De sterrenstelsels in het verre, en dus jonge, heelal lijken meer op ons eigen Melkwegstelsel dan tot nu toe werd gedacht. En daarmee komt het hele verhaal van hoe astronomen denken over de structuurvorming in het heelal op zijn kop te staan (The Astrophysical Journal, 22 september). Het Melkwegstelsel is een typisch ‘schijfstelsel’: een grote ronddraaiende ‘pannenkoek’ die vaak diverse spiraalarmen vertoont. Astronomen gingen ervan uit dat dit soort sterrenstelsels te fragiel waren om in het vroege heelal, toen er vaak botsingen tussen sterrenstelsels plaatsvonden, te kunnen bestaan. Met behulp van de Webb-ruimtetelescoop heeft een internationaal onderzoeksteam nu echter vastgesteld dat sterrenstelsels zoals het onze overal in het heelal verrassend talrijk zijn. Ze gaan ver terug in de kosmische geschiedenis en zijn in veel gevallen tien miljard jaar of langer geleden ontstaan. Uit het nieuwe onderzoek volgt dat schijfstelsels tien keer zo talrijk zijn als astronomen op basis van eerdere waarnemingen met de Hubble-ruimtetelescoop dachten. Deze waarnemingen suggereerden dat sterrenstelsels in het jonge heelal doorgaans onregelmatige en vreemdsoortige structuren vertonen, die het gevolg zouden zijn van onderlinge samensmeltingen. Het veel scherpere ‘oog’ van de Webb-ruimtetelescoop heeft nu voor het eerst hun ware aard laten zien. Uit de Webb-waarnemingen blijkt dat schijfstelsels juist de meest voorkomende soort sterrenstelsels in het heelal zijn. En dit impliceert dat de meeste sterren in het heelal binnen dit soort stelsels te vinden zijn. Het lijkt er dus op dat astronomen hun begrip van de vorming van de eerste sterrenstelsels en de evolutie van sterrenstelsels in de afgelopen 10 miljard jaar compleet moeten herzien. (EE)
Meer informatie:
→ Astronomers find abundance of Milky Way-like galaxies in early Universe, rewriting cosmic evolution theories
Komende zondag, 24 september, komt NASA-ruimtesonde OSIRIS-REx voor het eerst sinds zijn lancering in 2016 weer in aanraking met de aardatmosfeer. In de tussentijd is hij op bezoek geweest bij de kleine planetoïde Bennu, waar hij ongeveer 250 gram aan rotsachtig bodemmateriaal heeft ingezameld. De capsule met dit materiaal komt hij nu afleveren. Voor de aflevering van de capsule zal OSIRIS-REx geen vaart minderen. Wanneer hij het aardoppervlak tot op iets meer dan honderdduizend kilometer is genaderd, zal de vluchtleiding hem het sein geven om de capsule simpelweg los te laten. Ongeveer vier uur later dringt laatstgenoemde dan vanzelf met een snelheid van ruim 40.000 kilometer per uur de aardatmosfeer binnen. Een hitteschild moet ervoor zorgen dat de temperatuur in de capsule niet veel hoger oploopt dan op het oppervlak van Bennu. Twee parachutes zullen hem vervolgens zodanig afremmen dat hij een zachte landing kan maken in de woestijn van de Amerikaanse staat Utah. Daar wordt hij zo snel mogelijk per helicopter opgepikt, om vervuiling met aards materiaal te vermijden. Ondertussen zal ruimtesonde OSIRIS-REx zelf zijn stuwraketten activeren om te voorkomen dat hij op aarde neerstort. In plaats daarvan buigt hij af, om onder de nieuwe naam OSIRIS-Apophis Explorer of kortweg OSIRIS-APEX op weg te gaan naar zijn volgende bestemming: de planetoïde Apophis. Het is voor het eerst dat NASA op deze manier bodemmonsters van een planetoïde ophaalt. Ook is het voor het eerst dat zo veel bodemmateriaal van een planetoïde op aarde wordt afgeleverd. Eerder bracht het Japanse ruimteagentschap JAXA wel al kleine hoeveelheden materiaal naar de aarde van de planetoïden Itokawa (2010) en Ryugu (2020). De aankomst van de capsule van OSIRIS-REx kan live worden gevolgd via NASA TV. De uitzending begint zondag om 16.00 uur Nederlandse tijd. (EE)
Meer informatie:
→ Here’s How Sept. 24 Asteroid Sample Delivery Will Work
Twee onafhankelijke onderzoeken, gebaseerd op recente waarnemingen van de Webb-ruimtetelescoop van bevroren koolstofdioxide (CO2) op Jupitermaan Europa, wijzen erop dat het CO2 afkomstig is van een bron in de ondergrondse oceaan van dit ijzige hemellichaam (Science, 21 september). Vermoed wordt dat onder Europa’s korst van waterijs een oceaan van zout, vloeibaar water schuilgaat. Daarom is deze Jupitermaan een belangrijk doelwit voor de zoektocht naar leven elders in ons zonnestelsel. Of deze diepe oceaan ‘leefbaar’ is, hangt af van de aanwezigheid van biologisch essentiële elementen zoals koolstof. Bij eerder onderzoek was al vast CO2-ijs op het oppervlak van Europa aangetoond, maar onduidelijk was nog of dit CO2 afkomstig is uit de verscholen oceaan, is aangevoerd door inslaande meteorieten of is ontstaan door interacties met de magnetosfeer van Jupiter. Bij de nieuwe studies hebben wetenschappers met behulp van nabij-infraroodspectroscopie het CO2 op het oppervlak van Europa opnieuw in kaart gebracht. Samantha Trumbo en Michael Brown hebben daarbij vastgesteld dat het meeste CO2 te vinden is in een ongeveer 1800 vierkante kilometer groot gebied dat Tara Regio wordt genoemd. Dit gebied wordt gedomineerd door ‘chaotisch terrein’ – een geologische mengelmoes van richels, scheuren en vlaktes. Volgens Tumbo en Brown wijst de hoeveelheid CO2 die in dit geologisch jonge gebied is aangetroffen erop dat het CO2 in Europa’s ondergrondse oceaan is gevormd en relatief kort geleden aan de oppervlakte is gekomen. Bij een onafhankelijke studie op basis van dezelfde Webb-gegevens hebben Geronimo Villanueva en collega’s ontdekt dat het CO2 op het oppervlak van Europa is vermengd met andere chemische verbindingen. Ook zij hebben vastgesteld dat het CO2 vooral in Tara Regio te vinden is en zien dit als bewijs dat de koolstof op het oppervlak van binnenuit afkomstig is. Of de koolstof afkomstig is van organismen of een niet-biologische oorsprong heeft laten ze in het midden. Daarnaast hebben Villanueva en zijn collega’s gezocht naar plekken waar vluchtig materiaal door de ijskorst van Europa heen breekt. Hoewel daar bij eerdere onderzoeken wel aanwijzingen voor waren gevonden, is er tijdens de nieuwe Webb-waarnemingen niets van gebleken. Dit kan betekenen dat de uitstoot van CO2 slechts sporadisch optreedt. (EE)
Meer informatie:
→ NASA’s Webb Finds Carbon Source on Surface of Jupiter’s Moon Europa
Nieuw onderzoek wijst erop dat een gekantelde donkere halo – de grote ‘blob’ van donkere materie die ons Melkwegstelsel omhult – vooralsnog de enige verklaring is voor de vormkenmerken van de Melkweg (Nature Astronomy, 14 september). Het is moeilijk om de vorm te zien van het sterrenstelsel waar we zelf deel van uitmaken. Maar dankzij Gaia, een Europese ruimtetelescoop die met grote precisie de posities en snelheden van grote aantallen sterren in de Melkweg meet, is het toch gelukt om de eigenaardige kromming van het Melkwegstelsel nauwkeurig in kaart te brengen. De meest gangbare verklaring voor deze kromming is dat de Melkweg in een ver verleden in botsing is gekomen met een ander, kleiner sterrenstelsel. Maar volgens een team onder leiding van astrofysicus Jiwon Jesse Han van het Harvard & Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) kan dit de vervorming van het Melkwegstelsel niet volledig verklaren. Vorig jaar deden Han en zijn CfA-collega Charlie Conroy de interessante ontdekking dat er ook met de zogeheten halo van het Melkwegstelsel – de diffuse bol van gas en sterren waarbinnen de galactische schijf ronddraait – iets vreemds aan de hand is. Het lijkt erop dat deze sterk gekanteld is. Daaruit leidden de astronomen af dat de donkere halo van de Melkweg eveneens sterk gekanteld is. (De donkere halo bestaat uit materie die niet rechtstreeks waarneembaar is, maar wel aantrekkingskracht uitoefent op normale materie.) Om hier het fijne van te weten, hebben Han en Conroy met behulp van computersimulaties onderzocht of ze de kromme vorm van de Melkweg konden reproduceren. Ze maakten een model van het stelsel waarin de donkere halo 25 graden gekanteld was ten opzichte van de Melkwegschijf en berekenden de banen van de daarin aanwezige sterren en gaswolken over een periode van 5 miljard jaar. Uit de simulaties blijkt dat wanneer de donkere halo gekanteld is, de randen van een sterrenstelsel inderdaad kromtrekken en uitwaaieren – precies zoals de Gaia-waarnemingen van de Melkweg laten zien. Dit betekent niet noodzakelijkerwijs dat er geen botsing met een ander sterrenstelsel bij betrokken is geweest – integendeel. Maar de resultaten suggereren wel dat deze interactie in het verleden plaatsvond en niet nog gaande is. Ook tonen de simulaties aan dat een botsing met een ander sterrenstelsel de donkere halo aanzienlijk kan doen kantelen en dat de Melkwegschijf in reactie daarop al snel kromtrekt. (EE)
