Twee dagen na de touch-down op planetoïde Bennu heeft het missieteam van OSIRIS-REx vastgesteld dat de ruimtesonde meer dan voldoende materiaal heeft verzameld. Dat blijkt uit foto’s die van de ‘opvangkop’ aan het uiteinde van de robotarm van de ruimtesonde zijn gemaakt. Er is wel een probleem geconstateerd: er lijken deeltjes uit de houder te ontsnappen. Mogelijk komt dit doordat enkele opgevangen stenen ervoor zorgen dat de kunststof flap die als ‘deksel’ fungeert niet goed sluit. De missieleiding heeft nu besloten om OSIRIS-REx zo spoedig mogelijk de opdracht te geven om de opvangkop in de daarvoor bedoelde capsule te plaatsen. Wanneer dat precies gaat gebeuren, is nog niet bekend. Het plan om de ruimtesonde aan het draaien te brengen, om zo te kunnen vaststellen hoeveel materiaal er precies is verzameld laat men varen. Alles wijst erop dat er veel meer materiaal in de opvangkop zit dan de minimaal gewenste hoeveelheid van 60 gram. In maart volgend jaar moet OSIRIS-REx aan zijn terugreis naar de aarde beginnen. Tweeënhalf jaar later zal hij dan de hittebestendige capsule met het gruis van planetoïde Bennu boven de aarde droppen. (EE)
Meer informatie:
→ NASA’s OSIRIS-REx Spacecraft Collects Significant Amount of Asteroid
Op opnamen die de Amerikaanse ruimtesonde OSIRIS-REx tijdens zijn kortstondige ‘landing’ op planetoïde Bennu heeft gemaakt, is te zien dat het gruizige oppervlak ter plaatse flink in beroering is gebracht. Het puin waarmee Bennu bezaaid is blijkt zelfs dermate poreus te zijn, dat de uitgestoken robotarm van OSIRIS-REx – het enige onderdeel dat daadwerkelijk in aanraking kwam met de planetoïde – enkele stenen heeft verpulverd (video). Het stikstofgas dat de ruimtesonde een seconde na touchdown uitstootte heeft ook een aanzienlijke hoeveelheid bodemmateriaal doen opstuiven. Dat betekent dat de kans groot is dat OSIRIS-REx flink wat gruis heeft weten op te vangen. Om precies te kunnen ‘wegen’ hoeveel materiaal er in het opvangbakje van de robotarm zit, zal de ruimtesonde met uitgestrekte arm aan het draaien worden gebracht. Uit het rotatiegedrag van de sonde kan dan worden afgeleid hoeveel gruis is opgepikt. NASA is in principe tevreden met 60 gram, maar hoopt op méér. (EE)
Meer informatie:
→ OSIRIS-REx TAGs Surface of Asteroid Bennu
Nieuwe opnamen, gemaakt met de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) in Chili, laten voor het eerst de directe gevolgen zien van vulkanische activiteit op de ijle atmosfeer van de Jupitermaan Io. Ze tonen aan dat de zwavelgassen in deze atmosfeer voor een belangrijk deel afkomstig zijn van vulkanen en niet van verdampend zwaveldioxide-ijs dat zich op het oppervlak van Io heeft verzameld. Io is de meest vulkanisch actieve maan in ons zonnestelsel. Verspreid over zijn oppervlak zijn meer dan vierhonderd actieve vulkanen te zien, die zwavelgassen uitstoten. Het zijn deze gassen die Io zijn opvallend geel-oranje kleur geven. De Jupitermaan, die zijn vulkanische karakter te danken heeft aan getijdeninteracties met de overige drie grote manen van Jupiter en de moederplaneet zelf, heeft ook een zeer ijle atmosfeer. Uit eerder onderzoek was al bekend dat deze dampkring voornamelijk uit zwaveldioxidegas bestaat. Waar dat gas vandaan komt, stond echter nog niet vast. Om daar duidelijkheid over te verkrijgen, heeft een team onder leiding van de Nederlands-Amerikaanse astronoom Imke de Pater de ALMA-radiotelescoop op Io gericht toen deze zich in de schaduw van Jupiter bevond. Tijdens zo’n verduistering koelt Io zo sterk af dat de meeste zwaveldioxide in zijn atmosfeer bevriest en neerslaat op zijn oppervlak. De ALMA-beelden geven echter aan dat er dan toch zwavelgassen in de atmosfeer van Io achterblijven. Het gaat daarbij om pluimen van warmere zwaveldioxide en -monoxide die uit de vulkanen op het oppervlak ontsnappen. Uit berekeningen van De Pater en haar collega’s volgt dat dertig tot vijftig procent van de gassen in Io’s atmosfeer rechtstreeks afkomstig is van vulkanen. (EE)
Meer informatie:
→ Active volcanoes feed Io’s sulfurous atmosphere
Een internationaal team van astrofysici onder Nederlandse leiding heeft met een verbeterd model aangetoond dat botsende neutronensterren gammastraling kunnen uitstoten. Oude modellen voorspelden dat niet en wankelden sinds de fusie van twee neutronensterren in 2017 waarbij gammastraling vrijkwam. De onderzoekers publiceren hun bevindingen in het vakblad The Astrophysical Journal. De onderzoekers, onder leiding van Philipp Mösta (Universiteit van Amsterdam), voorzagen hun model van botsende neutronensterren met meer variabelen dan ooit. Ze hielden onder andere rekening met de relativiteitstheorie, met gaswetten, met magnetische velden, met kernfysica en met de effecten van neutrino's. De onderzoekers draaiden hun simulaties op de Blue Waters supercomputer bij de Universiteit van Illinois te Urbana-Champaign (VS) en op de Frontera supercomputer bij de Universiteit van Texas, Austin (VS). In de simulatie ontstaat rond de gefuseerde neutronensterren een ring waaruit een dunne streng gammastraling omhoog en omlaag schiet. Die straling vindt vervolgens als een soort wervelwind zijn weg naar buiten langs de magnetische veldlijnen van de gefuseerde sterren. Verder beweegt vanuit de ring een zandloperachtige kegel naar boven en naar beneden. Daar vormen zich mogelijk zwaardere elementen zoals goud. Goud is, net als gammastraling, waargenomen bij de botsende neutronensterren in 2017 waarbij een kilonova ontstond. ‘Dat van die gammastraling, is echt nieuw voor dit soort simulaties’, aldus Mösta. ‘Dat was in oude simulaties nog niet naar voren gekomen. De productie van zware elementen, zoals goud, was al wel gesimuleerd. Alleen, onze simulatie laat zien dat die zware elementen veel sneller bewegen dan eerder voorspeld. Onze simulatie komt dan ook beter overeen met wat astronomen waarnamen bij de fuserende neutronensterren in 2017.’ De simulaties zijn niet alleen bedoeld om de waargenomen verschijnselen rond samensmeltende neutronensterren te verklaren. Ze dienen er ook voor om nieuwe verschijnselen te voorspellen. De onderzoekers willen hun model bijvoorbeeld verder verfijnen en uitbreiden zodat het ook overweg kan met grote sterren die aan het eind van hun leven als supernova ontploffen en met een botsing van een neutronenster met een zwart gat.
