrobiology Center van de National Institutes of Natural Sciences, California State University Northridge en Johns Hopkins University, is onlangs gepubliceerd in The Astronomical Journal. (EM)
Meer informatie:
→ Discovery of Brown Dwarf Companion Provides New Insight into Stellar and Planetary Formation and Evolution
Nieuw onderzoek onder leiding van wetenschappers van de University of Nevada in Las Vegas laat zien hoe planeten, waaronder de aarde, in ons melkwegstelsel zijn ontstaan en waarom leven en dood van nabije sterren een belangrijke rol speelde. In een artikel dat onlangs werd gepubliceerd in Astrophysical Journal Letters, hebben onderzoekers van de UNLV, in samenwerking met wetenschappers van de Open Universiteit van Israël, voor het eerst details gemodelleerd over hoe het moment van planeetvorming in de geschiedenis van het melkwegstelsel de planetaire samenstelling en dichtheid beïnvloedt. Deze laten zien waarom oudere, rotsachtige planeten een lagere dichtheid hebben dan jongere planeten zoals de aarde, en suggereren ook dat de noodzakelijke ingrediënten voor leven niet allemaal tegelijk zijn ontstaan. Alle basiselementen waaruit planeten bestaan – zoals zuurstof, silicium, ijzer en nikkel – worden gevormd in sterren. Planeten worden feitelijk opgebouwd uit het puin van stervende sterren, maar de sterren sterven op zeer verschillende tijdlijnen, wat de structuur van planeten in wording kan beïnvloeden. Zware sterren branden relatief snel op, meestal binnen 10 miljoen jaar, en wanneer ze exploderen als supernova, verspreiden ze vooral lichtere elementen zoals zuurstof, silicium en magnesium de ruimte in. Deze materialen vormen over het algemeen de buitenste lagen van rotsachtige planeten. Lichte sterren leven miljarden jaren en leveren, als ze als witte dwerg een supernova-explosie ondergaan, zwaardere elementen af, zoals ijzer en nikkel, sleutelelementen voor de vorming van planetaire kernen. Planeten die ontstaan in zonnestelsels waar zowel zware als lichte sterren de tijd hebben gehad om materiaal aan de planetaire schijf bij te dragen, zullen een grotere verscheidenheid aan die elementen bevatten. Planeten die ontstaan door de evolutie en dood van zware sterren hebben doorgaans een grotere mantel en een kleinere kern. Wanneer sterren met een lage massa de tijd krijgen om zwaardere elementen, zoals ijzer en nikkel, bij te dragen, worden de planeetkernen groter. In de afgelopen tien jaar had het onderzoeksteam computermodellen ontwikkeld voor verschillende nicheprojecten, maar pas onlangs besefte men dat ze alle onderdelen in huis had om het eerste volledig geïntegreerde planeetvormingsmodel van dit soort te maken. Hun simulatie volgt de volledige levenscyclus van planeetvorming, van stergeboorte en elementsynthese tot explosies, botsingen, planeetvorming en de interne structuur van een planeet. Een implicatie van deze bevindingen is dat de voorwaarden voor leven niet meteen aanwezig zijn. Veel van de elementen die nodig zijn voor een bewoonbare planeet, en voor levende organismen, komen op verschillende momenten in de galactische geschiedenis beschikbaar. (EM)
Meer informatie:
→ Planet Formation Depends on When It Happens: UNLV Model Shows Why
