In 2018 ontdekte een team van astronomen, onder leiding van Pieter van Dokkum van de Yale-universiteit, een klein diffuus sterrenstelsel dat absurd weinig donkere materie scheen te bevatten. Andere onderzoekers konden dat maar moeilijk geloven, maar de ontdekking lijkt vooralsnog stand te houden. Donkere materie neemt het overgrote deel van alle materie in het heelal voor haar rekening. Ook sterrenstelsels lijken voor het overgrote deel uit dit raadselachtige spul te bestaan. Dat is maar goed ook, want zonder de aantrekkende werking van donkere materie zouden ze vermoedelijk nooit zijn ontstaan. Het is dus niet zo vreemd dat de ontdekking van een sterrenstelsel zónder donkere materie de wenkbrauwen van veel astronomen deed fronsen. Het bijzondere sterrenstelsel dat Van Dokkum en collega’s in 2018 heeft ontdekt wordt NGC 1052-DF2 of kortweg DF2 genoemd. Toen het werd opgespoord, bestond er nog veel onzekerheid over zijn afstand. Dat was extra vervelend, omdat de schatting van de hoeveelheid donkere materie in het stelsel afhangt van hoe ver het van ons verwijderd is. Als het dichterbij zou zijn dan gedacht, zou het nog wel eens mee kunnen vallen met dat tekort aan donkere materie. Nieuwe waarnemingen met de Hubble-ruimtetelescoop, door teamlid Zili Shen van de Yale-universiteit, hebben nu echter laten zien dat DF2 eerder verder weg staat dan dichterbij. Zijn afstand wordt nu geschat op 72 miljoen lichtjaar in plaats van 65 miljoen lichtjaar, zoals eerder was aangenomen. Het lijkt er dus echt op dat DF2 vrijwel geen donkere materie bevat, net als zijn soortgenoot DF4, die eerder al met de Hubble-ruimtetelescoop is bekeken. Van DF4 bestaat het vermoeden dat dit stelsel bijna al zijn donkere materie is kwijtgeraakt onder invloed van het naburige, veel grotere, sterrenstelsel NGC 1052. Maar voor DF2 gaat deze verklaring niet op: dat is miljoenen lichtjaren van het tweetal verwijderd. Een allesomvattende verklaring voor het tekort aan donkere materie in beide stelsels ontbreekt dus nog. Het paradoxale van de ontdekking van DF2 en DF4 is dat zij het bestaan van donkere materie juist bevestigen. ‘Als een sterrenstelsel geen donkere materie heeft, en andere, vergelijkbare stelsels juist wel, betekent dit dat donkere materie echt bestaat – het is geen illusie,’ aldus Van Dokkum. (EE)
Meer informatie:
→ Mystery of Galaxy’s Missing Dark Matter Deepens
De relatie tussen sterren en de hen omringende planeten lijkt nog complexer te zijn dan al werd vermoed. Dat is de conclusie van een nieuw onderzoek van tienduizenden sterren met behulp van NASA’s röntgensatelliet Chandra. Bij het onderzoek is gekeken naar de impact die krachtige uitbarstingen van jonge sterren kunnen hebben op de planeten die om hen heen cirkelen. Ook onze aarde is, miljarden jaren geleden, door zulke uitbarstingen (van de toen nog jonge zon) geteisterd. Bij het onderzoek, onder leiding van Kostantin Getman van Pennsylvania State University (VS), hebben astronomen Chandra-gegevens geanalyseerd van meer dan 24.000 sterren, verspreid over veertig verschillende stervormingsgebieden. Daarbij hebben ze meer dan duizend sterren opgespoord die zogeheten supervlammen of zelfs megavlammen produceren. Dat zijn uitbarstingen die respectievelijk honderdduizend tot tien miljoen keer zo krachtig zijn als de krachtigste zonnevlam die onze zon in het recente verleden heeft geproduceerd. De krachtige opvlammingen zijn in alle onderzochte stervormingsgebieden en bij sterren van uiteenlopende massa’s waargenomen. Uit de Chandra-gegevens blijkt dat elke jonge ster meerdere supervlammen per week produceert en ongeveer twee megavlammen per jaar. De onderzochte sterren zijn allemaal jonger dan vijf miljoen jaar. Ter vergelijking: onze zon bestaat al 4,5 miljard jaar. Astronomen vermoeden dat de krachtige uitbarstingen gunstig kunnen zijn voor het planeetvormingsproces. Ze verdrijven het gas en stof uit de omgeving van de ster en stimuleren daarmee het ontstaan van rotsachtig materiaal dat cruciaal is voor de vorming van planeten. Anderzijds kunnen de super- en megavlammen reeds gevormde planeten met zo veel krachtige straling bestoken, dat ze hun eventuele atmosferen kwijtraken. (EE)
Meer informatie:
→ The Give and Take of Mega-Flares From Stars
Een internationaal team van onderzoekers met daarbij Alex de Koter (Universiteit van Amsterdam en KU Leuven) heeft het mysterie opgelost rond de plotseling zwakker schijnende ster Betelgeuze. Deze grote ster in het sterrenbeeld Orion werd eind 2019 opeens donkerder en lichtte in maart 2020 weer op. De oorzaak blijkt een enorme stofsluier die de ster overschaduwde en dus niet een ophanden zijnde supernova. De onderzoekers publiceren hun bevindingen donderdag in het vakblad Nature. Betelgeuze is een rode superreus die bijna 20 keer zo zwaar is als de zon en een bijna 1200 keer grotere straal heeft. De meeste rode superreuzen exploderen op enig moment als supernova. Voorafgaand aan zo’n explosie kan de ster minder fel gaan schijnen. Mede-onderzoeker en expert op het gebied van zeer grote sterren Alex de Koter: ‘Dus toen Betelgeuze zoveel lichtzwakker werd, hielden we ons hart vast.’ De onderzoekers gebruikten de Very Large Telescope van de Europese Zuidelijke Sterrenwacht in Chili en maakten opnamen in december 2019, januari 2020 en maart 2020. ‘Voor deze ene keer zagen we het uiterlijk van een ster eens op een tijdschaal van enkele weken veranderen’, zegt onderzoeksleider Miguel Montargès (Observatoire de Paris en KU Leuven). Op basis van de telescoopbeelden en de bestaande kennis over Betelgeuze gaan de onderzoekers ervan uit dat de ster eerst een grote gasbel uitstootte. Daarna koelde een deel van het steroppervlak af. Dat zorgde ervoor dat de gasbel condenseerde tot een wolk met vaste silicaatdeeltjes. En die stofwolk overschaduwde de ster vervolgens als een soort stofsluier. De Koter: ‘Zo'n stofwolk ontstaat waarschijnlijk eens in de 5 à 10 jaar, maar dat er een precies voor de ster zit, gebeurt hoogstens eens per eeuw. Zeldzaam dus, maar het is geen vooraankondiging van het einde van de ster. Natuurlijk blijven we Betelgeuze en andere rode superreuzen nauwgezet volgen, want je weet maar nooit.’