Meer informatie:
→ Oorspronkelijk persbericht
De Amerikaanse ruimtesonde OSIRIS-REx heeft afgelopen nacht geheel volgens plan een ultra-korte landing gemaakt op de kleine planetoïde Bennu. Doel van de ‘touch and go’ was het ophalen van minimaal 60 gram aan bodemmateriaal. Of dat is gelukt, moet nog blijken. Zeker is op dit moment alleen dat de robotarm van de ruimtesonde tien seconden contact heeft gemaakt met het oppervlak van Bennu en stikstofgas heeft uitgestoten om bodemmateriaal te doen opdwarrelen. Een deel ervan zou moeten zijn opgevangen. Als er onvoldoende materiaal in het daarvoor bedoelde ’opvangbakje’ zit, kan in januari nog een tweede landing worden gemaakt. Een eerste indicatie van de hoeveelheid materiaal die OSIRIS-REx heeft opgepikt, wordt in de loop van vandaag verwacht. Uit beelden die de ruimtesonde bij het weer opstijgen van Bennu heeft gemaakt, kan worden afgeleid hoeveel oppervlaktemateriaal in beroering is gebracht door de gasstoot. Als de bodem duidelijk verstoord is, is er waarschijnlijk ruim voldoende materiaal verzameld. Om daar volledig zeker van te zijn, zullen foto’s worden gemaakt van het inwendige van de opvangkop. Ook zal worden gemeten hoe sterk de massa van het opgevangen materiaal de draaiing van de ruimtesonde beïnvloedt. Als blijkt dat OSIRIS-REx genoeg gruis van Bennu heeft opgevangen, zal het materiaal op 30 oktober in een hittebestendige capsule worden opgeborgen. De ruimtesonde blijft dan nog tot maart volgend jaar in de buurt van de planetoïde, om vervolgens huiswaarts te keren. Op 24 september 2023 moet OSIRIS-REx de capsule met zijn kostbare lading boven de aarde droppen, waarna deze – hangend aan een parachute – een zachte landing moet maken in de woestijn van de Amerikaanse staat Utah. (EE)
Meer informatie:
→ OSIRIS-REx Spacecraft Successfully Touches Asteroid
Het superzware zwarte gat in het centrum van ons Melkwegstelsel lijkt niet erg snel draaien. Dat blijkt uit theoretisch onderzoek door Amerikaanse wetenschappers, die daaruit concluderen dat dit ook de reden is dat het zwarte gat, dat Sagittarius A* wordt genoemd, geen ‘jets’ heeft. Hoewel bekend is dat de massa’s van centrale zwarte gaten van grote invloed zijn om het hen omringende sterrenstelsel, laat het gevolg van hun draaiing zich niet eenvoudig meten. Om de invloed van Sagittarius A* op ons Melkwegstelsel beter te leren begrijpen, hebben de wetenschappers Avi Loeb en Frank Baird de omloopbanen en ruimtelijke verdelingen van de sterren in de naaste omgeving van het zwarte gat geanalyseerd. Deze zogeheten S-sterren blijken niet precies in hetzelfde vlak om Sagittarius A* te cirkelen, maar zijn over twee voorkeursvlakken verdeeld. Als het zwarte gat heel snel om zijn as zou draaien, zou die nette verdeling over twee vlakken volgens Loeb en Baird allang verstoord moeten zijn. Ze denken dan ook dat de draaisnelheid van het zwarte gat niet meer dan tien procent van de maximale waarde (de lichtsnelheid) kan bedragen. Dat zou betekenen dat Sagittarius A* waarschijnlijk ook geen jets kán hebben. Een jet is een gerichte, gebundelde uitstroom van gas die ontstaat wanneer het centrale zwarte gat snel ronddraait. Tot nog toe zijn ook geen tekenen van jet-activiteit bij Sagittarius A* ontdekt. Volgens de beide wetenschappers zou het verdere onderzoek van Sagittarius A* met behulp van de Event Horizon Telescope uitsluitsel over deze kwestie kunnen geven. De bevindingen van Loeb en Baird zijn in de Astrophysical Journal Letters gepubliceerd, kort voordat bekend werd dat de Nobelprijs voor Natuurkunde 2020 werd toegekend aan Reinhard Genzel en Andrea Ghez – twee astronomen die zich al vele jaren met het onderzoek van de S-sterren bezighouden. (EE)
Meer informatie:
→ Monster in Middle of Milky Way Is...Spinning Slowly?
Astronomen van de University of Iowa hebben vastgesteld dat de halo van heet gas waarin ons Melkwegstelsel is gehuld een klonterige structuur heeft. Dat komt waarschijnlijk doordat deze halo voortdurend wordt aangevuld met materiaal dat door sterren-in-wording en stervende sterren is uitgestoten. De halo, die ook wel het circumgalactische medium wordt genoemd, diende tien miljard jaar geleden als ‘couveuse’ voor de nog in aanbouw zijnde Melkweg (Nature Astronomy, 19 oktober). De nieuwe bevindingen zijn gebaseerd op waarnemingen met de mini-satelliet HaloSat, die naar röntgenstraling van het circumgalactische medium heeft gekeken. Uit de waarnemingen blijkt dat dit medium min of meer schijfvormig is. HaloSat werd in mei 2018 ‘gelanceerd’ vanuit het internationale ruimtestation ISS. Op plekken waar de Melkweg de meeste nieuwe sterren produceert, vertoont het circumgalactische medium de meeste röntgenstraling. Dat wijst erop dat er een duidelijk verband bestaat met het stervormingsproces. Waarschijnlijk wordt gas dat eerder naar de Melkweg toe is gevallen, en daar voor de vorming van nieuwe sterren is gebruikt, nu weer teruggegeven aan het circumgalactische medium. Er is dus sprake van een kringloop. De HaloSat-missie had onder meer tot doel om de omvang van het circumgalactische medium te bepalen. Is deze halo vele malen groter dan het Melkwegstelsel zelf of gaat het om een relatief dunne laag? Het nu gepubliceerde onderzoek geeft daar nog geen uitsluitsel over. Zeker is wel dat zich relatief veel heet materiaal in de buurt van het Melkwegvlak bevindt. Maar het is heel goed mogelijk dat het overgrote deel van de halo slechts een zwakke bron van röntgenstraling is. Als volgende willen de onderzoekers de gegevens van HaloSat dan ook combineren met die van andere röntgensatellieten. Dat zou niet alleen uitsluitsel kunnen geven over de werkelijke omvang van de Melkweghalo, maar ook over een andere kwestie waar astronomen al een tijdje mee worstelen: het probleem van de ontbrekende materie. Gewone materie zoals wij die kennen zou ongeveer vijf procent van het totaal aan materie en energie in het heelal moeten vertegenwoordigen. Ongeveer een derde daarvan bleef echter lange tijd zoek. Recent onderzoek heeft laten zien dat een flink deel ervan in het zogeheten kosmische web opgeslagen kan zijn. Maar ook in de halo’s van sterrenstelsels zoals onze Melkweg kan zich veel materie schuilhouden. (EE)
Meer informatie:
→ The Milky Way galaxy has a clumpy halo
In mei van dit jaar maakte een team van astronomen de ontdekking bekend van een zwart gat op slechts duizend lichtjaar van de aarde. Het object zou in het gezelschap zijn van twee normale sterren, waarvan de ene om het zwarte gat leek te cirkelen. ‘Leek’, want nieuw onderzoek trekt het bestaan van dat zwarte gat nu in twijfel. Volgens astronomen Douglas Gies en Luqian Wang van Georgia State University is HR 6819, zoals het bijzondere stersysteem wordt genoemd, mogelijk toch geen drievoudig stelsel. Het zou gaan om een normale dubbelster, bestaande uit twee hete sterren: een zogeheten Be-ster, omgeven door een schijf van materie, en een veel lichtere B3 III-ster. Op basis van modelberekeningen komen Gies en Wang tot de conclusie dat de schommelbewegingen die in het vermeende drievoudige stersysteem zijn waargenomen heel goed terug te voeren zijn op de schommelbeweging die de schijf rond de Be-ster zou vertonen als het simpelweg om een dubbelster zou gaan. Met andere woorden: ook zonder zwart gat zijn de eigenschappen van het systeem verklaarbaar. Voorwaarde is dan wel dat de twee sterren sterk in massa verschillen. De Be-ster zou ongeveer zes keer zoveel massa hebben als onze zon, en zijn begeleider zou aanzienlijk lichter zijn dan onze zon. Het is denkbaar dat deze laatste al in zo’n vergevorderd evolutiestadium verkeert dat hij een groot deel van zijn oorspronkelijke massa aan zijn grote buur heeft overgedragen. (EE)