Sterrenkundigen zijn vermoedelijk getuige geweest van een zeer zeldzaam explosief verschijnsel, waarbij een zwart gat in een ster ‘valt’, om de ster vervolgens van binnenuit op te blazen. Volgens een groot team van astronomen onder leiding van Eliza Neights van de George Washington University is dat de beste verklaring voor een onwaarschijnlijk lange uitbarsting van energierijke gammastraling die op 2 juli is gedetecteerd door de Amerikaanse ruimtetelescoop Fermi. Gammaflitsen (gamma-ray bursts of GRB’s) zijn de krachtigste explosies in het heelal. De korte exemplaren (korter dan pakweg 2 seconden) ontstaan bij botsingen van compacte neutronensterren. De langere (tot vele minuten) worden geproduceerd wanneer de kern van een zware, snel roterende ster ineenstort tot een zwart gat. GRB 250702 duurde echter maar liefst ruim zeven uur, en werd voorafgegaan door een uitbarsting van röntgenstraling. De gammastraling van de explosie vertoonde bovendien snelle variaties van minder dan een seconde. Metingen van de James Webb Space Telescope hebben uitgewezen dat de explosie plaatsvond in een sterrenstelsel op ongeveer acht miljard lichtjaar afstand van de aarde. De zogeheten ‘nagloeier’ van de flits is door tal van telescopen op de grond en in de ruimte bestudeerd. Volgens Neights en haar collega’s zijn de waarnemingen niet te verklaren met de bestaande modellen voor de oorsprong van gammaflitsen. In plaats daarvan denken de astronomen dat er sprake was van een relatief klein zwart gat dat werd opgeslokt door de reuzenster waar het omheen draaide. Het zwarte gat vrat zich een weg naar binnen, en kon uiteindelijk de toevoer van sterrengas niet meer aan, mede dankzij de hoge rotatiesnelheid. Daardoor werden er bundels van materie uitgestoten die het restant van de ster volledig uiteenreten; de resulterende schokgolven veroorzaakten de gammastraling. Of het echt zo is gegaan, valt moeilijk met zekerheid te achterhalen, maar het lijkt er dus op dat er een derde manier bestaat om gammaflitsen te produceren. Mogelijk zijn sommige andere uitzonderlijk lange gammaflitsen op een vergelijkbare manier ontstaan. (GS)
Meer informatie:
→ Nieuwsbericht op phys.org
Een mysterieuze, diffuse gloed van gammastraling nabij het centrum van onze Melkweg houdt astronomen al tientallen jaren bezig. Nog steeds is onduidelijk of het schijnsel afkomstig is van botsende deeltjes bestaande uit donkere materie of van snel ronddraaiende neutronensterren. Volgens nieuw onderzoek zijn beide theorieën even waarschijnlijk, maar als het overschot aan gammastraling niet afkomstig is van stervende sterren, zou dat een sterke aanwijzing kunnen zijn dat donkere materie echt bestaat (Physical Review Letters, 16 oktober). ‘Donkere materie domineert het heelal en houdt sterrenstelsels bij elkaar. Het is van enorm belang en we zijn voortdurend op zoek naar manieren om haar te detecteren’, aldus co-auteur Joseph Silk, hoogleraar natuur- en sterrenkunde aan de Johns Hopkins-universiteit in Baltimore (VS) en het Institut d'astrophysique de Paris (Frankrijk). Samen met een internationaal team van onderzoekers gebruikte Silk supercomputers om kaarten te maken van waar de donkere materie in ons Melkwegstelsel zich zou moeten bevinden. Daarbij is voor het eerst rekening gehouden met de ontstaansgeschiedenis van ons sterrenstelsel. Tegenwoordig is de Melkweg een relatief gesloten systeem, waar weinig materiaal in- of uitgaat. Maar dat is niet altijd zo geweest. Tijdens de eerste miljard jaar werden talrijke kleine sterrenstelsels met donkere materie opgeslokt, die als ‘bouwstenen’ van de jonge Melkweg fungeerden. Daarbij trokken ook meer donkere-materiedeeltjes naar het Melkwegcentrum, waardoor het aantal onderlinge botsingen toenam. Nadat de onderzoekers deze botsingen in rekening hadden gebracht, kwamen hun gesimuleerde kaarten overeen met echte kaarten van de gammastraling, zoals die zijn gemaakt met de Fermi Gamma-ray Space Telescope van NASA. Deze kaarten leveren het bewijs dat de overtollige gammastraling in het Melkwegcentrum afkomstig kan zijn van donkere materie. Althans: gammastraling afkomstig van botsende donkere-materiedeeltjes zou hetzelfde signaal produceren en dezelfde eigenschappen hebben als de gammastraling die Fermi heeft waargenomen. Maar spijkerhard bewijs is dit niet. Ook de gloed van zogeheten millisecondepulsars – oude, snel rondtollende neutronensterren – zou de huidige gammastralingskaarten kunnen verklaren, al moet er dan wel van worden uitgegaan dat er meer millisecondepulsars zijn dan er tot nu toe zijn waargenomen. Het wachten is op de Cherenkov Telescope Array, een enorme nieuwe telescoop voor de detectie van gammastraling. Astronomen hopen dat de nauwkeurige kaarten die dit instrument zal maken uitsluitsel kunnen geven over de oorsprong van de gammastraling in het Melkwegcentrum. (EE)