Meer informatie:
→ Oorspronkelijk persbericht
De draaiing van de centrale balk van ons Melkwegstelsel, die uit miljarden opeengehoopte sterren bestaat, is sinds zijn ontstaan met ongeveer een kwart vertraagd. Deze afremming werd al dertig jaar geleden voorspeld, en is nu voor het eerst ook gemeten. De meting, verricht door een team van Britse onderzoekers, is gebaseerd op gegevens van de Europese astrometrische satelliet Gaia. Bij hun onderzoek hebben de astronomen de Gaia-gegevens geanalyseerd van de zogeheten Hercules-stroom – een grote opeenhoping van sterren die in hetzelfde tempo om het Melkwegcentrum draait als de centrale balk. Deze sterren zijn in de greep van de zwaartekracht van de draaiende balk. Als de draaiing van de balk afneemt, zouden de sterren zich naar verwachting verder naar buiten verplaatsen, zodat hun omlooptijden synchroon blijven lopen met de rotatietijd van de balk. De Britse astronomen hebben ontdekt dat de sterren in de Hercules-stroom een specifieke chemische vingerafdruk vertonen. Ze bevatten relatief veel elementen zwaarder dan helium, wat bewijst dat ze zich oorspronkelijk dichter bij het Melkwegcentrum hebben bevonden, waar de sterren tien keer zoveel zware elementen bevatten als die elders in het Melkwegstelsel. Uit dit gegeven leiden astronomen af dat de balk, die biljoenen zonsmassa’s aan materie bevat, sinds zijn ontstaan minstens 24 procent langzamer is gaan draaien. De oorzaak zou volgens hen liggen bij afremmende werking van de donkere materie in de halo (het buitenste omhulsel) van ons Melkwegstelsel. (EE)
Meer informatie:
→ Dark matter is slowing the spin of the Milky Way’s galactic bar
Door de bewegingen van sterrenstelsels in reusachtige filamenten die het kosmische web met elkaar verbinden in kaart te brengen, hebben astronomen van het Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP), in samenwerking met wetenschappers in China en Estland, ontdekt dat deze lange stromen van sterrenstelsels op schalen van honderden van miljoenen lichtjaren om hun as draaien. Een rotatie van deze omvang is nog nooit eerder waargenomen (Nature Astronomy, 14 juni). Kosmische filamenten zijn enorme ‘bruggen’ van sterrenstelsels en donkere materie die clusters van sterrenstelsels met elkaar verbinden. Ze geleiden sterrenstelsels naar de grote clusters die zich aan hun uiteinden bevinden. Dat deze filamenten roteren, hebben de astronomen vastgesteld aan de hand van gegevens van de Sloan Digital Sky Survey – een hemelverkenning waarbij de roodverschuivingen, en daarmee ook de snelheden, van honderdduizenden sterrenstelsels zijn gemeten. Hoewel filamenten dunne, honderden miljoen lichtjaren lange cilinders zijn - qua vorm vergelijkbaar met een potlood - bedraagt hun diameter slechts een paar miljoen lichtjaar. Op deze kolossale schalen gedragen de afzonderlijke sterrenstelsels zich als stofkorrels. Terwijl ze langs de as van het filament bewegen, draaien ze ook rond de as ervan. Welk fysisch mechanisme verantwoordelijk is voor deze kurkentrekkerachtige beweging is nog onduidelijk. Volgens het standaardmodel voor de vorming van structuren in het heelal, zijn filamenten ontstaan doordat materie in het vroege heelal naar plekken stroomde waar de materiedichtheid bij toeval wat groter was dan elders. Omdat er niets draaide in het vroege heelal, zou deze toestroom geen draaiing of werveling mogen vertonen. De draaiing van de filamenten zou dus tijdens de vorming van deze grote structuren moeten zijn ontstaan. (EE)
Meer informatie:
→ Discovery of the largest rotation in the universe
De materie in het binnenste van neutronensterren is minder goed samen te drukken dan eerder werd gedacht. Een mondiaal samenwerkingsverband, geleid door onder anderen Anna Watts van de Universiteit van Amsterdam, komt tot die conclusie nadat ze met NASA’s Neutron star Interior Composition Explorer (NICER) de grootte en massa hebben bepaald van de zwaarst bekende neutronenster: PSR J0740+6620. NICER is een röntgentelescoop aan boord van het Internationale Ruimtestation ISS. Het resultaat is geaccepteerd voor publicatie in het vaktijdschrift Astrophysical Journal Letters. Aan het eind van hun leven raakt de brandstof in de kern van zware sterren op, en klappen ze onder hun eigen gewicht in elkaar, voordat ze ontploffen als supernova. De allerzwaarste sterren blijven achter als zwarte gaten, de andere worden neutronensterren. Neutronensterren zijn extreme objecten: ze hebben meer massa dan de zon bij een doorsnee van enkele tientallen kilometers. Maar welke vorm neemt de materie aan in de binnenkern, waar de dichtheid extreem hoog is? In traditionele modellen van een doorsnee neutronenster, met ongeveer 1,4 maal de massa van de zon, verwachten natuurkundigen dat de binnenkern grotendeels gevuld is met neutronen. De lagere dichtheid zorgt ervoor dat de neutronen ver genoeg uit elkaar blijven om intact te blijven, en deze innerlijke stijfheid resulteert in een grotere neutronenster. In zwaardere neutronensterren zoals J0740 is de dichtheid van de binnenkern veel hoger, waardoor de neutronen dichter op elkaar worden gedrukt. Het is onduidelijk of neutronen onder deze omstandigheden intact kunnen blijven of dat ze in plaats daarvan in quarks uiteenvallen. Op basis van de metingen met NICER schatten de onderzoekers dat J0740 een diameter van 25 tot 27 kilometer heeft. Daarmee is hij ongeveer even groot als de eerder onderzochte neutronenster J0030, terwijl deze laatste ongeveer een derde minder zwaar is. Dat sluit uit dat het inwendige van J0740 is samengedrukt tot een ‘zee’ van quarks.