Meer informatie:
→ The Milky Way Is Warped, And a Giant Blob of Dark Matter Could Be Why (Science Alert)
Het Koninklijk Eise Eisinga Planetarium staat vanaf nu op de Werelderfgoedlijst van UNESCO. Daarmee erkent het Werelderfgoedcomité van UNESCO de uitzonderlijke universele waarde van dit indrukwekkend grote model van ons zonnestelsel, dat tussen 1774 en 1781 is vervaardigd door de Friese wolfabrikant en amateurastronoom Eise Eisinga. Het Eisinga Planetarium geeft een actueel en realistisch beeld van de posities van de zon, de maan, de aarde en de vijf overige planeten die destijds bekend waren. Het mechaniek is ingebouwd in het plafond van de voormalige woon- en slaapkamer van Eisinga en heeft nog altijd de functie die Eisinga destijds voor ogen had. Al 242 jaar wordt het gebruikt om bezoekers uitleg te geven over de werking van ons zonnestelsel. Het is daarmee het oudste werkende planetarium ter wereld. ICOMOS, het internationale adviesorgaan voor UNESCO Werelderfgoed, concludeert in zijn rapport dat het Eisinga Planetarium van ‘uitzonderlijke universele waarde’ is – een cruciale voorwaarde voor het verkrijgen van de Werelderfgoedstatus. ‘Het Koninklijk Eise Eisinga Planetarium is een uitstekend voorbeeld van een technologisch ensemble dat een bewegend schaalmodel van het zonnestelsel toont zoals dat bekend was aan het eind van de achttiende eeuw. Het illustreert duidelijk een bijzonder moment in de geschiedenis van de wetenschap en in het begrijpen van het heliocentrische model van het zonnestelsel.’ Aan het verkrijgen van de Werelderfgoedstatus is een lang traject voorafgegaan. Het idee om deze status aan te vragen ontstond al in 2003. (EE)
Meer informatie:
→ Website Eisinga Planetarium
Op 5 september 2022 vloog NASA’s Parker Solar Probe door een van de krachtigste coronale massa-ejecties (CME’s) ooit. De gebeurtenis ondersteunt een twintig jaar oude theorie over de interactie tussen CME’s en interplanetair stof. In dat artikel wordt geopperd dat CME’s van invloed kunnen zijn op het interplanetaire stof rond onze ster en dit stof zelfs kunnen verdrijven. CME’s zijn immense uitbarstingen uit de buitenste atmosfeer van de zon – de zogeheten corona – die bijdragen aan het ‘ruimteweer’, dat satellieten in gevaar kan brengen, communicatie- en navigatietechnologieën kan verstoren en zelfs het elektriciteitsnet op aarde kan uitschakelen. Door meer te weten te komen over de wisselwerking tussen deze gebeurtenissen en interplanetair stof, kunnen wetenschappers beter voorspellen hoe snel een CME de afstand tussen aarde en zon kan overbruggen. Interplanetair stof bestaat uit minuscule deeltjes van planetoïden, kometen en zelfs planeten en is alom aanwezig in ons zonnestelsel. De vage gloed die zodiakaal licht wordt genoemd en soms voor zonsopgang of na zonsondergang waarneembaar is, is een van de verschijningsvormen ervan. De CME van 5 september 2022 verplaatste het stof tot op ongeveer 9 miljoen kilometer van de zon – ongeveer een zesde van de afstand tussen de zon en Mercurius – maar het werd vrijwel onmiddellijk weer aangevuld door interplanetair stof zoals dat overal in het zonnestelsel rondzwerft. De Parker-waarnemingen speelden een cruciale rol bij deze ontdekking, omdat stof dat in het kielzog van een CME wordt meegesleept moeilijk waarneembaar is van een afstand. Wetenschappers namen de interactie tussen de CME en het stof waar als donkere plekken op beelden van de Wide-field Imager for Solar Probe (WISPR) – de ‘groothoekcamera’ van de ruimtesonde. Dit komt doordat interplanetair stof licht weerkaatst, waardoor plekken waar stof aanwezig is er juist helder uitzien. Om de donkere plekken te kunnen lokaliseren, moest het team eerst de gemiddelde achtergrondhelderheid van WISPR-opnamen voor verschillende vergelijkbare banen berekenen, zodat normale helderheidsvariaties zoals die door zonnestreamers en andere veranderingen in de zonnecorona ontstaan, konden worden uitgefilterd. Omdat de wetenschappers het effect alleen hebben waargenomen in samenhang met de gebeurtenis van 5 september 2022, vermoeden ze dat een ‘schoonmaakactie’ als deze alleen optreedt bij de sterkste CME’s. (EE)
Meer informatie:
→ Parker Observes Powerful Coronal Mass Ejection ‘Vacuum Up’ Interplanetary Dust
Ongeveer 5 miljard jaar geleden was de aarde zich nog aan het vormen. In de protoplanetaire schijf rond de jonge zon klonterden gas en stof samen, waarschijnlijk een beetje gehinderd door de resonerende zwaartekracht van Jupiter en andere grote planeten. Het lijkt logisch dat onze planeet daarbij al het puin in haar baan opveegde, waardoor er een lege gordel in de schijf ontstond die tot op lichtjaren afstand waarneembaar was. Nieuw onderzoek wijst er echter op dat het niet altijd zo gaat (Astronomy & Astrophysics, 8 september). De schijf van gas en stof rond jonge sterren is vaak koud en moeilijk waarneembaar. Maar inmiddels is het astronomen toch gelukt om, met behulp van geavanceerde radiotelescopen zoals ALMA, detailrijke opnamen van zulke schijven te maken. Veel van deze schijf vertonen concentrische leegtes die vrijwel geen puin bevatten, maar in sommige gevallen wel een planeet-in-wording. De algemene consensus is dus dat lege gordels in een schijf op de aanwezigheid van planeten wijzen, zelfs als we die niet rechtstreeks kunnen waarnemen. Maar zo eenvoudig is het niet. Een team onder leiding van de Griekse astronoom Anastasia Tzouvanou heeft computersimulaties van jonge protoplanetaire schijven ontwikkeld, waarin interacties optreden tussen drie tot zeven protoplaneten en het gas, stof en puin binnen de schijf. De simulaties zijn geavanceerd genoeg om niet alleen te kunnen zien hoe deze planeten materie opslokken en ‘groeien’, maar ook hoe hun banen ten gevolge van zwaartekrachtinteracties kunnen opschuiven. De simulaties bestreken een periode van 100 miljoen jaar – lang genoeg om te onderzoeken hoe de planeten zich in stabiele omloopbanen nestelen. Tzouvanou en haar collega’s ontdekten onder meer dat binnen zo’n jonge schijf sommige protoplaneten snel – dat wil zeggen: binnen 40.000 jaar – instabiele banen ontwikkelen. Omdat een planeet er veel langer over zou doen om zijn baan leeg te vegen, betekent dit dat wanneer we vijf of meer lege gordels in zo’n schijf waarnemen, deze niet allemaal door planeten kunnen zijn schoongeveegd. Het is mogelijk dat deze leegtes in werkelijkheid worden veroorzaakt door de baanresonanties van één bijzonder grote planeet – ongeveer zoals Jupiter planeetvorming binnen de planetoïdengordel in ons eigen zonnestelsel heeft verhinderd. Concreet betekent dit dat we geen eenvoudig verband kunnen leggen tussen het aantal en de omvang van de lege gordels in jonge protoplanetaire schijven en het aantal en de verdeling van planeten in de uiteindelijke planetenstelsels. (EE)
Meer informatie:
→ Do the gaps in protoplanetary disks really indicate newly forming planets? (Universe Today)