Meer informatie:
→ Mysterious glow in Milky Way could be evidence of dark matter
Voor het eerst is 'zwaar' water aangetroffen in een planeetvormende schijf rond een pasgeboren ster. Dat betekent dat het water in deze schijf ouder is dan de ster zelf. Als dat ook voor ons eigen zonnestelsel geldt, is het water op aarde mogelijk miljarden jaren ouder dan de zon. Terwijl een molecuul van 'gewoon' water (H2O) uit twee waterstofatomen (H) en één zuurstofatoom (O) bestaat, is een molecuul van zwaar water opgebouwd uit twee deuteriumatomen (D) en één zuurstofatoom. Deuterium heeft dezelfde chemische eigenschappen als waterstof, maar een deuteriumatoom heeft behalve één proton ook één neutron in de kern, en is daardoor bij benadering twee maal zo zwaar als een gewoon waterstofatoom. De ontdekking van D2O in de planeetvormende schijf rond de jonge ster V883 Orionis is gedaan met de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), een netwerk van 66 radioschotels op 5200 meter hoogte in Noord-Chili. De ontdekking is gepubliceerd in een artikel in Nature Astronomy, met Margot Leemker (Universiteit van Milaan) als eerste auteur. Tot nu toe was altijd onduidelijk of watermoleculen (die ook voorkomen in moleculaire wolken waaruit nieuwe sterren ontstaan) het geboorteproces van een ster wel overleven. Volgens sommige theorieën zouden ze uiteenvallen, en pas later weer opnieuw gevormd worden, in de protoplanetaire schijf. In dat geval zou de relatieve hoeveelheid zwaar water echter nooit zo hoog zijn als nu gemeten is in de schijf rond V883 Orionis. De ontdekking betekent dus dat het water in deze schijf (en dus ook in de kometen die in die schijf ontstaan) al veel ouder is dan de ster. Datzeflde geldt dan vermoedelijk ook voor het water in ons eigen zonnestelsel. Het is dus goed mogelijk dat het water op aarde, dat grotendeels via inslagen van kometen en planetoïden op onze planeet terecht is gekomen, al veel en veel ouder is dan de aarde zelf. (GS)
Meer informatie:
→ Origineel persbericht
Astronomen hebben een zogeheten tidal disruption event (TDE) waargenomen buiten de kern van een sterrenstelsel. Bij een tidal disruption event wordt een onfortuinlijke ster uiteengerukt door de getijdenkrachten van een (super)zwaar zwart gat, wanneer de ster op kleine afstand langs het zwarte gat scheert. Het meeste materiaal van de uiteengerukte ster verdwijnt in de loop van de tijd in het zwarte gat, maar voordat het zo ver is, wordt het enorm sterk verhit en zendt het licht en andere vormen van elektromagnetische straling uit. Omdat superzware zwarte gaten zich normaal gesproken in de kernen van sterrentelsels bevinden, treden TDE's ook altijd in de kernen van sterrenstelsels op. AT 2024tvd, ontdekt door de Zwicky Transient Facility in Californië, vond echter plaats op 2600 lichtjaar buiten de kern van het gaststelsel.De conclusie is dat er kennelijk ook 'excentrische' zware zwarte gaten bestaan. Onderzoek aan de radiostraling van AT 2024tvd, uitgevoerd onder leiding van Itai Sfaradi (Universiteit van Californië, Berkeley) gedurende vele maanden na de oorspronkelijke detectie, laat zien dat het verschijnsel onverwacht krachtige radiostraling produceerde, die bovendien vrij snel twee maal 'piekte', 131 en 194 dagen na de aanvankelijke uitbarsting van zichtbaar licht. Hoe die ongewoon snelle dubbele piek is veroorzaakt, is nog onduidelijk. (GS)