Meer informatie:
→ Volledig persbericht
Britse astronomen hebben een reuzenster op 25.000 lichtjaar van de aarde ontdekt waarvan de helderheid met een factor 30 afnam. Daarna werd de ster, met de aanduiding VVV-WIT-08 – weer helderder (Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 11 juni). Hoewel veel sterren helderheidsvariaties vertonen – bijvoorbeeld omdat ze pulseren of door een andere ster bedekt worden – is het heel uitzonderlijk dat een ster in de loop van enkele maanden steeds zwakker wordt om vervolgens weer in helderheid toe te nemen. De ontdekkers denken dat de ster, die honderd keer zo groot is als onze zon, een nog onbekende begeleider heeft die, vanaf de aarde gezien, eens in de paar decennia voor hem langs schuift. Het zou gaan om een zwakke ster of een planeet die omgeven is door een ondoorzichtige stofschijf. Er waren al twee andere sterren bekend die een vergelijkbaar gedrag vertonen. De ene is de reuzenster Epsilon Aurigae, die eens in de de 27 jaar deels achter een enorme stofschijf verdwijnt en ongeveer de helft zwakker wordt. Het tweede voorbeeld is de recent ontdekte ster TYC 2505-672-1 die eens in de 69 jaar een bedekking ondergaat. VV-WIT-08 is ontdekt in het kader van de VISTA Variables in the Via Lactea survey (VVV), een project waarbij de helderheden van een miljard sterren worden gemonitord met de VISTA-telescoop van de Europese Zuidelijke Sterrenwacht in het noorden van Chili. Naast VV-WIT-08 heeft het Britse team nog twee andere reuzensterren ontdekt die merkwaardig helderheidsgedrag vertonen. Hoe dit soort wijde stersystemen zijn ontstaan, is nog onduidelijk. (EE)
Meer informatie:
→ Astronomers spot a ‘blinking giant’ near the centre of the Galaxy
De wetenschappelijke programmacommissie van het Europese ruimteagentschap ESA heeft vandaag groen licht gegeven aan de Venus-missie EnVision. De ruimtesonde zal op zijn vroegst in 2031 worden gelanceerd en in een polaire baan om de planeet worden gebracht. EnVision zal samenwerken met de recent aangekondigde NASA-missies DAVINCI+ en VERITAS. Tezamen moeten de drie ruimtesondes een compleet beeld van de planeet geven, van haar kern tot aan de buitenste begrenzing van haar atmosfeer. Op die manier hopen wetenschappers erachter te kunnen komen waarom Venus zo anders is geëvolueerd dan de aarde. EnVision bouwt voort op de missie van de zeer succesvolle Venus Express (2005-2014), die was gericht op atmosfeeronderzoek, maar ook een paar mogelijke vulkanische hotspots op het planeetoppervlak opspoorde. De nieuwe Europese Venus-sonde zal, net als NASA-voorganger Magellan dertig jaar geleden, radarbeelden van het oppervlak van Venus gaan maken, maar dan met een beduidend hogere resolutie. (EE)
Meer informatie:
→ Esa Selects Revolutionary Venus Mission Envision
Onderzoek onder leiding van David Cantillo van de Universiteit van Arizona wijst erop dat de ruim tweehonderd kilometer grote planetoïde Psyche – het reisdoel van de gelijknamige ruimtesonde die in 2022 wordt gelanceerd – er weleens heel anders zou kunnen uitzien dan tot nu toe werd aangenomen. De planetoïde is mogelijk minder metaalrijk en ook een geringere dichtheid hebben. Wetenschappers zijn geïnteresseerd in planetoïde Psyche, omdat zijn spectrale eigenschappen erop wijzen dat zijn oppervlak voor voor misschien wel 95 procent uit metalen bestaat. In dat geval zou de planetoïde de blootliggende kern (of een brokstuk daarvan) kunnen zijn van een groter hemellichaam dat na een botsing met een soortgenoot uiteengevallen is. De schatting van het metaalgehalte van Psyche is gebaseerd op een analyse van het zonlicht dat door zijn oppervlak wordt weerkaatst. Het spectrum van dat licht komt overeen met dat van andere metaalhoudende objecten. Cantillo en zijn medewerkers hebben voor een andere aanpak gekozen. Zij hebben in een laboratorium verschillende materialen met elkaar gemengd, totdat daar een mengsel uitkwam dat hetzelfde spectrum vertoont als het oppervlak van Psyche. De onderzoekers zijn daarbij tot de conclusie gekomen dat Psyche ‘slechts’ voor 82,5 procent uit metalen bestaat, voor zeven procent uit pyroxeen (een mineraal met een laag ijzergehalte) en voor 10,5 procent uit koolstofchondrieten – materiaal dat waarschijnlijk afkomstig is van de meteorieten die in de loop van de tijd op Psyche zijn ingeslagen. Ook zou de planetoïde behoorlijk poreus zijn: mogelijk bestaat hij voor ongeveer 35 procent uit lege holtes. Een en ander kan betekenen dat Psyche in de loop van de tijd grotere veranderingen heeft ondergaan dan tot nu toe werd gedacht. In plaats van de intact gebleven kern van een kleine planeet zou hij weleens een losse samenballing van planetair puin kunnen zijn, vergelijkbaar met de (veel kleinere) planetoïde Bennu, waarvan bodemmonsters onderweg zijn naar de aarde. (EE)
Meer informatie:
→ Asteroid 16 Psyche Might Not Be What Scientists Expected
Op 1 juni is NASA’s Marsverkenner Perseverance begonnen aan het wetenschappelijke deel van zijn missie. Tot dan toe was de op 18 februari op Mars gelande verkenner vooral bezig met het uitvoeren van systeemtests en het ondersteunen van de proefvluchten van de meegereisde mini-helikopter Ingenuity. Tijdens de eerste weken van zijn eerste wetenschappelijke campagne zal het missieteam Perseverance naar een laaggelegen uitkijkpunt laten rijden, van waaruit enkele van de oudste geologische structuren in de Jezero-krater te zien zijn. Het is de bedoeling dat de Marsverkenner in de maanden daarna een ongeveer vier vierkante kilometer groot gebied gaat inspecteren en ook de eerste bodemmonsters gaat inzamelen. Het hoofddoel van de missie is om de geologische kenmerken van het Jezero-gebied te onderzoeken en naar mogelijke sporen van vroeger microscopisch leven te zoeken. De bodemmonsters die daarbij worden ingezameld kunnen door een toekomstige Marsmissie worden overgebracht naar de aarde. De bodem van de Jezero-krater is interessant, omdat het sterke vermoeden bestaat dat dit gebied miljarden jaren geleden, toen het klimaat op Mars veel aangenamer was dan nu, onder water heeft gestaan. Ook heeft hier een rivier gestroomd. Onder die omstandigheden kunnen zich grote hoeveelheden carbonaten hebben gevormd – mineralen die gefossiliseerde resten van eventuele micro-organismen zouden bevatten. (EE)
Meer informatie:
→ NASA’s Perseverance Rover Begins Its First Science Campaign on Mars
De eerste close—ups die de ruimtesonde Juno van de grote Jupitermaan Ganymedes op 7 juni jl. heeft gemaakt zijn binnen. De twee opnamen – de ene gemaakt met een ‘echte’ camera (JunoCam), de andere met een navigatiecamera – laten veel details zien, waaronder kraters en mogelijke tektonische breuken. De beelden zijn vastgelegd van een afstand van ongeveer duizend kilometer. Het is voor het eerst in bijna 21 jaar dat we Ganymedes van zo dichtbij kunnen zien. Bij de JunoCam-opname, die bijna een compleet halfrond van de met ijs bedekte maan toont, is gebruik gemaakt van een groenfilter. Als later ook de rood en blauw gefilterde opnamen van deze camera zijn aangekomen, zullen beeldexperts de drie kunnen samenvoegen tot een kleurenfoto. De opname van de navigatiecamera toont de nachtzijde van Ganymedes, die zwak wordt aangelicht door licht dat door Jupiter is verstrooid. De komende dagen zal Juno nog meer opnamen van zijn scheervlucht langs de Jupitermaan naar de aarde overseinen. (EE)