Meer informatie:
→ Casting Doubt on a Nearby Black Hole
De koele superreuzenster Betelgeuze – de laatste tijd veel in het nieuws vanwege zijn wispelturige helderheidsgedrag – is kleiner dan tot nu toe werd gedacht en staat ook minder ver weg. Dat is de uitkomst van onderzoek onder leiding van Meridith Joyce van de Australian National University. Superreuzen hebben een beperkte levensduur. Vermoed wordt dat Betelgeuze over ruwweg 100.000 jaar een catastrofale (supernova)explosie zal ondergaan. Volgens de onderzoekers staan de recente helderheidsvariaties daar waarschijnlijk los van. Ze lijken het gevolg te zijn geweest van de uitstoot van stof, in combinatie met pulsaties van ster zelf. Joyce en haar collega’s hebben deze pulsaties met behulp van computermodellen geanalyseerd, om een beter beeld te krijgen van de toestand waarin Betelgeuze momenteel verkeert. Volgens de astronomen heeft hun analyse bevestigd dat de pulsaties van de ster door drukgolven zijn veroorzaakt. Ook lijkt het erop dat er in de kern van de ster momenteel helium tot zwaardere elementen wordt gefuseerd. Dat betekent dat er op korte termijn nog geen supernova-explosie te verwachten is. Een ander resultaat van het onderzoek is dat Betelgeuze kleiner is dan tot nog toe werd aangenomen. De ster zou ‘slechts’ 750 keer zo groot zijn als onze zon in plaats van ongeveer duizend keer. Als dat klopt, staat de ster ook dichterbij dan gedacht: op 530 lichtjaar in plaats van 700 lichtjaar. Dat is – met het oog op de toekomstige supernova-explosie – overigens nog steeds een veilige afstand. (EE)
Meer informatie:
→ Supergiant star Betelgeuse smaller, closer than first thought
Een team van astronomen heeft met behulp van de Canada-France-Hawaii Telescope een nieuwe ‘sterrenstroom’ ontdekt die afkomstig is van de bolvormige sterrenhoop M92. De ontdekking wijst erop dat M92 uiteenvalt onder invloed van de getijdenkrachten die door ons Melkwegstelsel worden veroorzaakt. En dat roept vragen op over de oorsprong van deze sterrenhoop. Sterrenstromen zijn lange, dunne linten van sterren die ontstaan doordat bolvormige sterrenhopen en dwergsterrenstelsels worden verscheurd door de immense zwaartekracht van het Melkwegstelsel. Deze stromen kunnen miljarden jaren standhouden en bieden astronomen de mogelijkheid om de evolutie van het Melkwegstelsel te onderzoeken en de verdeling van de daarin aanwezige donkere materie in kaart te brengen. Computersimulaties van de sterrenstroom van M92 wijzen erop dat deze relatief kort geleden is ontstaan – ergens in de afgelopen 500 miljoen jaar. De bolvormige sterrenhoop zelf is met een leeftijd van ruwweg 11 miljard jaar veel ouder. Een en ander wijst erop dat de sterrenhoop zich niet vanaf het begin in zijn huidige omloopbaan heeft bevonden. Waar zijn oorsprong dan wel ligt, is nog onduidelijk. Ondanks dat de omgeving van M92 wel vaker is onderzocht, is de sterrenstroom tot nu toe onopgemerkt gebleven. Dat deze nu wel is ontdekt komt door een combinatie van betere opnamen en nauwkeurige metingen (door de Europese Gaia-satelliet) van de eigenbewegingen van de sterren. (EE)
Meer informatie:
→ New M92 Stellar Stream Discovered
Een internationaal team van sterrenkundigen onder leiding van Søren Larsen (Radboud Universiteit) heeft toevallig een bolvormige sterrenhoop ontdekt die extreem weinig metalen bevat. De astronomen hadden waarneemtijd over en besloten de bolhoop in de Andromedanevel mee te nemen als extraatje. Ze publiceren hun bevindingen vrijdag in het vakblad Science. Bolvormige sterrenhopen bestaan meestal uit honderdduizenden of miljoenen oude sterren die zich als een groep door een sterrenstelsel verplaatsen. De metaalarme bolhoop heet RBC EXT8, bevindt zich in de Andromedanevel. De sterren in de hoop hebben gemiddeld 800 keer zo weinig metalen als onze zon en zijn drie keer zo metaalarm als het vorige laagterecord voor bolhopen. De astronomen staan voor een raadsel, omdat tot nu toe werd gedacht dat grote bolvormige sterrenhopen behoorlijk wat metalen moesten bevatten. De nieuwe vondst stelt deze zogeheten metaaldrempel ter discussie. Daarnaast kan de ontdekking ook gevolgen hebben voor de theorieën over de vorming van sterrenstelsels in het jonge heelal. De onderzoekers deden hun waarnemingen met de HIRES-spectrometer van de Keck Telescoop op Hawaï. Ze rafelden op 25 oktober 2019 het licht uiteen van vijf bolhopen in sterrenstelsels in de buurt van onze Melkweg. Oorspronkelijk stond de bolhoop RBC EXT8 niet op het programma, maar de onderzoekers hadden een paar uur waarneemtijd over en besloten hun telescoop op de bolhoop te richten. Ze maakten twee spectroscopische opnamen van elk twintig minuten voor het metaalgehalte en gebruikten drie archiefbeelden van de Canada-France-Hawaii Telescope om de grootte van de hoop te bepalen. In de toekomst hopen de onderzoekers meer metaalarme bolhopen te vinden en het raadsel over het ontstaan ervan op te lossen.
Meer informatie:
→ Volledig persbericht
Sommige superzware zwarte gaten stoten krachtige bundels van materiaal, oftewel ‘jets’, uit, terwijl andere dat niet doen. Astronomen denken nu te weten hoe dat komt. Met behulp van gegevens van de röntgensatellieten Chandra (VS), XMM-Newton (Europa) en ROSAT (Duitsland), de VLA-radiotelescoop en een aantal andere telescopen heeft een team van onderzoekers meer dan 700 quasars – snel ‘groeiende’ super zware zwarte gaten – onderzocht om erachter te komen welke factoren bepalend zijn voor het ontstaan van jets. Eerder was al vastgesteld dat een superzwaar zwart gat snel moet ronddraaien om een krachtige jet te produceren, maar dat niet alle snel ronddraaiende zwarte gaten jets hebben. De astronomen hebben nu ontdekt dat er een andere factor in het spel is bij het ontstaan van jets: een ‘corona’ van diffuus heet gas dat doortrokken is met magnetische velden. Dat hete gas bevindt zich boven en onder de schijf van materie die zo’n zwart gat doorgaans om zich heen heeft verzameld. Als een quasar geen heldere röntgenbron is, en dus geen corona heeft, heeft hij ook geen krachtige jets. Uit eerdere onderzoeken was al gebleken dat quasars zonder jets een karakteristiek verband vertonen tussen de sterkte van hun röntgen- en ultraviolette emissie. Deze correlatie wordt verklaard door aan te nemen dat uv-straling van de schijf rond het zwarte gat in botsing komt met deeltjes in de corona. Daarbij wordt de uv-straling energetisch ’gepromoveerd’ tot röntgenstraling. Bij het nieuwe onderzoek is specifiek gekeken naar quasars mét jets. En daarbij werd hetzelfde verband tussen röntgen- en uv-straling gemeten als bij quasars zonder jets. Daaruit wordt geconcludeerd dat de röntgenstraling van beide soorten quasars afkomstig is van een corona. Tot nu toe gingen astronomen ervan uit dat de röntgenstraling van quasars met jets voornamelijk afkomstig was van de basis van de jets. Maar dat lijkt dus niet zo te zijn: de bijdrage van de jet is beperkt. (EE)
Meer informatie:
→ The Recipe for Powerful Quasar Jets