Wetenschappers van het Rochester Institute of Technology (VS) hebben, samen met collega’s van over de hele wereld, gegevens van de Webb-ruimtetelescoop gebruikt als onderdeel van de Cosmic Evolution Early Release Science (CEERS) Survey om het bestaan van zeer heldere sterrenstelsels in het vroege heelal te bevestigen. Daarbij is het potentieel verste sterrenstelsel dat ooit werd ontdekt gesneuveld (Nature, 12 september). De astronomen onderzochten de roodverschuiving (de verschuiving van het spectrum van een object naar langere, rode golflengten) van een aantal specifieke sterrenstelsels om te zien hoeveel hun licht verschoven was. Hieruit kan worden afgeleid hoe ver weg de stelsels zijn. Het CEERS-team richtte zich op Maisie’s Sterrenstelsel, waarvan werd verondersteld dat het een roodverschuiving van z ≈ 11,5 had. Een Schots team onderzocht een sterrenstelsel ernaast, dat volgens hen een roodverschuiving van z ≈ 16 zou kunnen hebben – een record. De nieuwe spectrale gegevens bevestigen dat Maisie’s Sterrenstelsel inderdaad zo ver weg staat als verwacht. Maar het spectrum van het andere sterrenstelsel blijkt er heel anders uit te zien. Bij toeval bootst het de kleuren na van een sterrenstelsel met een hoge roodverschuiving, maar zijn roodverschuiving bedraagt niet 16, maar slechts 4,9. Dit betekent dat het veel dichterbij staat. (EE)
Meer informatie:
→ Collaboration with global team confirms, disproves distant galaxies
Met behulp van de Europese Very Large Telescope hebben astronomen een nieuw sterk zwaartekrachtlenssysteem ontdekt: DESI-253.2534+26.8843. Het bestaat uit een massarijk elliptisch sterrenstelsel omringd door vier lichtblauwe vlekken die een zogeheten Einsteinkruis vormen (The Astrophysical Journal Letters, 10 augustus). Een Einsteinkruis is het gevolg van het sterke zwaartekrachtlens-effect. Het verschijnsel treedt op wanneer een massarijk object de ruimtetijd vervormt en het pad van het licht van een verder weg staand object doet afbuigen. Meestal resulteert dit in meerdere afbeeldingen van dit object. En als de beide objecten bijna precies op één lijn staan en het object dat als lens dient langwerpig is, wordt het achtergrondobject viermaal afgebeeld. Een specifiek voorbeeld van zo’n viervoudig lenssysteem is het Einsteinkruis, waarbij de vier afzonderlijke afbeeldingen van het achtergrondobject een symmetrisch kruis of klavertjevier vormen. Het eerste object van dit type werd in 1985 ontdekt door een team onder leiding van de Amerikaanse astronoom John Huchra. Het nieuwe Einsteinkruis is met behulp van neurale netwerken ontdekt in de gegevens van de DESI Legacy Imaging Surveys. De vier ‘blaadjes’ van DESI-253.2534+26.884 zijn afbeeldingen van een ver sterrenstelsel dat verborgen zit achter het oranje sterrenstelsel in het centrum. Uit de waarnemingen met de Very Large Telescope blijkt dat het verre sterrenstelsel in hoog tempo nieuwe sterren produceert. (EE)
Meer informatie:
→ A flower with four petals
De Webb-ruimtetelescoop heeft een hoge-resolutieopname gemaakt van Herbig-Haro 211 (HH 211), een bipolaire straal die zich met supersonische snelheden voortplant. Het object bevindt zich op ongeveer duizend lichtjaar afstand van de aarde in het sterrenbeeld Perseus en is een van de jongste en dichtstbijzijnde protostellaire uitstromingen. Herbig-Haro objecten zijn heldere gebieden rond pasgeboren sterren, die worden gevormd wanneer de stellaire winden of jets die deze pasgeboren sterren produceren schokgolven vormen die met hoge snelheden in botsing komen met het gas en stof in de omgeving. De nieuwe Webb-opname van HH 211 toont een uitstroom van een klasse 0-protoster: een jeugdige versie van onze zon toen die nog maar enkele tienduizenden jaren oud was en slechts 8% van haar huidige massa had. Uiteindelijk zal de protoster uitgroeien tot een zonachtige ster. Eerdere waarnemingen van HH 211 met telescopen op de grond lieten reusachtige boegschokken zien die van ons af en naar ons toe bewegen. De Webb-opnamen hebben nu aangetoond dat de uitstroom van het object relatief langzaam is vergeleken met meer geëvolueerde protosterren met vergelijkbare soorten uitstroom. De snelheden van de binnenste uitstroomstructuren bedragen ruwweg 80 tot 100 kilometer per seconde. Het snelheidsverschil tussen deze delen van de uitstroom en het materiaal waarmee ze in botsing komen - de schokgolf - is echter veel kleiner. De onderzoekers concluderen daaruit dat de uitstroom van de jongste sterren, zoals die in het centrum van HH 211, voornamelijk uit moleculen bestaat, omdat de relatief lage schokgolfsnelheden niet genoeg energie hebben om de moleculen in atomen en ionen te splitsen. (EE)
Meer informatie:
→ NASA’s Webb Snaps Supersonic Outflow of Young Star
Een team van planeetwetenschappers van Arizona State University (VS) suggereert dat de talrijke heldere flitsen in de atmosfeer van Venus mogelijk niet door bliksem worden veroorzaakt, maar door meteoren (Journal of Geophysical Research: Planets, 25 augustus). De eerste lichtflitsen op Venus werden in de jaren 70 van de vorige eeuw gedetecteerd door de Russische Venera-landers 9 en 10. De oorzaak aanvankelijk gezocht bij bliksemontladingen, maar daar is later de nodige twijfel over ontstaan. Ruimtesondes die naar Venus zijn gestuurd hebben de oorsprong van de flitsen niet kunnen bevestigen, maar hebben wel elektrostatische ontladingen geregistreerd zoals die ook optreden tijdens onweersbuien op aarde. Het vreemde is echter dat deze elektrostatische ontladingen nog nooit tegelijkertijd met lichtflitsen zijn waargenomen. Ook is er weinig bewijs dat de atmosfeer van Venus überhaupt in staat is om bliksem te produceren. En dat bracht de ASU-wetenschappers ertoe om een andere oorzaak te overwegen: meteoren dus. Om uit te zoeken of meteoren de flitsen zouden kunnen veroorzaken, voerde het team twee onderzoeken uit: één op basis van gegevens van de Mount Bigelow-telescoop in Arizona en de andere op basis van gegevens van de Japanse ruimtesonde Akatsuki. De wetenschappers ontdekten dat er jaarlijks tussen de 10.000 en 100.000 flitsen in de atmosfeer van Venus optreden – aantallen die nogal hoog lijken voor meteoorinslagen. Maar de onderzoekers merken op dat meteoren die de hemel van Venus verlichten vaker te zien zouden zijn dan op aarde vanwege de verschillen tussen hun atmosferen en de krappere omloopbaan van Venus om de zon. Hierdoor bereiken meteoren op Venus hogere snelheden, wat in fellere flitsen resulteert. Het team heeft het aantal flitsen dat in de atmosfeer van Venus werd geregistreerd vergeleken met het theoretisch verwachte aantal meteoorinslagen, en is daarbij tot de conclusie gekomen dat de beide aantallen dicht genoeg bij elkaar liggen om van een verband te kunnen spreken. (EE)
Meer informatie:
→ Flashes of light in Venusian atmosphere may be meteors, not lightning (Phys.org)
Een internationaal onderzoeksteam, onder leiding van Nathan Deg en Kristine Spekkens van Queen’s University (Canada), heeft twee mogelijke poolringstelsels ontdekt. Dat zijn sterrenstelsels die omgeven zijn door een ring van sterren en gas die loodrecht op de hoofdschijf van het stelsel staat. (Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 13 september). De objecten werden aangetroffen op kaarten van de verdeling van waterstofgas in meer dan 600 sterrenstelsels, die in het kader van de WALLABY-survey van de West-Australische radiotelescoop ASKAP zijn gemaakt. De ontdekking suggereert dat poolringstelsels talrijker zijn dan gedacht. Jayanne English, lid van het WALLABY-onderzoeksteam en expert op het gebied van de astronomische beeldverwerking, maakte de eerste afbeeldingen van de twee poolringstelsels door optische en radiogegevens van verschillende telescopen met elkaar te combineren. Optische en infraroodgegevens van de Subaru-telescoop op Hawaï brachten de spiraalvormige hoofdschijf van de stelsels in beeld, en hun gasringen werd vastgelegd door ASKAP. De volgende stap voor het team is het bevestigen van de ontdekking van de poolringstelsels door middel van aanvullende waarnemingen met onder andere de MeerKAT-radiotelescoop in Zuid-Afrika. Verder onderzoek van poolringstructuren kan astronomen meer leren over de evolutie van sterrenstelsels. Een van de belangrijkste hypotheses om het ontstaan van poolringen te verklaren is bijvoorbeeld een fusie waarbij een groter sterrenstelsel een kleiner stelsel ‘opslokt’. Als poolringstelsels vaker voorkomen dan eerder werd gedacht, zou dit kunnen betekenen dat zulke fusies vaker voorkomen. Poolringstelsels kunnen ook worden gebruikt om de verdeling van de donkere materie in het moederstelsel in kaart te brengen. (EE)