Meer informatie:
→ Oorspronkelijk nieuwsbericht
Onderzoeker Martijn Oei is onderscheiden met de Christiaan Huygens wetenschapsprijs voor zijn proefschrift ‘Giant galactic outflows and shocks in the Cosmic Web’. Hij ontving de prijs – bestaande uit een bedrag van tienduizend euro en een bronzen beeld van Christiaan Huygens – op 13 oktober uit handen van Gouke Moes, Minister van Onderwijs, Cultuur en Wetenschap.In zijn proefschrift introduceert Oei nieuwe modellen om de invloed van de ionosfeer (een laag in de atmosfeer) te corrigeren op radiosignalen die de aarde bereiken, wat leidt tot technologische vernieuwing in de radioastronomie en baanbrekende waarnemingen toelaat. Met nieuwe technieken heeft Oei een groot aantal radiosterrenstelsels ontdekt, waarvan een dat honderd keer groter is dan de Melkweg. Oei ‘s onderzoek geeft ook belangrijke informatie over de oorsprong en de opbouw van magnetische velden in dit kosmische web, het grote netwerk van materie in het heelal.De Christiaan Huygens Wetenschapsprijs bekroont een jonge onderzoeker die in een proefschrift een innovatieve bijdrage heeft geleverd aan de ruimtewetenschappen, wiskunde of natuurkunde. De prijs wordt sinds 1998 jaarlijks uitgereikt. De jury wordt jaarlijks samengesteld en ondersteund door de Koninklijke Nederlandse Akademie van Wetenschappen (KNAW).
Meer informatie:
→ Christiaan Huygens wetenschapsprijs 2025
Het superzware zwarte gat in het centrum van het Circinus-stelsel neemt gas tot zich via twee spiraalarmen. Dat stelt een internationaal team van onderzoekers onder leiding van Wout Goesaert (Universiteit Leiden). Slechts een klein deel van het gas verdwijnt uiteindelijk in het zwarte gat. De rest wordt ‘uitgespuugd’ nog voordat dit het gat bereikt. De onderzoekers publiceren hun bevindingen binnenkort in het vakblad Astronomy & Astrophysics. Het is al langer bekend dat superzware zwarte gaten slordige eters zijn, maar de precieze eetgewoonten zijn lastig in beeld te brengen. Daar is nu een begin mee gemaakt. Wout Goesaert, inmiddels promovendus aan de Universiteit Leiden, bestudeerde in 2023 als Leidse masterstudent ALMA-waarnemingen van het Circinus-stelsel. Dit sterrenstelsel bevindt zich in het zuidelijke sterrenbeeld Circinus (latijn voor passer) op slechts dertien miljoen lichtjaar van de aarde. Alhoewel het een van de dichtstbijzijnde grote sterrenstelsels is, werd het pas in 1977 ontdekt, omdat het dicht bij het vlak van het Melkwegstelsel ligt en door stof aan het zicht wordt onttrokken. Waarnemingen met de ALMA-radiotelescoop in het noorden van Chili, in combinatie met modellen, wijzen erop dat zich rond het centrale superzware zwarte gat twee spiraalarmen bevinden. Goesaert en collega’s toonden aan dat gas via deze armen naar het zwarte gat stroomt. ‘Net toen Wout aan zijn onderzoek in ons team begon, publiceerde een concurrerende groep een artikel op basis van dezelfde data en hetzelfde zwarte gat. Dat was wel balen’, zegt afstudeerbegeleider Violette Impellizzeri van ASTRON, het Nederlands instituut voor radioastronomie. ‘We besloten het er niet bij te laten zitten en doken dieper de materie in, op zoek naar meer details.’ Dankzij meer ALMA-gegevens en verfijndere modellen dan de concurrentie, hebben de onderzoekers vervolgens de twee spiraalarmen ontdekt. Ze hebben berekend dat het gas in de spiraalarmen met snelheden tot wel 150.000 kilometer per uur naar binnen raast. Verder blijkt dat slechts hooguit twaalf procent van de invallende materie uiteindelijk het zwarte gat in verdwijnt. De rest wordt nabij het zwarte gat weer naar buiten geslingerd.