In 2015 ontdekte de Amerikaanse ruimtesonde New Horizons spectaculaire met sneeuw bedekte bergen op Pluto, die opvallend veel op aardse bergen lijken. Zo’n landschap was nog nooit eerder elders in ons zonnestelsel waargenomen. Maar terwijl de temperatuur in de aardatmosfeer naar boven toe afneemt, neemt deze op Pluto juist toe als gevolg van zonnestraling. Waar komt dat ijs dan vandaan? Een internationaal team onder leiding van wetenschappers van het Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) heeft dat nu onderzocht. Eerst hebben de onderzoekers vastgesteld dat de ‘sneeuw’ op de bergen van Pluto eigenlijk uit bevroren methaan bestaat. In de Pluto-atmosfeer, die grotendeels uit stikstof bestaat, zijn inderdaad sporen van methaan aanwezig, maar onduidelijk was hoe dit gas in zulke grote hoeveelheden op de bergtoppen kon neerslaan. Om daar een verklaring voor te vinden hebben de wetenschappers een klimaatmodel voor de Pluto-atmosfeer gebruikt. Uit dat model blijkt dat vanwege zijn specifieke dynamiek de atmosfeer van de dwergplaneet op grotere hoogte rijk is aan gasvormig methaan. Daardoor bevat de lucht pas ter hoogte van de bergtoppen voldoende methaan om als rijp te kunnen neerslaan. Op geringere hoogten bevat de lucht te weinig methaan om ijs te kunnen vormen. Het onderzoek, dat op 13 oktober is gepubliceerd in Nature Communications, zou ook kunnen verklaren waarom de dikke gletsjers van methaanijs die elders op Pluto worden waargenomen, vaak spectaculair steile richels vertonen, terwijl aardse gletsjers, die natuurlijk uit bevroren water bestaan, doorgaans vlak zijn. (EE)
Meer informatie:
→ The Mountains of Pluto Are Snowcapped, But Not for the Same Reasons as on Earth
Astronomen hebben na een nieuwe analyse van bestaande Hubble-data vastgesteld dat het uiterst lichtzwakke sterrenstelsel Dragonfly44 veel minder sterrenhopen in de omringende halo van donkere materie heeft dan in 2016 is gemeld. Omdat het aantal bolhopen een goede indicator is voor de hoeveelheid donkere materie, is dit zogeheten ultradiffuse stelsel eerder een gewoon dwergsterrenstelsel, met de bijbehorende hoeveelheid donkere materie, dan een stelsel van Melkweg-achtige omvang dat vrijwel geheel uit donkere materie zou bestaan. Dit onderzoeksresultaat, onder leiding van de Groningse promovendus Teymoor Saifollahi, is geaccepteerd voor publicatie in Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. In 2015 vonden astronomen van Yale University in de VS, onder leiding van de Nederlandse astronoom Pieter van Dokkum, vele zeer lichtzwakke sterrenstelsels in de Comacluster, een groep van duizenden sterrenstelsels op een afstand van 300 miljoen lichtjaar afstand in het sterrenbeeld Haar van Berenice. Het vreemde aan de stelsels was dat ze soms groter leken dan de Melkweg, maar 100 tot 1000 keer zo weinig licht gaven. Nadat de massa van de grootste stelsels was gemeten, bleken ze een hoeveelheid donkere materie te hebben die normaal is in dwergstelsels. Alleen het grootste stelsel, Dragonfly44 (DF44), bleef een uitzondering. Dezelfde groep van Yale University gebruikte in 2016 en 2017 verschillende methoden om de donkere materie in DF44 te bepalen en vond een hoeveelheid die gelijk is aan die van de Melkweg. Daarmee zou DF44 voor 99,99% uit de raadselachtige donkere materie bestaan, en voor slechts een honderdste procent uit zichtbare sterren. Ze trokken die conclusie op basis van het aantal bolvormige sterrenhopen rond het stelsel, dat bepalend is voor de grootte van de halo van donkere materie. Het team onder leiding van Teymoor Saifollahi telde in een nieuwe, nauwkeuriger analyse het aantal bolhopen rond DF44 en kwam op een veel lager aantal uit. Het aantal dat Saifollahi en collega’s telde impliceert een lagere massa en een tien keer kleinere hoeveelheid donkere materie in DF44, vergelijkbaar met de hoeveelheid in dwergsterrenstelsels. Saifollahi: ‘Dragonfly44 was al die jaren een buitenbeentje dat niet verklaard kon worden met bestaande modellen voor stervorming. Ook kon het niet worden geproduceerd in kosmologische simulaties. Nu weten we dat het resultaat niet klopte en dat DF44 een gewoon dwergstelsel is. Waarschijnlijk zijn alle ultradiffuse sterrenstelsels zo.’
Meer informatie:
→ Oorspronkelijk persbericht
Een internationaal onderzoeksteam, onder leiding van Martin Schlecker van het Max-Planck-Institut für Astronomie, heeft vastgesteld dat de ordening van rotsachtige, gasrijke en ijsachtige planeten in planetenstelsels door slechts een paar begincondities wordt bepaald. Dat wordt afgeleid uit computersimulaties waarmee de evolutie van planetenstelsels is nagebootst (Astronomy & Astrophysics, 13 oktober). Wetenschappers vermoeden dat de planeet Jupiter een belangrijke rol heeft gespeeld bij de ontwikkeling van leven op onze planeet. Met zijn grote zwaartekracht brengt deze ‘gasreus’ potentieel gevaarlijke planetoïden en kometen die op weg zijn naar het centrale deel van het zonnestelsel van koers. Hierdoor zijn de daar aanwezige rotsachtige planeten minder vaak het doelwit van grote inslagen. De vraag die Schlecker en zijn team wilden beantwoorden is in hoeverre zo’n combinatie van planeten op toeval berust. Daartoe hebben ze duizend planetenstelsels nagebootst met willekeurige beginomstandigheden voor wat betreft de hoeveelheid beschikbare gas en vaste materie, en de omvang van de protoplanetaire schijf rond de moederster. Vervolgens is berekend hoe de verschillende stelsels zich in de loop van de miljarden jaren ontwikkelen. Uiteindelijk bevatten alle nagebootste stelsels planeten van uiteenlopende afmetingen, massa’s en samenstellingen, op verschillende afstanden van hun ster. Maar opvallend vaak werden daarbij combinaties gevonden van minstens één rotsachtige planeet vergelijkbaar met de aarde en een Jupiter-achtige planeet die in een wijde baan om de ster draait. Wélke combinatie van planeten er uit de simulaties komt lijkt voornamelijk te worden bepaald door de hoeveelheid materiaal die beschikbaar is voor de vorming van planeten. In schijven met relatief weinig materiaal ontstaan geen massarijke planeten van het kaliber Jupiter, maar wel ijsrijke ‘superaardes’ – forse rotsachtige planeten die uiteindelijk een omvangrijke atmosfeer ontwikkelen. In massarijke schijven kunnen zich echter zowel aarde-achtige planeten in de nabijheid van de ster vormen als grote gasplaneten op ruime afstand daarvan. Dat laatste is vermoedelijk het scenario dat tot de vorming van ons eigen zonnestelsel heeft geleid. (EE)
Meer informatie:
→ Earth-like Planets often come with a bodyguard
Het Amerikaanse ruimteagentschap NASA en zijn Japanse tegenhanger JAXA hebben nieuwe ‘goedkope’ technologie gekozen voor het oppikken van bodemmonster van de maan en van de kleine Marsmaan Phobos. De technologie, PlanetVac geheten, is ontwikkeld door een Californisch bedrijf en heeft wel wat weg van een bladblazer. PlanetVac zal in 2023 meeliften met een commerciële maanvlucht en in 2024 met de Japanse Martian Moons eXploration missie (MMX). Hoewel de naam van de technologie suggereert dat deze overeenkomsten vertoont met een stofzuiger (vacuum cleaner in het Engels) is eigenlijk het tegendeel het geval. PlanetVac stoot gas uit, waardoor bodemdeeltjes opwaaien en in een bakje kunnen worden opgevangen. In zijn meest eenvoudige vorm wordt de PlanetVac aan het landingsgestel van een ruimtetoestel bevestigd, en komt hij direct na touchdown in actie. Het systeem heeft maar één bewegend onderdeel: een klep die opengaat om het gas te laten uitstromen. Het oppikken van bodemmateriaal op de maan is slechts als test bedoeld. Het verzamelde materiaal zal niet worden geanalyseerd of naar de aarde worden gebracht. Dat laatste moet wel gebeuren met de bodemmonsters die de MMX-missie in 2024 op Phobos gaat verzamelen. De daarmee meereizende PlanetVAC kan niet alleen blazen, maar is ook in staat om bodemmonsters via een buisje in een trommel te duwen. Daarnaast wordt de Japanse ruimtesonde nog uitgerust met een boor die eveneens bodemmonsters kan inzamelen. (EE)