Meer informatie:
→ Discovery of two potential Polar Ring galaxies suggests these stunning rare clusters might be more common than previously believed
De banen van 27 sterren die op kleine afstand om het zwarte gat in het centrum van ons Melkwegstelsel draaien, zijn zo chaotisch dat onderzoekers niet betrouwbaar kunnen voorspellen waar ze over zo’n 462 jaar zijn. Dat blijkt uit computersimulaties van drie sterrenkundigen uit Nederland en het Verenigd Koninkrijk (International Journal of Modern Physics D., 1 augustus en MNRAS, 7 september). Het simuleren van 27 sterren en hun wisselwerking onderling en met het zwarte gat, is gemakkelijker gezegd dan gedaan. Eeuwenlang was het bijvoorbeeld onmogelijk om van meer dan twee elkaar beïnvloedende sterren, planeten of andere objecten de bewegingen te voorspellen. Pas in 2018 ontwikkelden Leidse onderzoekers een computerprogramma waarin afrondingsfouten geen rol meer spelen in de berekeningen. Daarmee konden ze de bewegingen van drie fictieve sterren doorrekenen. Nu hebben de onderzoekers hun programma uitgebreid zodat het overweg kan met 27 sterren die voor astronomische begrippen rakelings langs het zwarte gat in het Melkwegcentrum bewegen. De simulaties laten een verrassing zien. Alhoewel de sterren in hun banen om het zwarte gat blijven, blijkt dat door hun onderlinge wisselwerking de banen chaotisch zijn. Dat betekent dat de sterbanen gevoelig zijn voor kleine verstoringen. Deze veranderingen groeien exponentieel en zorgen er op de lange termijn voor dat de sterbanen niet meer kunnen worden voorspeld. Volgens de onderzoekers ontstaat de chaos steeds ongeveer op dezelfde manier. Twee of drie sterren naderen elkaar dicht, wat leidt tot onderling duw- en trekwerk en iets andere sterbanen. Het zwarte gat waar al die sterren omheen draaien, wordt vervolgens een beetje weggeduwd, en dat ‘voelen’ de overige sterren dan weer. De onderzoekers vergelijken de chaos bij het zwarte gat met het fietsen door de stad. Je weet ongeveer hoe lang je er over doet. Maar hoe lang precies is niet te voorspellen. Als er een brug open staat waar je op moet wachten, of wanneer iemand voor je fiets springt, kun je zomaar minuten later arriveren. De onderzoekers noemen het fenomeen ‘punctuated chaos’ – onderbroken chaos. De term is geïnspireerd op de evolutiebiologie waar het omgekeerde plaatsvindt: het zogeheten punctuated equilibrium. Dat gaat over de evolutie binnen een soort, waar vaak sprake is van een langdurig evenwicht dat maar heel sporadisch schoksgewijs onderbroken wordt.
Meer informatie:
→ Oorspronkelijk persbericht
De snelheid waarmee het heelal uitdijt, bekend als de Hubble-constante, is een van de fundamentele parameters om de evolutie en het uiteindelijk lot van de kosmos te begrijpen. Er bestaat echter een hardnekkig verschil – de zogeheten ‘Hubble-spanning’ – tussen de waarde van de constante die wordt gemeten met behulp van een groot aantal onafhankelijke afstandsindicatoren en de waarde die wordt voorspeld op basis van de kosmische achtergrondstraling – de nagloeiing van de oerknal. Bij het meten van de uitdijingssnelheid van het heelal maken astronomen veelal gebruik van zogeheten Cepheïden – een klasse van zeer heldere reuzensterren die regelmatig pulseren. Er bestaat een sterk verband tussen de pulsatieperiode en de absolute helderheid van deze sterren. Door de gemeten schijnbare helderheid van een Cepheïde te vergelijken met diens absolute helderheid, kan daardoor rechtstreeks zijn afstand worden vastgesteld. De afgelopen decennia heeft de Hubble-ruimtetelescoop op deze manier talrijke Cepheïden waargenomen, maar daarbij ondervond hij hinder van het stof dat zich tussen ons en deze sterren in bevindt. Stof absorbeert en verstrooit blauw licht, waardoor verre objecten zwakker, en daarmee ook verder weg lijken dan ze in werkelijkheid zijn. Jammer genoeg ziet Hubble in rood licht niet zo scherp als in blauw licht, waardoor hij Cepheïden niet goed kon onderscheiden van de overige sterren in zijn beeldveld. Gevolg: er zit relatief veel ruis in zijn metingen. De nieuwe Webb-ruimtetelescoop ziet juist heel erg scherp in het (infra)rood en is dus veel beter in staat om afzonderlijke Cepheïden te bekijken. En dat is ook precies wat hij de afgelopen tijd heeft gedaan. Zoals verwacht vertonen de Webb-metingen veel minder ruis dan die van Hubble. Maar de Hubble-spanning lossen ze nog steeds niet op. Hubble’s zwakke rode gezichtsvermogen speelt dus geen belangrijke rol bij het ontstaan van de Hubble-spanning. Maar astronomen laten zich daardoor natuurlijk niet uit het veld slaan. Ze zoeken de oplossing nu bij compleet andere verklaringen, zoals donkere energie, exotische donkere materie of modificaties van de zwaartekrachtswet. Wordt vervolgd! (EE)
Meer informatie:
→ Webb Confirms Accuracy of Universe’s Expansion Rate Measured by Hubble
Polaris, alias de Poolster, is vooral bekend vanwege zijn positie nabije de noordelijke hemelpool, die hem tot een nuttig navigatie-object maakt. Maar de ster is ook om een andere reden interessant. Het is in feite een meervoudig stersysteem, bestaande uit een gele superreus (Polaris Aa), een kleinere gele dwerg met bijna anderhalf keer zoveel massa als de zon (Polaris B) en een nog wat lichtere ster (Polaris Ab). En met Polaris Aa is iets bijzonders aan de hand: het is een zogeheten Cepheïde – een stertype dat regelmatig pulseert. Normaal gesproken dan, want Polaris Aa gedraagt zich wispelturig. Uit waarnemingen blijkt dat de pulsperiode van Polaris Aa de vorige eeuw gestaag is toegenomen, terwijl de amplitude afnam. Maar sinds kort neemt de pulsperiode weer af bij een gelijkblijvende amplitude. Nieuw onderzoek door Guillermo Torres van het Harvard & Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) suggereert dat dit gedrag aan begeleider Polaris B te wijten is. De regelmatige helderheidsvariaties van een Cepheïde ontstaan doordat de ster daadwerkelijk opzwelt en weer samentrekt. Om meer te weten te komen over het pulseergedrag van Polaris Aa heeft Torres een inventarisatie gemaakt van ruim 3600 spectra van de ster. Uit de rood- en blauwverschuivingen in het spectrum van Polaris – een direct gevolg van diens pulsaties – kan worden afgeleid hoe vaak en met welke amplitude de ster pulseert. Begin jaren 90 was de amplitude zo klein geworden, dat de pulsaties leken stil te vallen. Maar de tien jaar daarna nam de amplitude juist weer toe en de meest recente waarnemingen laten weer een afname zien. Torres ziet een verband tussen deze onregelmatigheden en het feit dat de begeleidende ster Polaris B eens in de dertig jaar dicht bij Polaris Aa komt. Daarbij zou hij de buitenste lagen van de Cepheïde weleens flink kunnen verstoren. Als dit vermoeden klopt, kan dat ook licht werpen op het gedrag van andere pulserende sterren met vergelijkbare eigenschappen. (EE)
Meer informatie:
→ Polaris is the Closest, Brightest Cepheid Variable. Very Recently, Something Changed (Universe Today)