Meer informatie:
→ Volledig perbericht
Wetenschappers van het Leibniz Instituut voor Astrofysica Potsdam (AIP) hebben de complexe magnetische hartslag geregistreerd van een verre ster die opmerkelijk veel op onze zon lijkt, maar veel jonger en actiever is. De ontdekking is het resultaat van bijna drie jaar aan uiterst nauwkeurige waarnemingen, en werpt nieuw licht op hoe de magnetische velden van sterren vergelijkbaar met onze zon zich in de loop van de tijd ontwikkelen (Astronomy & Astrophysics, 10 oktober). De ster die centraal staat in dit onderzoek is Iota Horologii (ι Hor) in het zuidelijke sterrenbeeld Horologium (Slingeruurwerk), op ongeveer 56 lichtjaar van de aarde. Met een leeftijd van ongeveer 600 miljoen jaar is deze ster veel jonger dan onze zon. Bovendien draait hij sneller om zijn as en vertoont hij veel meer magnetische activiteit. Door de HARPS-polarimeter van de 3,6-meter telescoop van de Europese Zuidelijke Sterrenwacht op La Silla in Chili op deze ster te richten, hebben de AIP-onderzoekers bijna tweehonderd nachten aan spectro-polarimetrische gegevens van ι Hor verzameld. Met behulp van een geavanceerde techniek die Zeeman Doppler Imaging (ZDI) wordt genoemd, heeft het team deze metingen omgezet in achttien afzonderlijke ‘kaarten’ van het grootschalige magnetische veld van ι Hor, verspreid over ongeveer honderdveertig volledige omwentelingen van de ster. Deze kaarten laten zien hoe magnetische kenmerken verschijnen, verdwijnen en zelfs van polariteit veranderen. Een van de opmerkelijkste bevindingen is dat ι Hor een veel kortere magnetische cyclus doorloopt dan onze zon: eentje van iets meer dan twee jaar in plaats van tweeëntwintig jaar. Tijdens deze cyclus wisselen de magnetische noord- en zuidpool van de ster van plaats, om vervolgens weer om te keren. Het ‘magnetische hart’ van de ster klopt dus veel sneller dan dat van de zon. Misschien nog wel spannender is dat het de onderzoekers ook is gelukt om ‘magnetische vlinderdiagrammen’ van ι Hor te maken. Deze diagrammen – de eerste die ooit van een andere ster dan de zon zijn gemaakt – laten zien hoe de magnetische gebieden op het oppervlak van de ster in de loop van elke cyclus met snelheden van vijftien tot achtenzeventig meter per seconde naar de polen en de evenaar migreren. (EE)
Meer informatie:
→ A look into the heartbeat of a star