Meer informatie:
→ NASA and JAXA to Send Planetary Society-supported Sample Technology to the Moon and Phobos
Nieuw onderzoek laat zien dat zonnevlekken en andere actieve gebieden van invloed zijn op de globale emissie van de zon. De zonnevlekken zorgen ervoor dat sommige soorten zonnestraling worden afgezwakt, terwijl andere juist helderder worden. Ook variëren de momenten waarop de diverse emissies veranderingen vertonen. Astronomen kunnen deze kennis gebruiken om de omstandigheden van sterren te karakteriseren. En dat kan het onderzoek van eventuele planeten rond deze sterren nauwkeuriger helpen maken. Het onderzoek is gedaan door een internationaal team onder leiding van Shin Toriumi van het Japanse ruimteagentschap JAXA. De astronomen hebben de verschillende soorten emissies die door satellieten voor zonneonderzoek, zoals Hinode en het Solar Dynamics Observatory, zijn verzameld bij elkaar opgeteld. Op die manieren konden ze nabootsen hoe de zon eruitziet als je haar van zeer grote afstand zou waarnemen. De astronomen stelden vast dat wanneer een zonnevlek zich midden op de schijf van de zon bevindt, de totale hoeveelheid licht van de zon afneemt. Wanneer zich juist zonnevlekken aan de rand bevinden, is de zon helderder, omdat dan de heldere ‘fakkelvelden’ rond de zonnevlekken beter zichtbaar zijn dan de donkere vlekken zelf. Daarbij komt nog dat de corona – de ijle zonneatmosfeer – boven plekken waar zich zonnevlekken bevinden meer röntgenstraling uitzendt. Omdat de zogeheten coronale lussen die aan de zonnevlekken ontspringen een zeer hoge temperatuur hebben, is deze toename in röntgenhelderheid ook te zien wanneer de zonnevlek in kwestie zich al (of nog) achter de rand van de zon bevindt. Door dergelijke helderheidsveranderingen op verschillende golflengten goed te timen, hopen astronomen ook donkere vlekken en coronale lussen bij andere sterren in kaart te kunnen brengen. Op die manier kunnen zij de kleine helderheidsdips ten gevolge van planeten die voor hun ster langs trekken nauwkeuriger meten. (EE)
Meer informatie:
→ Studying the Sun as a Star to Understand Stellar Flares and Exoplanets
Met behulp van de Very Large Telescope (VLT) en de New Technology Telescope (NTT) van ESO hebben astronomen de zeldzame uitbarsting van licht waargenomen van een ster die door een superzwaar zwart gat aan flarden wordt getrokken. Het verschijnsel, dat een tidal disruption event wordt genoemd, was met een afstand van iets meer dan 215 miljoen lichtjaar het meest nabije in zijn soort en werd ongekend gedetailleerd waargenomen. (Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 12 oktober). Astronomen weten wat er in theorie tijdens zo’n tidal disruption event zou moeten gebeuren. Wanneer een onfortuinlijke ster zich te dicht in de buurt van een superzwaar zwart gat in het centrum van een sterrenstelsel waagt, wordt deze door de extreme zwaartekrachtsaantrekking van het zwarte gat tot dunne slierten materie uiteen getrokken oftewel ‘gespaghettificeerd’. Wanneer die stellaire materie tijdens dit proces in het zwarte gat valt, komt een heldere uitbarsting van energie vrij, die astronomen kunnen detecteren. Hoewel zo’n uitbarsting van licht krachtig en helder is, kostte het astronomen tot nu toe moeite om deze waar te nemen, omdat het verschijnsel vaak door een gordijn van stof en puin aan het zicht onttrokken wordt. Pas nu is het astronomen gelukt om meer over dit ‘gordijn’ te weten te komen. Ze hebben ontdekt dat wanneer een zwart gat een ster verzwelgt, deze met een krachtige stoot een deel van het ‘puin’ van de ster dat het zicht belemmert wegblaast. De ontdekking was mogelijk omdat het nu onderzochte tidal disruption event, AT2019qiz, kort nadat de ster aan flarden werd getrokken werd opgemerkt. Omdat ze er zo vroeg bij waren, konden de astronomen daadwerkelijk zien hoe het gordijn van stof en puin werd opgetrokken toen het zwarte gat materiaal met snelheden tot 10.000 kilometer per seconde uitstootte en het zwarte gat overspoelde. AT2019qiz speelde zich af in een spiraalstelsel in het sterrenbeeld Eridanus, en werd gedurende zes maanden door de astronomen gevolgd. Daarbij zagen ze de uitbarsting in helderheid toenemen en vervolgens weer uitdoven. In de daaropvolgende maanden werden diverse waarnemingen van de gebeurtenis gedaan, onder meer met X-shooter en EFOSC2 – twee krachtige instrumenten van de ESO-telescopen VLT en NTT, die in het noorden van Chili staan opgesteld. De snelle en uitgebreide waarnemingen op ultraviolette, optische, röntgen- en radio-golflengten lieten voor het eerst zien dat er een direct verband bestaat tussen het materiaal dat van de ster wegstroomt en de heldere flits die optreedt wanneer deze door het zwarte gat wordt verzwolgen. De onfortuinlijke ster had ongeveer net zoveel massa als onze zon, en ongeveer de helft ervan werd door het zwarte gat, dat meer dan een miljoen keer massarijker is, opgeslokt. (EE)
Meer informatie:
→ Volledig persbericht van ESO
Op woensdagavond 14 oktober om 21.00 uur organiseert het Anton Pannekoek Instituut voor Sterrenkunde (Universiteit van Amsterdam) een virtuele kijkavond vanwege de oppositie van Mars. De rode planeet staat die dag precies tegenover de zon vanaf de aarde gezien. Daarbij staat de planeet ook nog eens hoog aan de hemel. De eerstvolgende ‘perfecte waarneemkans’ is pas over dertig jaar. In principe is een oppositie van Mars niet heel bijzonder. Het fenomeen vindt namelijk om de 780 dagen plaats. De oppositie van 2020 verdient echter een eervolle vermelding, omdat alle drie de indicatoren die astronomen gebruiken op 'groen' staan. Op 14 oktober is Mars helder (magnitude –2,4), de schijnbare grootte is goed (22 boogseconden) en de hoogte aan de hemel is oké (43 graden). Vanwege de coronabeperkingen heeft de Universiteit van Amsterdam besloten om de Mars-oppositie via een eigen livestream op Youtube te bekijken en te becommentariëren. Op woensdag 14 oktober om 21.00 uur geven drie promovendi commentaar bij de beelden die een telescoop van het observatorium van het Anton Pannekoek Instituut maakt. De jonge onderzoekers vertellen over onze naaste buur en beantwoorden publieksvragen over de rode planeet. Die vragen kunnen gesteld worden via de chatfunctie in Youtube. In het 'voorprogramma' staan Jupiter en Saturnus. Bij slecht weer worden eerder gemaakte opnamen getoond. Esther Hanko, coördinator van de publieksactiviteiten van het Anton Pannekoek Instituut voor Sterrenkunde (Universiteit van Amsterdam) tempert echter de verwachtingen, want Mars staat nog steeds op meer dan 60 miljoen kilometer van de aarde. ‘Met het blote oog is de planeet te zien als een oranjerode stip. Door een verrekijker is het een wat grotere vlek. En met een goede telescoop zoals wij die op het instituut hebben, kun je donkere en lichte gebieden zien en een witte poolkap. Maar zo mooi en zo duidelijk als de foto’s gemaakt door Marssondes of door de Hubble-ruimtetelescoop wordt het nooit.’ De livestream met Mars vormt bij het Anton Pannekoek Instituut de start van een virtueel sterrenkijkseizoen. Er zijn ook virtuele sterrenkijkavonden op 24 oktober (Nacht van de Nacht), 29 november, 14 december (meteorenzwerm Geminiden), 22 januari (extra vroeg, speciaal voor kinderen), 19 februari en 19 maart (Landelijke Sterrenkijkdagen).