Meer informatie:
→ See the First Images Nasa’s Juno Took as It Sailed by Ganymede
Een internationaal onderzoeksteam heeft een nieuwe gematigd warme exoplaneet ontdekt die waarschijnlijk omgeven is door een substantiële atmosfeer. De planeet, met de aanduiding TOI-1231 b, cirkelt om een rode dwergster op ongeveer 90 lichtjaar van de aarde en heeft een omlooptijd van 24 dagen (The Astronomical Journal, 9 juni). TOI-1231 b is ontdekt door de Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) en nader onderzocht met de Magellan Clay-telescoop op Las Campanas in Chili. TESS spoort exoplaneten op door (relatief) nabije sterren te onderzoeken op regelmatig optredende helderheidsdipjes, zoals die worden veroorzaakt door planeten die – vanaf de aarde gezien – voor hun ster langs schuiven. De Magellan Clay-telescoop is uitgerust met een geavanceerd spectrograaf waarmee kan worden gemeten of een ster een regelmatige schommelbeweging vertoont. De moederster van TOI-1231 b blijkt zowel helderheidsdipjes als een schommelbeweging te vertonen. Daardoor konden niet alleen de grootte en de omlooptijd van de planeet worden gemeten, maar ook diens massa. De meetgegevens laten zien dat TOI-1231 b ietsje kleiner is dan de planeet Neptunus, maar ruwweg dezelfde dichtheid heeft. Dat doet vermoeden dat deze ‘sub-Neptunus’ omgeven is door een omvangrijke atmosfeer. Hoewel TOI-1231 b zich acht keer zo dicht bij zijn moederster bevindt als de aarde bij de zon, is zijn temperatuur vergelijkbaar met die van onze planeet. Dat komt doordat de ster veel kleiner en koeler is dan de zon. Al met al leent de planeet zich goed voor atmosfeeronderzoek. Met ruimtetelescopen als Hubble en diens opvolger de JWST hopen de onderzoekers te kunnen vaststellen of de atmosfeer van TOI-1231 b waterdamp bevat of dat deze grotendeels uit lichte gassen als waterstof en helium bestaat. (EE)
Meer informatie:
→ Scientists discover new exoplanet with an atmosphere ripe for study
Een team van astronomen dat gebruik maakt van de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), heeft een inventarisatie gemaakt van moleculaire wolken in het nabije heelal. Uit de survey blijkt dat deze stellaire kraamkamers grote onderlinge verschillen vertonen, zowel in uiterlijk als in gedrag. Sterren ontstaan uit wolken van stof en gas die moleculaire wolken worden genoemd. Elk van deze stellaire kraamkamers kan in de loop van zijn bestaan duizenden of zelfs tienduizenden nieuwe sterren vormen. In het kader van het zogeheten PHANGS-project – de afkorting staat voor Physics at High Angular Resolution in Near GalaxieS – hebben astronomen tussen 2013 en 2019 honderdduizend stellaire kraamkamers in nabije sterrenstelsels systematisch onderzocht, om meer inzicht te krijgen in het effect dat ze hebben op hun respectievelijke ‘moederstelsels’. Vroeger werd gedacht dat alle stellaire kraamkamers in elk sterrenstelsel er min of meer hetzelfde zouden uitzien. Het nieuwe onderzoek toont echter aan dit dit niet het geval is: stellaire kraamkamers verschillen van plek tot plek – net zo goed als mensen van buurt tot buurt en van land tot land verschillen. De omgeving blijkt een kleine maar onmiskenbare invloed te hebben op waar, en hoeveel, sterren er worden geboren. De astronomen hebben onder meer vastgesteld dat moleculaire wolken in de dichte centrale delen van sterrenstelsels doorgaans turbulenter zijn en meer massa en grotere dichtheden hebben dan wolken in de rustige buitenwijken van stelsels. Zowel de snelheid waarmee zo’n wolk sterren vormt als het proces dat uiteindelijk tot het vergaan van de wolk leidt lijkt afhankelijk te zijn van de plek waar de wolk zich bevindt. Het is niet voor het eerst dat stellaire kraamkamers buiten ons Melkwegstelsel met ALMA zijn waargenomen, maar bijna alle eerdere onderzoeken waren gericht op individuele sterrenstelsels of delen daarvan. Met het PHANGS-project is in de loop van vijf jaar een volledig beeld verkregen van de populatie van sterrenstelsels in onze kosmische achtertuin. De resultaten van de PHANGS-survey zijn gepresenteerd tijdens de 238ste (virtuele) bijeenkomst van de American Astronomical Society, die deze week worden gehouden. Ze zullen binnenkort worden gepubliceerd in The Astrophysical Journal Supplement. (EE)
Meer informatie:
→ Cosmic cartographers map nearby Universe revealing the diversity of star-forming galaxies
Een team onder leiding van Lucy Ziurys van de Universiteit van Arizona heeft ongekend gedetailleerde waarnemingen gedaan van zogeheten planetaire nevels. Met behulp van de Atacama Large Millimeter Array (ALMA) registreerden Ziurys en haar team in vijf van deze gasnevels radio-emissies van waterstofcyanide (HCN), formylion (HCO+) en koolmonoxide (CO). Planetaire nevels zijn heldere gasnevels die ontstaan wanneer relatief lichte sterren het einde van hun bestaan naderen. Naar verwachting zullen de meeste sterren in ons Melkwegstelsel, waaronder ook de zon, hun bestaan afsluiten met het uitstoten van een planetaire nevel. Nadat de stervende ster grote hoeveelheden gas heeft weggeblazen en in een witte dwerg is veranderd, zendt hij gewoonlijk intense ultraviolette straling uit. Lang is gedacht dat deze straling de uitgestoten moleculen tot atomen zou afbreken. De afgelopen jaren zijn echter allerlei organische moleculen in planetaire nevels aangetoond, wat erop wijst dat het wel meevalt met de ‘sloop’ van deze moleculen. De nieuwe waarneemresultaten die vandaag zijn gepresenteerd tijdens de 238ste (virtuele) bijeenkomst van de American Astronomical Society ondersteunen het idee dat planetaire nevels belangrijke bronnen van moleculair materiaal zijn – materiaal dat weer als grondstof dient voor de vorming van nieuwe sterren en planeten. Tot voor kort gingen astronomen ervan uit dat wolken van moleculair gas – ook wel ‘stellaire kraamkamers’ genoemd – helemaal opnieuw zouden moeten beginnen met het samenvoegen van atomen tot moleculen. Maar het lijkt er nu dus op dat ze van meet af aan al van moleculen zijn voorzien. Als dat inderdaad zo is, zou dat de chemische evolutie van pas gevormden stersystemen sterk versnellen. Volgens Ziurys zijn veel planetaire nevels enigszins een raadsel, omdat ze allerlei vreemde vormen vertonen terwijl ze door bolvormige sterren zijn uitgestoten. Volgens haar wordt de complexe geometrie van de nevels veroorzaakt door bepaalde processen die samenhangen met de nucleosynthese – de vorming van nieuwe elementen – in de ster. Een mogelijk verklaring zouden de zogeheten heliumflitsen in de ster kunnen zijn – de uiterst korte, maar zeer explosieve kernreacties die zich buiten de kern van de stervende ster afspelen. Bij zo’n heliumflits kan stermaterie via de polen van de ster worden weggeblazen en door magnetische velden worden weggeleid. En dit zal gevolgen hebben voor de vorm van de nevel die zich om de ster vormt. In een tweede presentatie doet Lilia Koelemay, een promovendus in de onderzoeksgroep van Ziurys, verslag van de ontdekking van organische moleculen in de buitenwijken van ons Melkwegstelsel, ver buiten de zogeheten galactische leefbare zone. Deze zone, waarbinnen ook ons zonnestelsel zich bevindt, wordt beschouwd als een gebied waar de omstandigheden gunstig zijn voor het ontstaan van leven. Aangenomen wordt dat dit gebied zich uitstrekt tot ongeveer 32.600 lichtjaar van het centrum van het Melkwegstelsel. Met behulp van de ARO-telescoop van de Universiteit van Arizona hebben Koelemay en haar team nu echter de signatuur van methanol ontdekt in zeer koude moleculaire wolken op meer dan tweemaal zo grote afstand van het Melkwegcentrum. De aanwezigheid daar van dit eenvoudige organische molecuul doet vermoeden dat de leefbare zone van het Melkwegstelsel veel omvangrijker is dan tot nog toe werd aangenomen. (EE)