Een van de meest opvallende eigenschappen van de reuzenplaneten in ons zonnestelsel – Jupiter, Saturnus, Uranus en Neptunus – zijn de extreme straalstromen die rond hun evenaar worden waargenomen. Sommige van deze planeten hebben een oostwaartse wind rondom de evenaar, andere hebben een westwaartse straalstroom. Voor het eerst kan een internationaal team van wetenschappers onder leiding van de Sterrewacht Leiden en SRON de stromingen op alle reuzenplaneten met één model verklaren (Science Advances, 10 oktober). Al decennialang zoeken wetenschappers naar het mechanisme dat de supersnelle winden op de reuzenplaneten aandrijft. Met snelheden tussen 500 en 2000 km/uur zijn deze straalstromen de snelste stromingen die in het zonnestelsel worden waargenomen. Ze overtreffen ruimschoots de typische windsnelheden op aarde. Met behulp van globale circulatiemodellen ontdekte het team dat de oostwaartse straalstromen op Jupiter en Saturnus en de westwaartse straalstromen op Uranus en Neptunus verklaard kunnen worden met verschillen in hun atmosferische diepte. De atmosferen vertonen een zogenoemde bifurcatie: onder vrijwel dezelfde omstandigheden kan de atmosfeer zich in een van twee stabiele toestanden nestelen. Zo ontstaat er ofwel een oostwaartse of juist een westwaartse equatoriale straalstroom. De onderzoekers hebben hiermee voor het eerst een direct verband gevonden tussen de richting van de straalstromen en de atmosferische diepte. Vooral het feit dat Jupiter en Saturnus een oostelijke straalstroom hebben, terwijl de wind op Uranus en Neptunus juist naar het westen gaat, was raadselachtig. De belangrijkste factoren die de stromingen op deze planeten beïnvloeden zijn vermoedelijk vergelijkbaar. Zo ontvangen de planeten weinig zonlicht, ze hebben een matige interne warmtebron en een snelle rotatie. Er zijn geen krachten bekend die het verschil in windrichting kunnen verklaren. Tot nu toe werd daarom aangenomen dat de verschillende windrichtingen het gevolg waren van verschillende aandrijfmechanismen. Maar nu hebben Keren Duer-Milner en collega’s ontdekt dat snel roterende convectiecellen op de evenaar kunnen fungeren als een ‘transportband’ op het oppervlak. Ze kunnen de straalstromen op verschillende planeten zowel naar het oosten als naar het westen drijven. Convectie is het proces waarbij door circulatie warmte binnen een atmosfeer of vloeistof kan worden getransporteerd. Aangenomen wordt dat dit het belangrijkste proces is dat warmte uit het binnenste van de gasplaneten naar het oppervlak transporteert. Duer-Milner hoopt dat hun resultaten ook kunnen worden toegepast op planeten buiten ons zonnestelsel. ‘Inzicht in deze stromingen is cruciaal omdat het ons helpt de fundamentele processen te begrijpen die de planetaire atmosferen beheersen, niet alleen in ons zonnestelsel, maar in het hele Melkwegstelsel. Deze ontdekking geeft ons een nieuw instrument om de diversiteit van planetaire atmosferen en klimaten in het heelal te begrijpen’, zegt ze.