Meer informatie:
→ Volledig persbericht
Wetenschappers zijn al veel te weten gekomen over het materiaal dat de NASA-ruimtesonde OSIRIS-REx moet gaan inzamelen op de planetoïde Bennu. Daarover doen ze uitgebreid verslag in zes artikelen die vandaag in de tijdschriften Science en Science Advances zijn gepubliceerd. De onderzoekers vermoeden dat het materiaal dat OSIRIS-REx over iets minder dan drie jaar op aarde zal afleveren heel anders van aard is dan dat van de meteorieten die op aarde worden gevonden. Bennu is een slechts ongeveer 500 meter grote planetoïde met de vorm (maar niet de samenstelling!) van een diamant. Hij behoort tot de ‘aardscheerders’ – planetoïden die in de buurt van de aarde komen. Theoretisch zou Bennu eind volgende eeuw zelfs op aarde kunnen inslaan, al is het niet erg waarschijnlijk dat het zover komt. Maar hoe dan ook willen wetenschappers graag het fijne weten van deze ‘ruimterotsen’. In een van de artikelen tonen onderzoekers aan dat bijna overal op Bennu koolstofhoudend, organisch materiaal te vinden is – óók op de plek waar de ruimtesonde op 20 oktober zijn bodemmonster zal proberen op te pikken. Gehoopt wordt dat dit materiaal ons meer zal vertellen over de oorsprong van water en leven op onze eigen planeet. Een ander team heeft vastgesteld dat sommige van de geologische structuren op Bennu voor een belangrijk deel uit carbonaten bestaat. Carbonaten slaan vaak neer uit warme bronnen die zowel water als koolstofdioxide bevatten. De onderzoekers denken nu dat de ‘moederplanetoïde’ waar Bennu een brokstuk van is wellicht een omvangrijk hydrothermaal stelsel heeft gekend, waar water reageerde met het gesteente van die planetoïde, die al lang geleden verwoest moet zijn. Een andere verrassende ontdekking is dat de puinlaag op de beoogde inzamelplek, ’Nightingale’ geheten, nog niet zo heel lang aan ‘ruimteverwering’ is blootgesteld. Dat bevestigt de al langer bestaande indruk dat het ‘landschap’ van Bennu diverser van karakter is dan je op het eerste gezicht zou denken. Onder invloed van kosmische straling en zonnewind zullen de kleurverschillen die de heel donker ogende planetoïde mettertijd wel vervagen. Ook de rotsblokken op het oppervlak van de planetoïde hebben uiteenlopende eigenschappen. Sommige zijn donker en poreus, andere helderder en compacter, wat op de aanwezigheid van carbonaathoudende mineralen wijst. Maar voor beide soorten geldt dat ze zwakker van aard zijn dan verwacht. De donkere rotsblokken zouden een tocht door de aardatmosfeer waarschijnlijk niet overleven. (EE)
Meer informatie:
→ NASA’s OSIRIS-REx Unlocks More Secrets from Asteroid Bennu
Astronomen hebben een sterke aanwijzing gevonden dat planeten zich al kunnen gaan vormen wanneer hun jonge moederster nog niet volgroeid is. Op een detailrijke opname gemaakt met de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) is namelijk een jonge schijf met diverse leemtes en stofringen te zien – een teken dat er planeten ‘in aanbouw’ zijn (Nature, 7 oktober). De opname toont de jonge protoster IRS 63, die 470 lichtjaar van ons verwijderd is. De ster-in-wording maakt deel uit van een stervormingsgebied in het sterrenbeeld Slangendrager. IRS 63 is nog gehuld in een omvangrijk omhulsel van gas en stof, en de protoster en de hem omringende schijf worden vanuit dit ‘reservoir’ van materie voorzien. Bij tal van stersystemen die ouder zijn dan 1 miljoen jaar vertoont de circumstellaire schijf duidelijke afzonderlijke stofringen. Maar IRS 63 is nog niet half zo oud en is nog volop aan het groeien. Een en ander wijst erop dat planeetvorming al begint vóórdat een ster volwassen is. Dat vergroot de overlevingskans van planeten-in-wording. Als planeten heel vroeg beginnen te ontstaan en zich niet te dicht bij hun jonge moederster bevinden spiralen ze niet zo snel naar deze toe. De astronomen hebben ontdekt dat zich in de jonge schijf van gas en stof rond IRS 63, die ongeveer dezelfde afmetingen heeft als ons zonnestelsel, ongeveer 150 aardmassa’s aan materie heeft verzameld. Voor de vorming van een Jupiter-achtige gasplaneet is een vaste kern van ongeveer tien aardmassa’s nodig. Het is dus heel goed denkbaar dat zich rond deze protoster een of meer ‘gasreuzen’ zullen vormen. (EE)
Meer informatie:
→ Stars and Planets Grow Up Together as Siblings
De Nobelprijs voor Natuurkunde is dit jaar toegekend aan de theoretisch fysicus Roger Penrose en de astronomen Reinhard Genzel en Andrea Gez. Alle drie hebben ze ontdekkingen gedaan over een van de meest exotische verschijnselen in het heelal: het zwarte gat. Penrose heeft met behulp van ingenieuze wiskundige modellen aangetoond dat zwarte gaten een rechtstreeks gevolg zijn van Einsteins algemene relativiteitstheorie. Hij bewees dat zwarte gaten echt kunnen ontstaan (Einstein twijfelde daaraan) en dat ze zich verschuilen in een zogeheten singulariteit waarin alle bekende natuurwetten hun geldigheid verliezen. Genzel en Ghez geven elk leiding aan een team van astronomen die hebben ontdekt dat er in het centrum van ons Melkwegstelsel een extreem zwaar object huist. Dat blijkt uit de hoge snelheden waarmee naburige sterren om dat object, Sagittarius A* geheten, heen draaien. Sagittarius A* kan niet groter zijn dan ons zonnestelsel, maar bevat desalniettemin ruim 4 miljoen zonsmassa’s aan materie. Dat wijst er sterk op dat het om een zwart gat gaat, maar rechtstreeks in beeld gebracht – zoals het superzware zwarte gat in het sterrenstelsel M87 – is dit object nog niet. (EE)
Meer informatie:
→ The Nobel Prize in Physics 2020 (pdf)
De verre ijsdwerg Arrokoth, voorheen bekend als Ultima Thule, is in de eerste 100 miljoen jaar van zijn bestaan waarschijnlijk flink van vorm veranderd. Volgens een internationaal onderzoeksteam is de huidige vorm van Arrokoth, die op een platgeslagen sneeuwpop lijkt, het gevolg van ontgassing onder invloed van de zonnewarmte (Nature Astronomy, 5 oktober). Begin 2019 vloog NASA-ruimtesonde New Horizons dicht langs het slechts enkele tientallen kilometers grote object Arrokoth, dat grotendeels uit bevroren gassen bestaat. Arrokoth bleek een opvallende tweelobbige vorm te vertonen, zoals die ook bij sommige kometen is waargenomen. Maar onduidelijk is of deze ijsdwerg deze vorm altijd heeft gehad, of dat deze geleidelijk tot stand is gekomen. Tot nu toe werd aangenomen dat objecten zoals Arrokoth, die zich op miljarden kilometers van de zon bevinden, mettertijd nauwelijks veranderen. Het feit dat oppervlak van Arrokoth vrijwel geen inslagkraters te zien zijn, trekt deze veronderstelling echter in twijfel. Ook de afgeplatte vorm van het object wijst erop dat deze ijsdwerg veranderingen heeft ondergaan. Wetenschappers gaan ervan uit dat objecten als deze zijn ontstaan door samenklontering van stof en gas in de begintijd van ons zonnestelsel, maar dat levert normaal gesproken min of meer bolvormige objecten op. Op basis van modelberekeningen zijn de onderzoekers nu tot de conclusie gekomen dat Arrokoth waarschijnlijk het resultaat is van een niet-destructieve botsing tussen een bolvormig en een enigszins afgeplat object. Zijn huidige vorm zou het gevolg zijn van opwarming door de zon. Deze zou ertoe hebben geleid dat de meest vluchtige gassen uit de beide lobben konden ontsnappen. De modelberekeningen laten zien dat de oriëntatie van Arrokoth een cruciale rol heeft gespeeld bij de totstandkoming van zijn uiteindelijke vorm. Tijdens zijn trage draaiing om de zon is zijn ene pool de helft van de tijd naar de zon gericht, terwijl de andere pool de andere kant op wijst. De gebieden rond zijn evenaar ondergaan slechts kleine dagelijkse verschillen in opwarming. Als gevolg hiervan warmen de polen het sterkst op, en ontsnapt daar ook het meeste gas. (EE)
Meer informatie:
→ Flattening of a snowman