Nieuw onderzoek met de Webb-ruimtetelescoop wijst erop dat K2-18 b, een exoplaneet die bijna negen keer zoveel massa heeft als de aarde, koolstofhoudende moleculen bevat, waaronder methaan en koolstofdioxide. De ontdekking is een aanvulling op recente studies die suggereren dat K2-18 b een zogeheten hyceaanse planeet kan zijn. ‘Hyceaans’ is afgeleid van de Engelse woorden voor waterstof (hydrogen) en oceaan (oceaan). Planeten van dit type kunnen een waterstofrijke atmosfeer en een met oceaanwater bedekt oppervlak hebben. K2-18 b cirkelt binnen de zogeheten leefbare zone om de koele, 120 lichtjaar verre dwergster K2-18 in het sterrenbeeld Leeuw. Exoplaneten zoals K2-18 b houden het midden tussen de aarde en Neptunus, en worden ook wel ‘sub-Neptunussen’ genoemd. In ons eigen zonnestelsel komen zulke planeten niet voor. De suggestie dat de sub-Neptunus K2-18 b een hyceaanse exoplaneet zou kunnen zijn is intrigerend, omdat sommige astronomen denken dat deze werelden veelbelovende omgevingen zijn om naar aanwijzingen voor buitenaards leven te zoeken. De overvloed aan methaan en koolstofdioxide en het gebrek aan ammoniak ondersteunen de hypothese dat er een oceaan op K2-18B is, gehuld in een atmosfeer die rijk is aan waterstof. De Webb-waarnemingen hebben ook een mogelijke detectie van het molecuul dimethylsulfide opgeleverd, maar die is nog onzeker. Op aarde wordt dimethylsulfide alleen geproduceerd door levende organismen, met name door fytoplankton. Dat K2-18 b zich binnen de leefbare zone van zijn ster bevindt en koolstofhoudende moleculen bevat, betekent niet per se dat de planeet geschikt is voor leven. Van hyceaanse werelden wordt weliswaar voorspeld dat ze oceanen van water hebben, maar het is goed mogelijk dat deze te heet zijn voor leven. (EE)
Meer informatie:
→ Webb Discovers Methane, Carbon Dioxide in Atmosphere of K2-18 b
Elke ochtend en middag, met de regelmaat van een klok, gaat er een trilling door het oppervlak van de maan. Een nieuwe analyse van deze seismische activiteit laat zien dat sommige van deze kleine maanbevingen een bijzondere oorzaak hebben (Journal of Geophysical Research - Planets, 5 september). Bij gebrek aan een isolerende atmosfeer vertoont de maan sterke temperatuurschommelingen, van 120 graden Celsius op het heetst van de dag tot -18°C ’s nachts. Dit zorgt ervoor dat het maanoppervlak afwisselend uitzet en samentrekt, en zogeheten thermische maanbevingen ontstaan. In de jaren 70 plaatsten astronauten van de Apollo 17-missie drie seismometers op de maan die thermische maanbevingen konden meten. De seismometers verzamelden gegevens over een periode van acht maanden, van oktober 1976 tot mei 1977. De gegevens bleven tot voor kort grotendeels onaangeroerd, maar zijn nu opnieuw geanalyseerd met behulp van moderne technieken zoals machine learning. Het onderzoek, onder leiding van Caltech-postdoc Francesco Civilini, laat zien dat de thermische maanbevingen een grote regelmaat vertonen: ze ontstaan rond het middaguur, wanneer de zon haar hoogste stand aan hemel is gepasseerd en het maanoppervlak begint af te koelen. Het machine-learningmodel detecteerde daarnaast echter ook tekenen van seismische activiteit in de ochtend, die er anders uitzagen dan de ‘avondbevingen’. Verrassend genoeg bleken dit echter geen thermische maanbevingen te zijn. De onderzoekers ontdekten dat de ochtendtrillingen afkomstig waren van het onderstel van de Apollo 17 maanlander, een paar honderd meter verderop. Steeds als dit onderstel in de ochtend door de zon wordt opgewarmd, zet het krakend uit en veroorzaakt het kleine trillingen. Voor NASA is het van belang om de seismische activiteit op de maan te kennen, omdat het ruimteagentschap binnen enkele jaren weer astronauten naar de maan wil sturen en een maanbasis wil opzetten. Hoewel de thermische maanbevingen te klein zijn om gevoeld te worden door iemand die op het maanoppervlak staat, geven de nieuwe bevindingen meer inzicht in de thermische samentrekkingen en uitzettingen waar toekomstige maanlanders en apparatuur mee te maken krijgen. Daarnaast bieden de maanbevingen de mogelijkheid om te onderzoeken wat zich onder het oppervlak afspeelt. Seismische golven planten zich door verschillende materialen met verschillende snelheden voort. Onderzoekers kunnen uit seismische informatie dus afleiden welke materialen er in de bodem zitten. (EE)
Meer informatie:
→ New Study Characterizes Regular Moonquakes
Nieuw onderzoek, onder leiding van Stefano Torniamenti van de Universiteit van Padua (Italië), wijst op het bestaan van meerdere zwarte gaten in de Hyaden – de dichtstbijzijnde open sterrenhoop. Indien bevestigd, zouden deze zwarte gaten de meest nabije zijn die ooit zijn opgespoord (Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, september 2023). Bij hun onderzoek maakte het team van astrofysici gebruik van simulaties die de bewegingen en evolutie van alle sterren in de Hyaden – die zich op een afstand van ongeveer 150 lichtjaar bevinden – nalopen, om zo hun huidige toestand te reproduceren. Open sterrenhopen zijn losse verzamelingen van honderden sterren die bepaalde eigenschappen gemeen hebben, zoals hun leeftijd en chemische kenmerken. De simulatieresultaten werden vergeleken met de werkelijke posities en snelheden van de sterren in de Hyaden, die nauwkeurig bekend zijn dankzij metingen van de Europese Gaia-satelliet. De simulaties blijken de massa en omvang van de Hyaden alleen te kunnen reproduceren als er nu of in het recente verleden enkele zwarte gaten in het centrum van de sterrenhoop aanwezig zijn (geweest). De waargenomen eigenschappen van de Hyaden worden het best gereproduceerd door simulaties met twee of drie nog aanwezige zwarte gaten. Maar ook simulaties waarin alle zwarte gaten minder dan 150 miljoen jaar geleden zijn uitgestoten laten nog een goede overeenkomst zien, omdat de sporen van een voormalige populatie van zwarte gaten in de sterrenhoop niet zo snel worden uitgewist. De resultaten geven aan dat de zwarte gaten die in de Hyaden zijn ontstaan zich nog steeds in de cluster bevinden, of daar heel dicht bij. Het zouden dan de dichtstbijzijnde zwarte gaten zijn. Een andere recent ontdekte kandidaat, zwart gat BH1, is ruim 1500 lichtjaar van ons verwijderd. (EE)
Meer informatie:
→ Study hints at the existence of the closest black holes to Earth in the Hyades star cluster
Astronomen van de Universiteit van Leicester (VK) hebben, met de behulp van de röntgensatelliet Swift, een zonachtige ster in een relatief nabij sterrenstelsel ontdekt die geleidelijk wordt ‘opgevreten’ door een zwart gat (Nature Astronomy, 7 september). De astronomen werden op de ster geattendeerd door een heldere röntgenflits die uit het centrum van het ongeveer 500 miljoen lichtjaar verre sterrenstelsel 2MASX J02301709+2836050 bleek te komen. Verdere waarnemingen met Swift lieten zien dat de röntgenflits, die de aanduiding Swift J0230 heeft gekregen, vervolgens niet simpelweg uitdoofde, zoals verwacht, maar zeven tot tien dagen aanhield en toen abrupt ophield. Dit proces herhaalde zich vervolgens om de 25 dagen. Op basis van computermodellen komen de wetenschappers tot de conclusie dat de uitbarstingen van Swift J0230 worden veroorzaakt door een ster ter grootte van onze zon, die in een elliptische baan om een zwart gat in het centrum van 2MASX J02301709+2836050 draait. Steeds als de ster in de buurt van het zwarte gat komt, wordt ongeveer drie aardmassa’s aan materiaal aan zijn atmosfeer onttrokken. Daarbij wordt de materie verhit tot een temperatuur van ongeveer twee miljoen graden en komt een enorme hoeveelheid röntgenstraling vrij. De astronomen schatten dat het zwarte gat ongeveer 10.000 tot 100.000 keer de massa van onze zon heeft, wat vrij weinig is voor de superzware zwarte gaten zoals die doorgaans in de centra van sterrenstelsels worden aangetroffen. De massa van het zwarte gat in het centrum van ons eigen Melkwegstelsel bedraagt ongeveer vier miljoen zonsmassa’s en in de meeste andere stelsels zijn zwarte gaten van 100 miljoen zonsmassa’s en meer te vinden. (EE)
Meer informatie:
→ Ravenous black hole consumes three Earths’-worth of star every time it passes