Meer informatie:
→ Organic molecules reveal clues about dying stars and outskirts of Milky Way
Nieuw onderzoek door een team van natuurkundigen, onder leiding van de Universiteit van Iowa, heeft het definitieve bewijs opgeleverd dat de helderste poollichten worden geproduceerd door sterke elektromagnetische golven die optreden tijdens geomagnetische stormen. De zogeheten Alfvén-golven versnellen elektronen in de richting van de aarde, waarna de deeltjes hun bekende lichtshow in de atmosfeer produceren (Nature Communications, 7 juni). Al meer dan veertig jaar vermoedden wetenschappers dat poollicht ontstaat doordat energierijke deeltjes afkomstig van de zon - zoals elektronen met snelheden van ongeveer 75 miljoen kilometer per uur - langs de magnetische veldlijnen van de aarde ‘neerregenen’ in de bovenste atmosfeer, waar ze in botsing komen met zuurstof- en stikstofmoleculen. Daardoor raken de moleculen in aangeslagen toestand. De energie die ze daarbij hebben verkregen zenden ze vervolgens weer uit in de vorm van zichtbaar licht van verschillende golflengten (kleuren). Dit vermoeden werd ondersteund door ruimtemissies die vaak Alfvén-golven aantroffen die zich boven poollicht richting aarde verplaatsten, en onderweg vermoedelijk elektronen versnelden. Dit proces is enigszins vergelijkbaar met een surfer die een golf ’vangt’ en meer snelheid krijgt terwijl hij met de golf meebeweegt. Het definitieve bewijs voor dit scenario ontbrak echter nog. De natuurkundigen hebben de bevestiging uiteindelijk gevonden door middel van experimenten die zijn uitgevoerd met het Large Plasma Device (LPD) in de Basic Plasma Science Facility van de Universiteit van Californië in Los Angeles. De onderzoekers hebben met behulp an numerieke simulaties en wiskundige modellen aangetoond dat de resultaten van hun experimenten overeenkwamen met de voorspelde signatuur van de zogeheten Landau-demping – het fysische verschijnsel waarop de ‘surfhypothese’ is gebaseerd. De overeenstemming tussen experiment, simulaties en modellering vormt het eerste directe bewijs dat Alfvén-golven inderdaad elektronen kunnen produceren die zoveel snelheid hebben dat ze poollichten in de aardatmosfeer kunnen veroorzaken. (EE)
Meer informatie:
→ Physicists report definitive evidence how auroras are created
Astronomen hebben het ‘nagloeien’ van een zogeheten gammaflits waargenomen met behulp van het High Energy Stereoscopic System (H.E.S.S.) in Namibië. Gammaflits GRB 190829A gloeide langer na dan eerdere explosies van dit type, en de waarnemingen roepen vragen op omtrent het ontstaan ervan (Science, 3 juni). Gammaflitsen zijn heldere uitbarstingen van röntgen- en gammastraling die afkomstig zijn van bronnen ver buiten ons Melkwegstelsel. Ze zijn de meest krachtige explosies in het heelal en ontstaan wanneer een snel roterende massarijke ster ineenstort tot een zwart gat. Een klein deel van de daarbij vrijkomende energie veroorzaakt een schokgolf die gepaard gaat met een stoot energierijke straling. Deze ‘flits’ kent twee fasen: een chaotische aanloopfase die tientallen seconden duurt, gevolgd door een langdurige nagloed, die geleidelijk uitdooft. De met H.E.S.S. waargenomen gammaflits was met een afstand van ‘slechts’ één miljard lichtjaar een van de meest nabije tot nu toe. Zijn nagloed was drie dagen lang waarneembaar en de ontvangen gammastraling was daardoor ongekend energierijk. De waarnemingen laten zien dat er opvallende overeenkomsten bestaan tussen deze gammastraling en de veel minder energierijke röntgenstraling van de nagloeiende gammaflits. Dat is verrassend, omdat de meest gangbare theorieën voorspellen dat deze soorten straling op verschillende manieren ontstaan: de röntgencomponent zou afkomstig zijn van extreem snel bewegende elektronen die door een krachtig magnetisch veld worden afgebogen – een proces dat ook optreedt in deeltjesversnellers op aarde. Het lijkt echter heel onwaarschijnlijk dat de elektronen die bij zo’n explosie worden versneld genoeg snelheid krijgen om zeer energierijke gammastraling te produceren. Dat zou pas gebeuren wanneer de elektronen een extra ‘zetje’ krijgen van de zeer energierijke fotonen die bij de flits vrijkomen. In dat geval zou de gammacomponent van de nagloed langer waarneembaar moeten zijn dan de röntgencomponent, maar dat is niet in overeenstemming met de H.E.S.S.-waarnemingen. Het ziet er dus naar uit dat het nagloeien van gammaflitsen nog niet goed begrepen wordt. (EE)
Meer informatie:
→ Front-row view reveals exceptional cosmic explosion
Witte dwergen, de gloeiende kernen van dode sterren, zijn vaak omgeven door stoffig puin. Deze puinschijven verschijnen echter pas 10 tot 20 miljoen jaar nadat de oorspronkelijke ster tot ‘rode reus’ opzwol en zijn gasmantel afstootte. Nieuw onderzoek door Jordan Steckloff van het Planetary Science Institute in Tucson, Arizona (VS) heeft een verklaring voor deze vertraging opgeleverd (The Astrophysical Journal Letters, 2 juni). Wanneer een zonachtige ster geen nucleaire brandstof meer heeft, zwelt hij op en verliest hij een groot deel van zijn massa. Het resterende deel stort ineen tot een witte dwerg – een bal van koolstof en zuurstof ter grootte van de aarde met ongeveer de helft van de massa van de zon. Tijdens dit proces worden de omloopbanen van planeten en planetoïden die om de ster draaien verstoort. Als gevolg daarvan kunnen sommige planetoïden hun moederster (de witte dwerg) zo dicht naderen, dat ze door getijdenkrachten tot stof worden verpulverd. De verwachting was dan ook dat jonge witte dwergen omgeven moeten zijn door planetair puin. Waarnemingen laten echter zien dat zulke puinschijven pas een hele tijd later worden gevormd. Steckloff en zijn team hebben met behulp van modelberekeningen aangetoond dat deze vertraging het gevolg is van het feit dat jonge witte dwergen extreem heet zijn. Zó heet dat het stof van verpulverde planetoïden snel verdampt en verdwijnt. Het stof stopt pas met verdampen wanneer het oppervlak van de witte dwerg is afgekoeld tot een temperatuur van ongeveer 27.000 graden. Het resultaat in overeenstemming met waarnemingen van deze witte dwergsystemen: alle stoffige puinschijven zijn aangetroffen bij witte dwergen die koeler zijn dan deze kritische temperatuur. (EE)