Met behulp van het GRAVITY-instrument, dat het licht van alle vier de 8-meter telescopen van de ESO-sterrenwacht op Paranal (Chili) met elkaar verenigt, is voor het eerst een directe opname gemaakt van een exoplaneet die eerder al via de zogeheten radiale-snelheidsmethode was opgespoord. De planeet, die om de nabije ster Bèta Pictoris cirkelt, stelt de bestaande theorieën voor de vorming van grote gasplaneten op de proef. Met de radiale-snelheidsmethode kan uit het spectrum van een ster worden afgeleid of een ster door om hem heen draaiende planeten aan het schommelen wordt gebracht. Uit de grootte van die schommelingen kan vervolgens de massa van de planeten worden afgeleid. Een directe opname van een planeet geeft informatie over diens intrinsieke helderheid. Daarbij gaat het niet om sterlicht dat door de planeet wordt weerkaatst, maar om het (infrarood)licht dat hij zelf produceert doordat hij afkoelt. Met name jonge planeten, die nog heet zijn ten gevolge van hun vormingsproces, kunnen daardoor heel helder zijn. In 2008 ontdekten astronomen dat rond Bèta Pictoris, een ster op slechts 63 lichtjaar, een forse planeet cirkelt. Vorig jaar kwam daar de ontdekking van een mogelijke tweede planeet bij. Het verschil tussen beide ontdekkingen was dat de eerste planeet – Bèta Pictoris b – via directe opnamen werd opgespoord, en de tweede – Bèta Pictoris c – via de schommelbeweging die hij bij zijn ster veroorzaakt. Astronomen zijn er nu in geslaagd om ook van deze laatste planeet, die op veel kleinere afstand om zijn moederster cirkelt, directe opnamen te maken. Tot verrassing van de astronomen is Beta Pictoris c in vergelijking met Beta Pictoris b nogal lichtzwak. Hoewel beide planeten ruwweg evenveel massa hebben, is planeet b zes keer zo helder als planeet c. De bestaande modellen voor het ontstaan van planeten hebben moeite om dat verschil te verklaren. Grote planeten als deze bestaan waarschijnlijk uit een vaste kern, omgeven door enorme hoeveelheden gas. Voor het ontstaan van deze planeten bestaan twee theorieën. Volgens het klassieke ‘schijfinstabiliteitsmodel’ zouden zulke gasreuzen zich rechtstreeks vormen uit het gas en stof dat om een pas ontstane ster achterblijft (een vaste kern ontstaat dan niet). Het ‘kernaccretiemodel’ stelt echter dat zich eerst een kern van vast materiaal vormt, die vervolgens gas uit zijn omgeving inzamelt. Het schijfinstabiliteitsmodel voorspelt dat eenmaal gevormde planeten heel heet en helder zijn. Dat lijkt niet goed te passen bij de waargenomen eigenschappen van Beta Pictoris c, die zich ook nog eens te dicht bij zijn ster bevindt om op die manier te kunnen zijn ontstaan. Anderzijds lijkt planeet c weer wat te heet om via kernaccretie te zijn gevormd. Toch houden de astronomen het erop dat dit het meest waarschijnlijke ontstaansproces voor deze planeet is. (EE)
Meer informatie:
→ First direct observation of exoplanet β Pictoris c
Einsteins algemene relativiteitstheorie (ART) – het idee dat zwaartekracht wordt veroorzaakt doordat materie de ruimtetijd doet krommen – houdt al meer dan honderd jaar stand. Ook voor de nieuwste test, waarbij het superzware zwarte gat in het sterrenstelsel M87 centraal staat, is de theorie met vlag en wimpel geslaagd. De ‘concurrentie’ heeft er echter moeite mee (Physical Review Letters, 1 oktober). Ondanks het aanhoudende succes van Einsteins theorie zijn wetenschappers het erover eens dat er ooit een moment komt dat de ART de mist in gaat. In wiskundig opzicht is de theorie namelijk niet verenigbaar met de kwantummechanica, die de subatomaire wereld beschrijft. Vermoed wordt dat er ooit een theorie zal worden gevonden die zwaartekracht en kwantummechanica met elkaar verenigt. Maar zover is het nog lang niet. De afgelopen decennia zijn tal van alternatieven voor de ART aangedragen. Om kans van slagen te hebben, moet zo’n theorie natuurlijk wel in overeenstemming zijn met de waarnemingen – net zoals Einsteins theorie dat tot nu toe is. Sinds kort beschikken wetenschappers over een nieuwe benchmark waaraan zo’n alternatieve theorie zou moeten voldoen: de waargenomen grootte van de ‘schaduw’ van het zwarte gat in M87, waarvan in april 2019 voor het eerst een opname is gepresenteerd. Een eerste analyse liet destijds al zien dat de grootte van die schaduw overeenkomt met wat de ART voorspelt. En nu heeft een team van wetenschappers onderzocht hoe sterk een nieuwe zwaartekrachttheorie mag afwijken van de ART om nog de juiste schaduwgrootte te reproduceren. Daarbij hebben ze zich beperkt tot de alternatieven die al waren geslaagd voor alle eerdere tests binnen ons eigen zonnestelsel. Uit het nieuwe onderzoek blijkt dat het zwarte gat in M87 de 'speelruimte' voor nieuwe theorieën met bijna een factor 500 heeft verkleind. Hierdoor zijn tal van manieren om de ART te modificeren nu afgevallen. Naar verwachting zal een opname van het zwarte gat in het centrum van ons eigen Melkwegstelsel de speelruimte voor alternatieve zwaartekrachttheorieën nog verder verkleinen. Maar ook Einsteins theorie zélf moet natuurlijk nog voor dit veel strengere ‘examen’ slagen. (EE)
Meer informatie:
→ Einstein’s description of gravity just got much harder to beat
De Hubble-ruimtetelescoop heeft het uitdoven in beeld gebracht van een supernova die in januari 2018 in het bijna 70 miljoen lichtjaar verre sterrenstelsel NGC 2525 verscheen. De opnamen zijn gemaakt in het kader van een langlopend onderzoeksprogramma dat gericht is op het meten van de uitdijingssnelheid van het heelal. Supernova-explosies als deze spelen een belangrijke rol bij deze metingen. De supernova, die formeel bekendstaat als SN2018gv, is vanaf februari 2018 een jaar lang met tussenpozen met de ruimtetelescoop waargenomen. Op de opnamen is het geleidelijk uitdovende object te zien als een heldere ster aan de rand van een van de spiraalarmen van NGC 2525. Een filmpje op basis van de Hubble-beelden laat het zwakker worden van de ster goed zien. SN2018gv was een supernova van type Ia. Dit soort sterexplosies ontstaan wanneer een witte dwergster – het compacte restant van een uitgeputte ster – materie aangevoerd krijgt van een begeleidende ster en daarbij een kritische massa overschrijdt. Dat resulteert in een thermonucleaire kettingreactie waarbij de witte dwerg uit elkaar spat en grote hoeveelheden licht en andere vormen van straling worden uitgezonden. Op het hoogtepunt van de explosie straalt zo’n supernova 5 miljard keer zo fel als onze zon. Omdat supernova’s van dit type steeds min of meer dezelfde helderheid bereiken, kunnen ze door astronomen als ‘standaardkaarsen’ worden gebruikt. Heel kort geformuleerd kan uit de schijnbare helderheid van zo’n supernova direct zijn afstand tot de aarde worden afgeleid. Door grote aantallen supernova’s van type Ia op uiteenlopende afstanden van de aarde waar te nemen, hopen astronomen meer inzicht te krijgen in de (versnellende) uitdijing van het heelal. (EE)
Meer informatie:
→ Hubble Observes Spectacular Supernova Time-Lapse
Met behulp van ESO’s Very Large Telescope (VLT) hebben astronomen zes sterrenstelsels ontdekt rond een superzwaar zwart gat dat al bestond toen het heelal nog geen miljard jaar oud was. Het is voor het eerst dat zo’n hechte groep zo kort na de oerknal is waargenomen. De ontdekking geeft meer inzicht in hoe superzware zwarte gaten zijn ontstaan en zo snel hun enorme afmetingen hebben bereikt. Ze bevestigt de theorie dat zwarte gaten snel kunnen groeien in grote web-achtige structuren die overvloedige hoeveelheden gas bevatten waarmee ze zich kunnen voeden (Astronomy & Astrophysics Letters, 1 oktober). De nieuwe waarnemingen laten zien dat de zes sterrenstelsels zijn ingebed in een kosmisch ‘spinnenweb’ van gas rond een superzwaar zwart gat dat een miljard keer zoveel massa heeft als onze zon. Dit kosmische web is meer dan 300 keer zo groot als ons Melkwegstelsel en de stelsels liggen op plekken waar de ‘draden’ van het web elkaar kruisen. Via deze filamenten stroomt gas naar zowel de sterrenstelsels als het centrale superzware zwarte gat. Het licht van deze grote web-achtige structuur werd uitgezonden in een tijd dat het heelal nog maar 900 miljoen jaar oud was. De allereerste zwarte gaten, waarvan wordt aangenomen dat ze zijn gevormd bij de ineenstorting van de eerste sterren, moeten zeer snel zijn gegroeid. Anders zouden ze 900 miljoen jaar na oerknal nooit massa’s van een miljard zonnen hebben bereikt. Maar astronomen worstelen met de vraag hoe deze objecten in zo korte tijd zo veel gas konden verzamelen. De nu ontdekte structuur biedt een waarschijnlijke verklaring: het ‘spinnenweb’ en de sterrenstelsels daarbinnen bevatten voldoende gas om het centrale zwarte gat, dat bekendstaat als quasar SDSS J103027.09+052455.0, snel tot een superzware kolos te doen uitgroeien. Dat roept natuurlijk de vraag op hoe die grote web-structuren dan zijn ontstaan. Astronomen denken dat reusachtige halo’s van donkere materie het antwoord zijn. Van deze grote gebieden van onzichtbare materie wordt vermoed dat ze vroeg in de geschiedenis van het heelal enorme hoeveelheden gas hebben aangetrokken. Gezamenlijk hebben het gas en de onzichtbare donkere materie web-achtige structuren gevormd, waarin sterrenstelsels en zwarte gaten tot ontwikkeling konden komen. De nu ontdekte sterrenstelsels behoren tot de zwakste die met de huidige telescopen waarneembaar zijn. De ontdekking vereiste urenlange waarnemingen met de grootste telescopen die beschikbaar waren, waaronder de VLT van de ESO-sterrenwacht op Paranal in de Chileense Atacama-woestijn. Vermoed wordt dat de stelsels slechts het topje van de ijsberg zijn. (EE)