Met behulp van de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) hebben astronomen het magnetische veld gedetecteerd van een sterrenstelsel dat zo ver weg staat, dat zijn licht er meer dan 11 miljard jaar over heeft gedaan om ons te bereiken. Het resultaat geeft astronomen belangrijke aanwijzingen over hoe de magnetische velden van sterrenstelsels zoals onze eigen Melkweg zijn ontstaan (Nature, 6 september). Veel objecten in het heelal hebben magnetische velden, of het nu planeten, sterren of sterrenstelsels zijn. Maar astronomen weten eigenlijk heel weinig over hoe deze velden, die van fundamenteel belang zijn voor de groei van sterrenstelsels, ontstaan. Met name over de magnetische velden van sterrenstelsels in het vroege heelal is weinig bekend. Met ALMA heeft een team onder leiding van James Geach, hoogleraar astrofysica aan de Universiteit van Hertfordshire (VK), nu een volledig ontwikkeld magnetisch veld ontdekt in het ver weg gelegen sterrenstelsel 9io9. Het veld is ongeveer duizend keer zwakker dan het magnetische veld van de aarde, maar strekt zich uit over meer dan 16.000 lichtjaar. De waarneming van een volledig ontwikkeld magnetisch veld zo vroeg in de geschiedenis van het heelal geeft aan dat magnetische velden die hele sterrenstelsels omspannen zich al beginnen te vormen terwijl de stelsels zelf nog in de groei zijn. Het team denkt dat de hevige stervorming die zich in het vroege heelal heeft afgespeeld de ontwikkeling van magnetische velden velden in een stroomversnelling kan hebben gebracht. Op hun beurt kunnen deze velden weer invloed hebben gehad op latere generaties van sterren. (EE)
Meer informatie:
→ Volledig persbericht
Een onderzoeksteam onder leiding van astronoom Brent Tully van de Universiteit van Hawaï heeft op 820 miljoen lichtjaar van de aarde een enorme bubbel van sterrenstelsels ontdekt. De kolossale structuur heeft de Hawaïaanse naam Hoʻoleilana gekregen (The Astrophysical Journal, 5 september). Volgens de oerknaltheorie was het heelal gedurende zijn eerste 400.000 jaar een heksenketel van heet plasma, vergelijkbaar met het inwendige van de zon. In een plasma zijn de elektronen gescheiden van de atoomkernen. Tijdens deze periode begonnen gebieden met een iets hogere dichtheid in te storten onder invloed van de zwaartekracht, terwijl de intense straling van het plasma de materie juist uit elkaar probeerde te drijven. Door deze strijd tussen zwaartekracht en straling begon het plasma te oscilleren, oftewel rimpelen, en uit te dijen. De afmetingen van de grootste rimpelingen in het vroege heelal – 500 miljoen lichtjaar – waren gelijk aan de afstand die een geluidsgolf kon afleggen en werden bepaald door de geluidssnelheid in het plasma. Aan hun ‘groei’ kwam een einde toen het heelal afkoelde en ophield een plasma te zijn. Daarbij bleven enorme driedimensionale fluctuaties in de dichtheid van de kosmische materie achter: de zogeheten baryonische akoestische oscillaties. Op de plekken waar de dichtheid het grootst was, vormden zich grote aantallen sterrenstelsels in enorme bolvormige structuren, zoals Hoʻoleilana. De astronomen lokaliseerden de bubbel met behulp van gegevens van Cosmicflows-4 – de grootste compilatie van nauwkeurige afstanden van sterrenstelsels tot nu toe, die Tully in het najaar van 2022 heeft gepubliceerd. Ze ontdekten daarbij dat het bestaan van Hoʻoleilana eigenlijk al was opgemerkt in een onderzoeksartikel uit 2016, maar toen was nog niet duidelijk hoe groot deze structuur is. Met behulp van de Cosmicflows-4-catalogus kon Tully’s team de volledige bolvormige schil van sterrenstelsels in kaart brengen, het centrum ervan aanwijzen en aantonen dat de dichtheid van sterrenstelsels vanuit dat centrum in alle richtingen toeneemt. Hoʻoleilana omvat diverse beroemde structuren die eerder al door astronomen waren ontdekt, zoals de Grote Muur en de Boötes-leegte. In het centrum ervan bevindt zich de Boötes Supercluster. (EE)
Meer informatie:
→ Vast bubble of galaxies discovered, given Hawaiian name
Op beelden van de Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) van NASA is een nieuwe krater op het maanoppervlak ontdekt. Waarschijnlijk is de krater veroorzaakt door de Russische maanlander Loena 25, die op 19 augustus jl. neerstortte op de maan. NASA heeft de LRO op 22 augustus opdracht gegeven om foto’s te maken van het gebied waar de Loena volgens informatie van het Russische ruimteagentschap Roscosmos zo ongeveer terecht moest zijn gekomen. De nieuwe opnamen zijn vervolgens vergeleken met de meest recente foto van vóór de inslag. De verse krater is ongeveer tien meter breed en ligt op de steile binnenrand van een al bekende oudere krater, op ongeveer 400 kilometer van de beoogde landingsplek van de Loena 25. (EE)
Meer informatie:
→ NASA’s LRO Observes Crater Likely from Luna 25 Impact
De Webb-ruimtetelescoop heeft nieuwe details ontdekt in een van de beroemdste supernova’s: SN 1987A. SN 1987A bevindt zich op 168.000 lichtjaar afstand in de Grote Magelhaense Wolk en is sinds zijn ontdekking in februari 1987 al bijna veertig jaar het doelwit van intensieve waarnemingen op golflengten variërend van radio- tot gammastraling.Op de nieuwe Webb-opname is een centrale structuur te zien in de vorm van een sleutelgat. Dit centrum zit vol met klonterig gas en stof dat door de supernova-explosie is uitgestoten. Het stof ter plekke is zo dicht dat zelfs het nabij-infrarode licht dat Webb kan detecteren er niet doorheen kan dringen, waardoor het donkere ‘gat’ in het sleutelgat is ontstaan. Het binnenste sleutelgat is omgeven door een heldere ring, die een gordel vormt om het middel dat twee zwakke armen van zandlopervormige buitenringen met elkaar verbindt. Deze equatoriale ring, die bestaat uit materiaal dat al tienduizenden jaren vóór de supernova-explosie werd uitgestoten, vertoont heldere hete plekken die ontstonden toen de schokgolf van de supernova op de ring botste. Nu zijn er zelfs buiten de ring van die plekken te vinden, met diffuus licht eromheen. Dit zijn de plekken waar de schokken van de supernova verder naar buiten gelegen materiaal hebben geraakt. Hoewel deze structuren in meer of mindere mate al door andere telescopen waren waargenomen, heeft Webb nu een nieuw detail in dit supernova-restant opgespoord: twee kleine sikkelvormige structuren. Deze sikkels zouden deel uitmaken van de buitenste gaslagen die door de supernova-explosie naar buiten zijn geschoten. Hun helderheid kan een indicatie zijn van ‘randverheldering’ – een optisch fenomeen dat optreedt als je het uitdijende materiaal in drie dimensies bekijkt. Anders gezegd: door de ruimtelijke hoek waaronder we deze structuren zien lijkt het alsof er meer materiaal in de beide sikkels zit dan in werkelijkheid het geval is. Ondanks de decennia van onderzoek sinds de ontdekking van de supernova, resteren er nog steeds een aantal raadsels, met name rondom de neutronenster die in de nasleep van de supernova-explosie gevormd zou moeten zijn. Daarom zal Webb de supernova blijven observeren. (EE)
Met een opmerkelijke waarnemingscampagne waarbij twaalf telescopen op de grond en in de ruimte betrokken waren, hebben astronomen het mysterieuze gedrag blootgelegd van een pulsar – een supersnel ronddraaiende dode ster. Van dit object is bekend dat het bijna doorlopend wisselt tussen twee helderheidstoestanden. Ontdekt is nu dat de eigenaardige omschakelingen worden veroorzaakt door plotselinge kortstondige uitstoten van materie vanuit de pulsar (Astronomy & Astrophysics, 30 augustus). Een pulsar is een snel roterende, magnetische, dode ster die een bundel elektromagnetische straling de ruimte in zendt. Tijdens het draaien zwiept deze bundel in het rond, net als de lichtbundel van een vuurtoren. Steeds wanneer zo’n bundel kortstondig onze kant op is gericht, kan hij door astronomen worden gedetecteerd. Hierdoor lijkt het alsof de ster pulseert. Pulsar J1023+0038 is een speciaal soort pulsar die bizar gedrag vertoont. Hij bevindt zich op ongeveer 4500 lichtjaar afstand in het sterrenbeeld Sextant en draait om een andere ster. De afgelopen tien jaar heeft de pulsar actief materie aan zijn begeleider onttrokken. Deze materie hoopt zich op in een schijf rond de pulsar, van waaruit zij langzaam naar deze toe valt. Vanaf het moment dat de opeenhoping van materie