Meer informatie:
→ Volledig persbericht
Een internationaal team van astronomen, onder wie John McKean van de Rijksuniversiteit Groningen, heeft een donker object met een relatief lage massa in het verre heelal gevonden. Ze kwamen het object op het spoor door de kleine zwaartekrachtvervorming van het licht van een ander verafgelegen sterrenstelsel te detecteren. De ontdekking lijkt in overeenstemming te zijn met de huidige beste theorie over hoe sterrenstelsels zoals onze eigen Melkwegstelsel zijn ontstaan (Nature Astronomy en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 9 oktober). ‘Het zoeken naar donkere objecten die geen licht uitstralen, is een uitdaging’, zegt Devon Powell van het Max-Planck-Institut für Astrophysik (MPA, Duitsland), hoofdauteur van de studie die vandaag in Nature Astronomy is gepubliceerd. ‘Omdat we ze niet direct kunnen zien, gebruiken we in plaats daarvan zeer verre sterrenstelsels als een soort ‘achtergrondverlichting’ om hun zwaartekrachtsinvloeden te zoeken.’De mysterieuze donkere materie is essentieel om te begrijpen hoe sterren en sterrenstelsels zijn geëvolueerd. Een belangrijke vraag is in welke mate donkere materie in het heelal ‘samengeklonterd’ is, omdat dit zou kunnen onthullen waaruit zij bestaat. Omdat donkere materie niet zichtbaar is, kunnen de eigenschappen ervan alleen worden bepaald met behulp van het zwaartekrachtlens-effect: het effect dat ervoor zorgt dat het licht van een ver weg gelegen object wordt vervormd en afgebogen door de zwaartekracht van een object op de voorgrond. Normaal gesproken is dat object een sterrenstelsel of cluster van sterrenstelsels, maar in dit geval is het voorgrondobject donker, en is het object dat als lens werkt dus onzichtbaar. Bij hun ontdekking hebben de astronomen gebruikgemaakt van een wereldwijd netwerk van radiotelescopen. De verzamelde gegevens werden gecorreleerd bij het Joint Institute for VLBI ERIC (JIVE) in Dwingeloo. Met deze techniek wordt een virtuele supertelescoop ter grootte van de aarde gecreërd, die de subtiele lenswerking van het donkere voorgrondobject kan opvangen. Zo werd ontdekt dat het object een miljoen keer zoveel massa heeft als onze zon en dat het zich op een afstand van ongeveer tien miljard lichtjaar van de aarde bevindt. Daarmee is dit het ‘lichtste’ object dat ooit met deze techniek is opgespoord. (EE)
Meer informatie:
→ Astronomen ‘fotograferen’ een mysterieus donker object in het verre heelal
Onderzoek van de Universiteit van Oxford, de Radboud Universiteit en Google toont aan dat kunstmatige intelligentie kosmische gebeurtenissen zoals supernova-explosies met hoge nauwkeurigheid kan classificeren – en vervolgens zijn redenering kan uitleggen. Het werd met succes ingezet op een verzameling van duizenden beelden van verschillende observatoria (Nature Astronomy, 8 oktober). Met slechts vijftien voorbeeldafbeeldingen en een eenvoudige reeks instructies leerde het Gemini-model van Google om veranderingen aan de nachthemel, zoals supernova’s, oplichtende zwarte gaten of snel bewegende planetoïden, te onderscheiden van beeldfouten. De nauwkeurigheid die het taalmodel haalde was ongeveer 93 procent, wat vergelijkbaar is met eerder gebruikte AI-modellen die veel meer training vergen. Cruciaal is dat het gebruikte AI-model ook een duidelijke uitleg gaf voor elke classificatie. Dat is belangrijk om AI-gedreven wetenschap transparanter en betrouwbaarder te maken. ‘Het is opvallend dat een handvol voorbeelden en duidelijke tekstinstructies zo'n nauwkeurigheid kunnen opleveren’, aldus Fiorenzo Stoppa, co-hoofdauteur van de Universiteit van Oxford (VK). Moderne telescopen scannen de hemel onophoudelijk en genereren elke nacht miljoenen waarschuwingen over mogelijke interessante veranderingen. Sommige daarvan zijn echte ontdekkingen, zoals exploderende sterren, maar de meeste zijn valse signalen, veroorzaakt door langskomende satellieten, kosmische straling of de telescoop zelf. Traditioneel vertrouwen astronomen daarom op gespecialiseerde machine-learning-modellen om deze gegevens te filteren. Deze systemen werken echter vaak als een ‘black box’ en geven een eenvoudig label ‘echt’ of ‘vals’ zonder aan te geven hoe ze aan dit resultaat komen. Wetenschappers moeten ofwel blindelings vertrouwen op de output, ofwel talloze uren besteden aan het handmatig verifiëren van duizenden kandidaten. Dat laatste wordt onmogelijk bij de volgende generatie telescopen die nóg meer gegevens produceren, zoals het Vera C. Rubin Observatory in Chili.