Meer informatie:
→ Volledig persbericht
Onder de zuidpool van Mars zit niet alleen een groot ondergronds zoutmeer verborgen, maar ook een aantal zoute vijvers. Tot die conclusie komt een team van Italiaanse wetenschappers op basis van radargegevens van de Europese ruimtesonde Mars Express (Nature Astronomy, 28 september). De ontdekking van het meer werd twee jaar geleden al bekendgemaakt. Sindsdien hebben de wetenschappers hun zoekgebied met een paar honderd kilometer uitgebreid. Dat heeft onder meer bewijs opgeleverd dat het ondergrondse zoutmeer dertig kilometer groot is en anderhalve kilometer onder de ijskorst ligt. Daarnaast zijn nu drie kleinere watermassa’s rond het meer ontdekt. Deze intrigrerende ‘vijvers’ hebben afmetingen van een paar kilometer en staan los van het zoutmeer. Bij het onderzoek gebruikte het team onder leiding van Sebastian Emanuel Lauro van de Roma Tre-universiteit een radarmethode die vergelijkbaar is met hoe op aarde ondergrondse meren in het Antarctische en Canadese Noordpoolgebied worden opgespoord. Daarbij wordt gekeken hoe radiogolven weerkaatsen aan ondergrondse lagen van verschillende materialen. Bij elke ontdekking van water op Mars wordt er al snel over gespeculeerd dat er wellicht nog levende organismen op de planeet te vinden zijn. Maar dit zoutmeer en de omringende ‘vijvers’ zijn daar waarschijnlijk niet geschikt voor. Als ze echt uit vloeibaar water bestaan, moet dat water vanwege de ijzige omstandigheden ter plaatse heel zout zijn – te zout voor levende micro-organismen. Sommige planeetwetenschappers twijfelen er zelfs aan of er überhaupt water onder de ijskap van Mars zit. Het zou er zelfs te koud zijn voor een pekelmeer. Het heldere gebied dat op de radarbeelden te zijn is, zou eventueel wel op het bestaan van een ondergrondse slijklaag kunnen wijzen. (EE)
Meer informatie:
→ Water on Mars: discovery of three buried lakes intrigues scientists
In het centrum van ons Melkwegstelsel bevindt zich een tot nog toe onbekende populatie van oude sterren met verrassende eigenschappen. Volgens het internationale onderzoeksteam dat de sterren heeft opgespoord zijn de sterren afkomstig van een bolvormige sterrenhoop die naar het Melkwegcentrum is gemigreerd. Ons Melkwegstelsel is een grote schijf, bestaande uit enkele honderden miljarden sterren en talrijke wolken van gas en stof die om het centrum van de schijf draaien. Dat centrum ligt, vanuit de aarde gezien op een afstand van ongeveer 25.000 lichtjaar in het sterrenbeeld Boogschutter. Precies in het Melkwegcentrum bevindt zich een zeer massarijk zwart gat. Daaromheen cirkelen enkele tientallen miljoenen sterren die tezamen de zogeheten Nuclear Star Cluster (NSC) vormen. Deze sterrenhoop omvat de binnenste 26 lichtjaar van de Melkweg. Om deze centrale sterrenhoop te kunnen onderzoeken, moeten astronomen gebruik maken van speciale apparatuur. Tussen ons en het Melkwegcentrum bevinden zich namelijk talrijke wolken van gas en stof die de sterren aan het zicht onttrekken. Een team onder leiding van Anja Feldmeier-Krause heeft de sterrenhoop nu onderzocht met de KMOS-spectrograaf van de Europese Very Large Telescope. Dit instrument kan onder meer nabij-infraroodstraling opvangen – een vorm van straling die veel minder hinder ondervindt van interstellair stof dan zichtbaar licht. Met behulp van deze spectrograaf hebben de astronomen ongeveer 700 NSC-sterren onderzocht op helderheid en kleur. Ook zijn hun snelheden en chemische eigenschappen in kaart gebracht. Uit de chemische samenstelling van een ster kan zijn leeftijd worden afgeleid. Sterren zetten de lichte elementen waterstof en helium om in zwaardere elementen. Als een ster dus rijk is aan zware elementen zoals zuurstof, koolstof en ijzer, dan betekent dit dat hij is ontstaan uit de overblijfselen van voorgaande sterren en dus relatief jong is. Omgekeerd moet een ster met weinig zware elementen heel oud zijn: hij is ontstaan in een tijd dat er nog vrijwel geen zware elementen voorradig waren in het heelal. Een analyse van de KMOS-gegevens laat nu zien dat de Nuclear Star Cluster een samenraapsel is van verschillende sterpopulaties. Verreweg de meeste NSC-sterren bevatten meer zware elementen dan onze zon, en zijn dus jong. Maar ongeveer 50 ervan bevatten juist veel minder zware elementen. Deze sterren hebben bovendien een hogere snelheid dan rest en hun banen staan een beetje schuin op het Melkwegvlak. Een en ander wijst erop dat ze een gezamenlijke oorsprong hebben. Volgens de meest gangbare theorie is de Nuclear Star Cluster een samenraapsel van meerdere sterrenhopen die vanuit de schijf van de Melkweg naar het centrum zijn gemigreerd. Het is dus denkbaar dat de nu opgespoorde oude sterren tot een zogeheten bolvormige sterrenhoop hebben behoord. Om deze theorie te toetsen hebben de astronomen computersimulaties gedaan. De berekeningen laten zien dat de hypothetische oude sterrenhoop drie tot vijf miljard jaar geleden in het Melkwegcentrum verzeild is geraakt. Deze sterrenhoop kan afkomstig zijn geweest van een passerend kleiner sterrenstelsel, maar het lijkt waarschijnlijker dat hij uit de Melkweg zelf is gekomen. Dat laatste wordt bevestigd door de ontdekking dat de waargenomen eigenschappen van de oude NSC-sterren overeenkomsten vertonen met die van sterren in nog bestaande bolvormige sterrenhopen in onze Melkweg. (EE)
Meer informatie:
→ Encounter of generations in the heart of the Galaxy
Een internationaal onderzoeksteam heeft voor het eerst een ver jong sterrenstelsel ontdekt dat op ultraviolette golflengten ongeveer net zo fel straalt als een quasar. Het stelsel, met de aanduiding BOSS-EUVLG1, bevindt zich op een afstand van bijna 12 miljard lichtjaar. We zien het stelsel dus zoals het er ongeveer 12 miljard jaar geleden uitzag. Vanwege zijn grote afstand en helderheid stond BOSS-EUVLG1 aanvankelijk te boek als een quasar. Zo’n object dankt zijn extreme helderheid aan de aanwezigheid van een superzwaar zwart gat dat materie uit de omgeving naar zich toe trekt. Nieuwe waarnemingen met de Gran Telescopio Canarias op het Canarische eiland La Palma en met de ALMA-radiotelescoop in Chili hebben nu echter laten zien dat de grote helderheid van BOSS-EUVLG1 een andere oorzaak heeft: het stelsel bevat grote aantallen jonge, zware sterren, maar verrassend weinig stof. Het tempo waarin BOSS-EUVLG1 nieuwe sterren produceert moet zeer hoog zijn: ongeveer duizend zonsmassa’s per jaar. Daarmee verloopt de stervorming in dit stelsel duizend keer zo snel als in onze Melkweg, terwijl laatstgenoemde dertig keer zo groot is. De onderzoeksresultaten wijzen erop dat BOSS-EUVLG1 een voorbeeld is van een zwaar sterrenstelsels waarin de vorming van nieuwe sterren nog maar net op gang is gekomen. Blijkbaar hebben die sterren nog niet de kans gehad om hun omgeving te verrijken met elementen zwaarder dan helium, waardoor zich ook nog geen verduisterend stof heeft kunnen vormen. Naar verwachting zal het stelsel binnen enkele honderden miljoenen jaren net zo ‘stoffig’ zijn als andere grote, verre sterrenstelsels, en veel minder uv-straling uitzenden. Dat kan ook verklaren waarom niet eerder stelsels van dit type zijn opgespoord: hun uv-heldere fase is van relatief korte duur. (EE)
Meer informatie:
→ Astronomers find the first galaxy whose ultraviolet luminosity is comparable to that of a quasar