op gang kwam, verdween de rondzwiepende bundel bijna helemaal en begon de pulsar steeds tussen twee modes te switchen. In de ene modus zendt de pulsar heldere röntgenstraling, ultraviolet en zichtbaar licht uit, terwijl hij in de andere modus juist meer radiogolven uitzendt. De pulsar kan enkele seconden of minuten in elke modus blijven en dan binnen enkele seconden omschakelen naar de andere modus. Astronomen hadden tot nu toe geen verklaring voor dit raadselachtige gedrag. Maar aan de hand van waarnemingen die in juni 2021 zijn verricht, hebben ze nu ontdekt dat de omschakelingen het gevolg zijn van een ingewikkeld samenspel tussen de pulsarwind – een stroom van energierijke deeltjes die van de pulsar ‘wegwaait’ – en materie die naar de pulsar toe stroomt. In eerste instantie wordt de materie die naar de pulsar toe stroomt uitgestoten in een smalle bundel die loodrecht op de schijf rond de pulsar staat. Daarbij hoopt deze materie zich geleidelijk steeds dichter bij de pulsar op, waardoor zijn uiteindelijk in botsing komt met de deeltjeswind van de pulsar. Als gevolg daarvan wordt de materie heel heet en een bron van energierijke straling. Uiteindelijk worden de klodders hete materie door de rondzwiepende bundel van de pulsar weggeblazen, waardoor de schijf rond de pulsar afkoelt en minder intens straalt, waarna de cyclus van voren af kan beginnen. (EE)
Meer informatie:
→ Volledig persbericht
Kleine plasmajets die met snelheden van een paar honderd kilometer per uur vanuit de corona van de zon de ruimte in razen, zouden weleens de lang gezochte bron van de zonnewind kunnen zijn. Een onderzoeksteam onder leiding van het Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung in Göttingen (Duitsland) heeft namelijk een groot aantal van die kleine jets ontdekt op hoge-resolutieopnamen van een zogeheten coronaal gat, die de Europese ruimtesonde Solar Orbiter heeft gemaakt (Science, 24 augustus). Aangenomen wordt dat coronale gaten het brongebied zijn van de zonnewind: een stroom van geladen deeltjes, zoals protonen en elektronen, die de zon met supersonische snelheden van meer dan 500 kilometer per seconde de ruimte in spuwt. Op beelden van de zonnecorona in ultraviolet licht vertonen deze ‘gaten’ zich als donkere gebieden. Daar buigen de veldlijnen van het magnetische veld van de zon niet in een lus terug naar de zon, maar strekken ze zich uit tot in de interplanetaire ruimte. De talrijke opnamen van Solar Orbiter die het onderzoeksteam nu heeft geanalyseerd geven een ongekend detailrijk beeld van zo’n coronaal gat. Op het moment dat de opnamen op 30 maart 2022 werden gemaakt, had de Solar Orbiter in zijn sterk elliptische baan zijn kleinste afstand tot de zon bereikt. Van een afstand van slechts ongeveer 50 miljoen kilometer kon de ruimtesonde een coronaal gat in de buurt van de zuidpool van de zon ongeveer een half uur lang onder de loep nemen. Op de beelden is een groot aantal kleine jets (straalstromen) van plasma te zien die zich met snelheden van een paar honderd kilometer per seconde van de zon verwijderen. Ze zijn enkele honderden kilometers breed, langwerpig of Y-vormig en hebben een vrij korte levensduur: ze verdwijnen na ongeveer twintig tot honderd seconden. De energie die elke afzonderlijke jet meevoert is relatief gering: ongeveer een biljoenste van de energie die vrijkomt bij de hevigste zonnevlammen die onze zon produceert. De onderzoekers hebben ze daarom ‘picovlammen’ genoemd. Tezamen leveren deze picovlammen een groot deel van de energie die nodig is om de deeltjes van de zonnewind met supersonische snelheid de ruimte in te schieten. Van oudsher werd aangenomen dat de zonnewind een homogene deeltjesstroom is die alleen geleidelijke fluctuaties vertoont. De nieuwe onderzoeksresultaten trekken dit beeld in twijfel. Zoals de waarnemingen van Solar Orbiter nu hebben laten zien, lijkt de zonnewind te ontstaan in de vorm van vele kleine jets van uiteenlopende afmetingen – vergelijkbaar met hoe de meeste rivieren hun bestaan beginnen als talrijke kreekjes die vanaf de bergen omlaag stromen. (EE)
Meer informatie:
→ Tiny plasma jets power the solar wind
Met behulp van de Very Large Telescope (VLT) van de Europese Zuidelijke Sterrenwacht hebben sterrenkundigen een grote donkere vlek waargenomen in de atmosfeer van Neptunus, met daarnaast een onvermoede kleinere heldere vlek. Het is voor het eerst dat er een donkere vlek op de planeet is waargenomen met een telescoop op aarde. Deze nu en dan verschijnende structuren in de blauwe atmosfeer van Neptunus stellen astronomen voor een raadsel, maar de nieuwe resultaten geven meer inzicht in hun aard en oorsprong (Nature Astronomy, 24 augustus). In de atmosferen van reuzenplaneten zijn vaak grote vlekken te zien, met de Grote Rode Vlek van Jupiter als bekendste voorbeeld. Op Neptunus werd in 1989 voor het eerst een donkere vlek waargenomen door NASA-ruimtesonde Voyager 2, maar die verdween een paar jaar later weer. ‘Sinds die eerste ontdekking heb ik me altijd afgevraagd wat deze kortstondige en ongrijpbare donkere kenmerken nu eigenlijk zijn,’ aldus Patrick Irwin, professor aan de Universiteit van Oxford (VK) en hoofdonderzoeker van de studie die vandaag is gepubliceerd. Irwin en zijn team hebben gegevens van ESO’s VLT gebruikt om uit te sluiten dat donkere vlekken worden veroorzaakt door een ‘opklaring’ in het wolkendek. De nieuwe waarnemingen geven aan dat ze in plaats daarvan waarschijnlijk het gevolg zijn van een diepe, donker wordende laag van aerosolen onder de meest in het oog springende damplaag, waar vermenging van ijs en damp plaatsvindt. Het was niet eenvoudig om tot deze conclusie te komen, omdat er lang niet altijd donkere vlekken te zien zijn in de atmosfeer van Neptunus en astronomen nooit eerder de kans kregen om ze gedetailleerd te onderzoeken. Daar kwam pas verandering in toen de Hubble-ruimtetelescoop diverse donkere vlekken in de atmosfeer van Neptunus had ontdekt, waaronder een op het noordelijk halfrond van de planeet, die in 2018 voor het eerst werd opgemerkt. Met behulp van de Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) van de VLT is het de onderzoekers nu gelukt om het door Neptunus en diens donkere vlek weerkaatste zonlicht op te splitsen in hun samenstellende kleuren oftewel golflengten. Omdat je op verschillende golflengten in feite verschillende diepten in de atmosfeer van Neptunus ‘aftast’, konden de astronomen met behulp van dit spectrum nauwkeuriger bepalen op welke hoogte de donkere vlek zich in de atmosfeer van de planeet bevindt. Het spectrum gaf ook informatie over de chemische samenstelling van de verschillende lagen van de atmosfeer, wat weer aanwijzingen opleverde over waarom de vlek donker leek. De waarnemingen leverden ook een verrassing op. Al doende ontdekten de astronomen een diepe, heldere wolk die nog nooit eerder was opgemerkt – zelfs niet vanuit de ruimte. De VLT-gegevens laten zien dat de nieuwe ‘diepe heldere wolk’ zich op hetzelfde niveau in de atmosfeer bevond als de donkere hoofdvlek. Dit betekent dat hij compleet verschilt van de hoge ‘begeleidende’ wolken van methaan-ijs die eerder zijn waargenomen. (EE)
Meer informatie:
→ Volledig persbericht