Meer informatie:
→ White Dwarf Stars’ Debris Disk Formation Delayed
Een team van Leidse astronomen, onder leiding van Simon Portegies Zwart, is erin geslaagd om de eerste 100 miljoen jaar van de geschiedenis van de zogeheten Oortwolk door te rekenen. Tot nu toe waren alleen stukjes van de geschiedenis los van elkaar bestudeerd. De sterrenkundigen publiceren hun allesomvattende simulatie en de gevolgen daarvan binnenkort in het vakblad Astronomy & Astrophysics. De Oortwolk vormt een enorme schil, bestaande uit zo’n 100 miljard komeetachtige objecten, aan de rond van ons zonnestelsel. Hij werd in 1950 bedacht door de Nederlandse sterrenkundige Jan Hendrik Oort, om te verklaren waardoor er steeds nieuwe kometen met langgerekte banen in ons zonnestelsel opduiken. De wolk, die pas begint op meer dan 3000 keer de afstand aarde-zon, moet overigens niet verward worden met de Kuipergordel – de gordel van brokken steen, gruis en ijs waar de dwergplaneet Pluto deel van uitmaakt en die zich veel dichterbij bevindt. Hoe de Oortwolk precies is ontstaan, was tot nu toe een raadsel. Dat komt doordat er een reeks gebeurtenissen heeft plaatsgevonden die een computer lastig in zijn geheel kan nabootsen. Sommige processen duurden slechts een paar jaar en vonden op relatief korte afstanden plaats, vergelijkbaar met de afstand aarde-zon. Andere processen duurden miljarden jaren en vonden plaats over lichtjaren afstand, vergelijkbaar met de afstanden tussen sterren. De Leidse onderzoekers zijn, net als bij eerdere onderzoeken, van losse gebeurtenissen uitgegaan, maar nieuw is dat ze de gebeurtenissen vervolgens met elkaar hebben weten te verbinden. Ze gebruikten bijvoorbeeld het eindresultaat van de eerste berekening als startpunt voor de volgende berekening. Zo konden ze de hele ontstaansgeschiedenis van de Oortwolk in kaart brengen. De simulaties bevestigen dat de Oortwolk een overblijfsel is van de protoplanetaire schijf met gas en stof waaruit ons zonnestelsel zo’n 4,6 miljard jaar geleden is ontstaan. De komeetachtige objecten in de Oortwolk komen grofweg uit twee plekken uit het heelal. Een deel ervan komt van dichtbij, uit ons eigen zonnestelsel. Het zijn brokstukken en planetoïden die door de grote planeten naar buiten zijn geslingerd. Het andere deel van de objecten is afkomstig van andere sterren. Toen de zon net was geboren, waren er nog een stuk of duizend andere sterren in de buurt. De Oortwolk kan kometen hebben ingevangen die oorspronkelijk bij die andere sterren hoorden. Overigens konden de Leidse sterrenkundigen ook een aantal gebeurtenissen weerleggen, waaronder de in 2005 geopperde hypothese dat de Oortwolk een gevolg zou zijn van de migratie van de reuzenplaneten in het zonnestelsel. Deze hypothese, die dus onjuist blijkt te zijn, zou de vele oude kraters op de maan moeten verklaren. (EE)
Meer informatie:
→ Volledig persbericht
Het Amerikaanse ruimteagentschap NASA heeft twee nieuwe missies geselecteerd die Venus als reisdoel hebben. Ze zullen onderzoeken hoe de planeet heeft kunnen veranderen van een misschien wel waterrijke planeet in een inferno-achtige wereld. Voor elk van de missies, die naar verwachting in de periode 2028-2030 worden gelanceerd, heeft NASA ongeveer 500 miljoen dollar uitgetrokken. De ene missie wordt DAVINCI+ genoemd, wat staat voor ‘Deep Atmosphere Venus Investigation of Noble gases, Chemistry, and Imaging’. DAVINCI+ bestaat uit een bolvormige sonde die aan een parachute in de atmosfeer van Venus zal afdalen om de samenstelling ervan te meten. Op die manier hoopt NASA te kunnen vaststellen of de planeet ooit een oceaan heeft gehad. Ook zullen de eerste detailrijke opnamen gemaakt van geologische structuren op Venus, de zogeheten ‘tesserae’, die mogelijk het gevolg zijn van platentektoniek. DAVINCI+ heeft ook een experimentele spectrometer bij zich, die metingen gaat doen op ultraviolette golflengten. Deze waarnemingen zullen worden gebruikt om erachter te komen wat het onbekende bestanddeel in de Venusatmosfeer is dat ongeveer de helft van de binnenkomende zonne-energie absorbeert. Laboratoriumexperimenten wijzen erop dat het om een zwavelverbinding gaat, maar dat moet nog worden bevestigd. De andere missie, de ruimtesonde VERITAS, zal vrijwel het complete oppervlak van Venus in kaart brengen met radarapparatuur, om meer te weten te komen over de geologische geschiedenis van de planeet. Ook zal VERITAS infraroodopnamen van het Venusoppervlak maken, om naar sporen van actief vulkanisme te zoeken. VERITAS wordt uitgevoerd in samenwerking met de ruimteagentschappen van Duitsland, Frankrijk en Italië. (EE)
Meer informatie:
→ NASA Selects 2 Missions to Study ‘Lost Habitable’ World of Venus
Bij ‘burgerwetenschapsplatform’ Zooniverse is een nieuw onderzoeksprogramma opgestart, waarbij vrijwilligers in de resultaten van een kosmologische simulatie naar sterrenstelsels moeten zoeken die een beetje op kwallen lijken. Een kwalachtig uiterlijk wijst erop dat het betreffende stelsel een ‘tegenwind’ van ijl gas ondervindt. Sterrenstelsels zoals ons eigen Melkwegstelsel bestaan uit miljoenen, miljarden of soms zelfs honderden miljarden sterren. Hoewel astronomen wel ongeveer denken te weten hoe sterrenstelsels zijn ontstaan, zijn sommige details van dat proces nog niet helemaal duidelijk. Een van de overgebleven vraagstukken is de kwestie van de zogeheten ‘kwalstelsels’. Zulke sterrenstelsels maken deel uit van clusters waarin zich nog vele duizenden andere stelsels bevinden. Naast sterrenstelsels bevatten deze clusters ook ijl heet gas, en stelsels die daar met hoge snelheden doorheen bewegen ondervinden daardoor een soort ‘tegenwind’. De sterren in zo’n stelsel ondervinden vrijwel geen hinder van deze tegenwind, maar wel kan het gas tussen de sterren erdoor worden verdreven. Als gevolg daarvan vormen zich lange staarten van gas achter het stelsel, die aan de tentakels van een kwal doen denken. De vraag is nu of zulke kwalstelsels alleen in de allerzwaarste clusters ontstaan of dat ze zelfs te vinden zijn bij ons eigen Melkwegstelsel. Ook willen astronomen graag weten hoe snel de gasstaarten ontstaan en hoe lang ze standhouden. Om dat te onderzoeken moeten de resultaten van de geavanceerde computersimulatie IllustrisTNG worden uitgeplozen op de aanwezigheid van (nagebootste) kwalstelsels. Vervolgens kan dan met behulp van diezelfde computersimulatie worden nagegaan hoe zulke sterrenstelsels ontstaan. Het menselijk oog is het meest geschikte ‘instrument’ voor deze taak, maar omdat er tienduizenden afbeeldingen van sterrenstelsels moeten worden bekeken, wordt nu de hulp ingeroepen van duizenden ‘burgerwetenschappers’. Iedereen kan meedoen: het Cosmological Jellyfish-project is beschikbaar in het Engels, Duits en Hebreeuws, en er is een handleiding beschikbaar. (EE)
Meer informatie:
→ Help astronomers find rare cosmic jellyfish galaxies in this new Zooniverse citizen science project!