Onderzoek door astronomen van de Universiteit van Kansas (VS), uitgevoerd met de Webb-ruimtetelescoop, laat zien dat actieve galactische kernen (AGN’s) – superzware zwarte gaten die snel in omvang toenemen door materie uit hun omgeving op te slokken – zeldzamer zijn dan vooraf was ingeschat. Het onderzoek, onder leiding van assistent-hoogleraar natuur- en sterrenkunde Allison Kirkpatrick, richtte zich op een bekend hemelgebied tussen de sterrenbeelden Grote Beer en Ossenhoeder, dat al vaak met minder geavanceerde ruimtetelescopen is onderzocht. Hoewel elk volgroeid sterrenstelsel een superzwaar zwart gat in zijn centrum heeft, zijn lang niet al die kolossen actief. Net als veel van haar collega’s verwachtte Kirkpatrick dat het onderzoek met Webb veel meer AGN’s zou opleveren dan een eerder onderzoek met de Spitzer-ruimtetelescoop. Er werden echter maar weinig extra AGN’s ontdekt. Volgens de onderzoekers wijst dat erop dat superzware zwarte gaten door de bank genomen minder snel ‘groeien’ dan werd aangenomen. De ontdekking geeft een andere kijk op de invloed die superzware zwarte gaten uitoefenen op de sterrenstelsels waar ze deel van uitmaken. Het nieuwe onderzoek suggereert dat deze kolossen minder snel groeien en hun moederstelsels waarschijnlijk niet significant beïnvloeden. Een andere verrassende uitkomst is het gebrek aan stof in deze sterrenstelsels. Doorgaans bevatten de zwaarste sterrenstelsels een overvloed aan stof, omdat ze in hoog tempo nieuwe sterren vormen. Astronomen namen aan dat ook sterrenstelsels met een kleinere massa veel stof bevatten, maar blijkbaar is dat niet het geval. Volgens Kirkpatrick moet ons begrip van hoe sterrenstelsels zoals ons Melkwegstelsel groeien daarom worden bijgesteld. Een belangrijke vraag is bijvoorbeeld of ook het Melkwegstelsel een AGN-fase heeft doorgemaakt. Als de meeste vergelijkbare sterrenstelsels geen waarneembare AGN bevatten, zou dat weleens kunnen betekenen dat het nogal tamme superzware zwarte gat in het Melkwegcentrum nooit actiever is geweest dan nu. Het nieuwe resultaat is, in afwachting van een formele peer-reviewed publicatie in The Astrophysical Journal, op 22 augustus jl. beschikbaar gemaakt op de preprint-site arXiv. (EE)
Meer informatie:
→ James Webb Space Telescope Survey Reveals Fewer Supermassive Black Holes Than Presumed
Een team wetenschappers uit Argentinië en Spanje heeft voor het eerst observationele aanwijzingen gevonden dat een klasse van jonge, lichte sterren – zogeheten T Tauri-sterren – gammastraling kunnen uitzenden (Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 23 augustus). Zeer energierijke straling uit het heelal, zoals gammastraling, is vanaf de aarde niet gemakkelijk waarneembaar. De Fermi-ruimtetelescoop van NASA helpt dit probleem op te lossen door het heelal op gamma-golflengten te observeren. Sinds zijn lancering in 2008 speurt Fermi continu de hemel af, maar ongeveer dertig procent van alle bronnen van gammastraling die hij heeft ontdekt is nog niet geïdentificeerd. Een team onder leiding van promovenda Agostina Filócomo heeft enkele van deze mysterieuze bronnen nu onder de loep genomen. Om de oorzaak van deze uitbarstingen van gammastraling te achterhalen, besloten de astronomen naar objecten te kijken die bekendstaan als ’T Tauri-sterren’. Dat zijn jonge sterren die omgeven zijn door een schijf van gas en stof, waarin zich planeten zouden kunnen vormen. T Tauri-sterren staan bekend om hun helderheidsfluctuaties en worden doorgaans in de omgeving van actieve stervormingsgebieden aangetroffen. Het team merkte op dat drie onbekende uitbarstingen van gammastraling die op verschillende tijdstippen werden waargenomen, afkomstig waren uit het deel van de hemel waar zich het jonge stervormingsgebied NGC 2071 bevindt. Van minstens 58 sterren die te boek staan als T Tauri-sterren is bekend dat ze zich hier aan het vormen zijn. Er bevinden zich verder geen andere objecten in dit gebied die een bron van gammastraling kunnen zijn. Een mogelijke verklaring is dat de sporadisch waargenomen gammastraling die hiervandaan komt afkomstig is van T Tauri-sterren die zogeheten ‘megavlammen’ produceren – sterke uitbarstingen van elektromagnetische straling die teren op de magnetische energie die in de atmosferen van deze sterren is opgeslagen. Megavlammen zijn veel krachtiger dan de ‘vlammen’ die onze zon produceert en duren enkele uren. Volgens Filócomo en haar collega’s zou dit heel goed de verklaring kunnen zijn voor diverse, tot nu toe onbekende bronnen van gammastraling. (EE)
Meer informatie:
→ First observational evidence of gamma-ray emission in young Sun-like star
Astronomen hebben een grondige forensische studie gemaakt van een ster die uit elkaar werd gereten toen hij zich te dicht bij een reusachtig zwart gat waagde. De röntgensatellieten Chandra (NASA) en XMM-Newton (ESA) hebben de hoeveelheid stikstof en koolstof in de buurt het zwarte gat onderzocht. Aangenomen wordt dat deze elementen in de ster zijn ontstaan voordat deze aan flarden werd getrokken (Astrophysical Journal Letters, 20 augustus). Astronomen hebben de afgelopen jaren tal van voorbeelden ontdekt van zulke ‘tidal disruption events’ oftewel TDE’s. Bij zo’n gebeurtenis wordt een ster letterlijk gesloopt door de zwaartekracht van een zwaar zwart gat. De door het zwarte gat aangetrokken stermaterie wordt daarbij dermate heet, dat zij een bron van zichtbaar licht, uv-straling en röntgenstraling wordt. De nu onderzochte TDE, met de aanduiding ASASSN-14li, speelde zich af in november 2014 en was op het moment van de ontdekking de dichtstbijzijnde TDE in jaren. Door zijn betrekkelijk ‘geringe’ afstand van 290 miljoen lichtjaar heeft de gebeurtenis veel informatie opgeleverd over de verwoeste ster. De relatieve hoeveelheden stikstof en koolstof die astronomen hebben ontdekt, wijzen erop dat het materiaal afkomstig is uit het inwendige van een ster die ongeveer drie keer zo zwaar was als de zon. Daarmee is de ster die centraal stond in ASASSN-14li een van de zwaarste, en misschien wel de allerzwaarste, die astronomen gesloopt hebben zien worden door een zwart gat. Tot aan de nu gepubliceerde onderzoeksresultaten was het nog denkbaar dat de elementen die op röntgengolflengten werden waargenomen afkomstig waren van gas dat vrijkwam bij eerdere uitbarstingen van het superzware zwarte gat. Maar het lijkt er nu toch echt op dat ze afkomstig zijn van één enkele ster. (EE)
Meer informatie:
→ A Giant Black Hole Destroys a Massive Star
De X-Ray Imaging and Spectroscopy Mission (XRISM), die de meest energierijke objecten en verschijnselen in het heelal zal observeren, is klaar voor zijn lancering op zaterdag 26 augustus a.s. XRISM is een samenwerkingsproject van het Japanse ruimteagentschap JAXA en NASA. Maar ook het Europese ruimteagentschap ESA draagt een steentje bij. In ruil voor het leveren van hardware en wetenschappelijk advies krijgt ESA acht procent van de beschikbare waarneemtijd van XRISM. Als tegenprestatie mogen Europese wetenschappers voorstellen indienen voor hemelobjecten die op röntgengolflengten kunnen worden waargenomen. Röntgenstraling komt vrij bij de meest energierijke explosies en heetste plekken in het heelal. Dit geldt ook voor het superhete gas rond de grootste ‘bouwstenen’ van het heelal: de clusters van sterrenstelsels. JAXA heeft XRISM ontworpen om röntgenstraling van dit gas te detecteren, zodat astronomen de totale massa van deze systemen kunnen meten. Dit zal informatie opleveren over de vorming en evolutie van het heelal. De waarnemingen van de clusters zullen ook inzicht geven in de vorming en verspreiding van chemische elementen. Het hete clustergas is een overblijfsel van de geboorte en dood van opeenvolgende generaties van sterren. Door de röntgenstraling te bestuderen die dit gas uitzendt, zal XRISM in kaart brengen welke ‘metalen’ (elementen zwaarder dan waterstof en helium) het bevat en hoe het heelal hiermee verrijkt is geraakt. Ook zal XRISM afzonderlijke objecten die röntgenstraling uitzenden onder de loep nemen. Het gaat daarbij onder meer om uiterst compacte objecten zoals de actieve superzware zwarte gaten die zich in de centra van sommige sterrenstelsels bevinden. Dit moet wetenschappers helpen begrijpen hoe deze objecten de omringende ruimtetijd vervormen en in welke mate ze hun moederstelsels beïnvloeden via de ‘winden’ van deeltjes zij met bijna de snelheid van het licht uitstoten. De lancering van XRISM is, in het Japans en Engels, te volgen via het YouTube-kanaal van JAXA. [Update: de lancering is voor de derde keer uitgesteld; de volgende poging staat gepland voor 7 september. (EE)]
Meer informatie:
→ Next major X-ray mission set to launch on Saturday