Op donderdag 27 mei 2021 overleed Professor Kees de Jager, wereldvermaard sterrenkundige, pionier van het Nederlandse en Europese ruimteonderzoek, inspirerend docent, groot popularisator van de wetenschap en bestrijder van pseudowetenschap. Daarnaast ook getalenteerd wetenschapsdiplomaat, marathonloper en schrijver. En bovendien een zeer beminnelijk en sociaal mens. Hij is ook de man die het woord ‘oerknal’ aan de Nederlandse taal toevoegde. Kees de Jager werd geboren op 29 April 1921 in den Burg op Texel, de plaats waar hij de laatste 18 jaar weer woonde en nu is overleden. Hij bracht zijn jeugd door in Nederlands-Indië (thans Indonesië), waar zijn vader hoofdonderwijzer was, eerst in Noord-Celebes (thans Sulawesi), waar Kees de lagere school doorliep, en later op Java, waar Kees in Soerabaja de middelbare school (HBS) voltooide en ook zijn latere echtgenote Doetie ontmoette. De prachtige sterrenhemel op Celebes maakte veel indruk op hem. Zijn vader had hem al gewezen op de verschillende kleuren van de sterren en verteld dat dit betekent dat ze verschillende temperaturen hebben, wat Kees zeer interessant vond. In 1939 vertrok hij met de boot naar Nederland om in Utrecht natuurkunde te gaan studeren. Tijdens de bootreis, in het Suezkanaal, kwam het bericht dat de Tweede Wereldoorlog was uitgebroken, en hij kwam hierdoor met veel vertraging in Nederland aan. In Utrecht maakte het college sterrenkunde van professor Minnaert zoveel indruk op hem dat hij besloot de studie sterrenkunde te kiezen, zeer tegen de zin van zijn ouders, die iets later in 1939 met verlof naar Nederland waren gekomen. In 1946 studeerde hij af en begon, als assistent van Minnaert, aan een promotieonderzoek aan het spectrum van de zon. Zijn proefschrift, waarin hij het verloop van de temperatuur en druk in de atmosfeer van de zon had weten af te leiden uit de vorm van de waterstoflijnen in het zonnespectrum, maakte internationaal grote indruk. Dankzij het werk van Minnaert en de Jager werd Utrecht vanaf de jaren 50 één van de belangrijkste internationale centra op het gebied van het onderzoek van de zon. En in 1957 werd hij benoemd tot lector en in 1960 tot hoogleraar aan de Universiteit Utrecht. In 1963 volgde hij Minnaert op als directeur van Sterrenwacht Sonnenborgh. Naast zijn wetenschappelijk werk besteedde hij zijn hele leven veel aandacht aan de popularisering van de sterrenkunde. Zo organiseerde hij eclips expedities met groepen sterrenkunde amateurs, hield talloze lezingen voor leken, schreef artikelen en enkele populariserende boeken. Na zijn emeritaat is dankzij zijn inspanningen de vroegere Utrechtse sterrenwacht omgevormd tot het huidige ‘Museum en sterrenwacht Sonnenborgh’, waar de bezoekers kunnen kennismaken met wat er in het heelal te beleven is.
Meer informatie:
→ Volledige tekst
Astronomen hebben, in de vorm van 29 wetenschappelijke artikelen, de meest recente resultaten gepresenteerd van de Dark Energy Survey. In het kader van dit onderzoek is, verspreid over 758 nachten in de periode 2013-2019, bijna een achtste deel van de complete hemel gefotografeerd en zijn honderden miljoenen objecten gefotografeerd. De nu gepresenteerde resultaten hebben betrekking op de eerste drie jaren, waarin 226 miljoen sterrenstelsels zijn waargenomen. Resultaat: de meest nauwkeurige kaarten van de ruimtelijke verdeling van relatief nabije sterrenstelsels die ooit zijn gemaakt. De vastgelegde sterrenstelsels bevinden zich op afstanden tot 7 miljard lichtjaar. De kaarten geven daardoor niet alleen een indruk van de huidige groteschaalstructuur van het heelal, maar ook van de manier waarop deze structuur de afgelopen 7 miljard jaar is geëvolueerd. De Dark Energy Survey (DES) ontleent zijn naam aan de zogeheten donkere energie: een hypothetische vorm van energie die verantwoordelijk lijkt voor de versnellende uitdijing van het heelal. De totale hoeveelheid energie en massa in het heelal zou voor ongeveer 70 procent voor rekening komen van deze donkere energie. Het resterende deel bestaat uit 25 procent donkere materie en slechts 5 procent ‘normale’ materie. DES moet inzicht geven in de wijze waarop het samenspel tussen deze drie kosmische bestanddelen heeft geresulteerd in de vorming van de grootste structuren in het heelal. Bij de survey wordt gebruik gemaakt van twee kosmische verschijnselen. Op de eerste plaats zijn sterrenstelsels niet willekeurig over het heelal verdeeld, maar vormen ze een webachtige structuur die door de aantrekkingskracht van donkere materie is veroorzaakt. Bij de survey is gemeten hoe dit kosmische web zich in de loop van de kosmische geschiedenis heeft ontwikkeld. De mate waarin de sterrenstelsels die het kosmische web vormen zijn geclusterd, geeft inzicht in de verdeling van de donkere materie. De signatuur van donkere materie kan ook worden gedetecteerd met behulp van het zogeheten zwakke zwaartekrachtlenseffect. Licht van een ver sterrenstelsel kan door de zwaartekracht van zowel gewone als donkere materie op de voorgrond worden afgebogen, alsof het door een lens gaat. Vanaf de aarde gezien resulteert dit in een vertekend beeld van het stelsel. Door de vervormde beelden van talrijke verre sterrenstelsels te onderzoeken, kunnen astronomen afleiden hoe ‘klonterig’ de verdeling van de donkere materie in het heelal is. De resultaten van de survey zijn in grote lijnen in overeenstemming met de voorspellingen van het huidige standaardmodel van de kosmologie. Een verschil is wel dat DES en diverse andere surveys van sterrenstelsels aangeven dat het huidige heelal een paar procent minder klonterig is dan het standaardmodel voorspelt. (EE)
Meer informatie:
→ Dark Energy Survey Releases Most Precise Look at the Universe’s Evolution
Bijna veertig jaar geleden voorspelden wetenschappers dat het in planeten die voornamelijk uit waterstof en helium bestaan – zoals Jupiter en Saturnus – helium zou kunnen regenen. Een internationaal onderzoeksteam, onder leiding van de Franse natuurkundige Stephanie Brygoo, heeft deze hypothese nu voor het eerst experimenteel getoetst (Nature, 26 mei). Het team gebruikte een ‘aambeeld’ van diamant om een mengsel van waterstof en helium tot een druk van 4 gigapascal (ongeveer 40.000 keer de luchtdruk op het aardoppervlak) samen te persen. Vervolgens werd het monster met behulp van twaalf sterke laserbundels aan hevige schokgolven blootgesteld, om de druk op te voeren tot 60 à 180 gigapascal en te verhitten tot enkele duizenden graden. Uit de metingen die tijdens het experiment zijn gedaan blijkt dat het elektrisch geleidend vermogen van het monster bij bepaalde combinaties van druk en temperatuur een abrupte verandering liet zien. Dat wijst erop dat er ‘ontmenging’ van waterstof en helium optrad – een verschijnsel dat al theoretisch was voorspeld. De scheiding van waterstof en helium vindt met name plaats bij de druk en temperatuur waarbij waterstof in een vloeistof met metaalachtige eigenschappen verandert. Volgens deze onderzoekers zou deze ‘metallisatie’ van waterstof wel eens de oorzaak kunnen zijn van de ontmenging van de beide elementen, die ertoe leidt dat klodders vloeibare helium dieper de planeetkern in zakken. Recent onderzoek door een ander team, onder leiding van Chi Yan van Johns Hopkins University, wijst erop dat deze ‘heliumregen’ weleens de beste verklaring zou kunnen zijn voor het feit dat het magnetische veld van Saturnus vrijwel exact dezelfde oriëntatie heeft als de rotatie-as van de planeet (AGU Advances, 5 mei). Yan en haar collega’s hebben met behulp van computersimulaties onderzocht hoe Saturnus moet zijn opgebouwd om de door de ruimtesonde Cassini gemeten eigenschappen van het magnetische veld van de planeet te kunnen verklaren. Ze zijn daarbij tot de conclusie gekomen dat het inwendige van Saturnus waarschijnlijk uit vier lagen bestaat, waaronder een laag waarin ontmenging van helium en waterstof optreedt. (EE)
Meer informatie:
→ Experiments validate the possibility of helium rain inside Jupiter and Saturn
Astronomen van het Institute for Astronomy (IfA) van de Universiteit van Hawaï hebben een groot onderzoek afgerond dat tot doel had om vast te stellen hoe bijzonder ons zonnestelsel is in vergelijking met andere planetenstelsels. Met behulp van de Keck-telescopen op Mauna Kea hebben ze dertig jaar lang onderzocht hoe ver de (gasrijke) reuzenplaneten in deze stelsels van hun moedersterren verwijderd zijn. In ons zonnestelsel bevinden de gasreuzen – Jupiter en Saturnus – zich in het koude buitengebied, terwijl de kleinere planeten dichter bij de zon te vinden zijn. Onze aarde bevindt zich in de relatief warme ‘leefbare’ zone, op 1 astronomische eenheid (AE) van de zon. Jupiter is ongeveer 5 AE van de zon verwijderd en Saturnus 9 AE. (1 AE komt overeen met 150 miljoen kilometer.) De planetaire volkstelling – de zogeheten California Legacy Survey – laat zien dat de gasreuzen in andere planetenstelsels doorgaans op 1 tot 10 AE van hun moederster te vinden zijn. Dat komt dus aardig overeen met de situatie in ons eigen zonnestelsel. Op grotere afstanden van sterren worden maar zelden gasplaneten van het kaliber Jupiter of Saturnus aangetroffen. Bij hun onderzoek hebben de astronomen 719 willekeurig geselecteerde zonachtige sterren gedurende meer dan dertig jaar waargenomen. Daarbij zijn 177 planeten (her)ontdekt. De onderzochte planeten hebben massa’s die uiteenlopen van een honderdste tot twintig Jupiter-massa’s. Op het eerste gezicht lijkt ons zonnestelsel dus niet echt uitzonderlijk te zijn. Onzeker is nog wel in hoeverre andere planetenstelsels ook ‘ijsreuzen’ zoals Uranus en Neptunus bevatten. De survey was niet ‘gevoelig’ genoeg om zulke planeten op te sporen. Of ons zonnestelsel ook in dit opzicht ‘normaal’ is, zal dus nog moeten blijken. (EE)
Meer informatie:
→ 30-Year Stellar Survey Cracks Mysteries Of Galaxy’s Giant Planets
Onderzoek door wetenschappers van het Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) zetten vraagtekens bij de schommelbeweging die de vervormde schijf van ons Melkwegstelsel zou vertonen (zie video). Het lijkt erop dat deze schommelbeweging of precessie niet bestaat of op z’n minst veel trager is dan werd aangenomen. Al sinds eind jaren 50 weten astronomen dat de schijf van ons Melkwegstelsel, waar het leeuwendeel van zijn honderden miljarden sterren verblijft, niet plat is, maar aan de ene kant wat omhoog, en aan de andere kant wat omlaag is gekromd. Hierdoor bevinden de sterren, het gas en het stof in het buitengebied van het Melkwegstelsel zich niet in hetzelfde vlak als de centrale schijf. Op basis van een analyse van gegevens van de Europese astrometrische satelliet Gaia, kwamen onderzoekers in 2020 tot de conclusie dat de vervorming van de Melkwegschijf niet statisch is, maar met een periode van ongeveer 600 miljoen jaar van oriëntatie verandert, net als een schommelende draaitol. Bij hun nieuwe onderzoek hebben Žofia Chrobáková en Martín López Corredoira van het IAC vastgesteld dat de vermeende schommelbeweging bijna verdwijnt als er – anders dan bij het onderzoek uit 2020 – naar de omvangrijke populatie van miljarden jaren oude sterren wordt gekeken. De verdeling van deze populatie blijkt een veel geringere vervorming te vertonen dan die van de slechts enkele tientallen miljoenen jaren oude sterren die bij het eerdere onderzoek waren gebruikt. Volgens Chrobáková en Corredoira hoeft dat niet per se te betekenen dat de vervorming van de Melkwegschijf géén schommelbeweging maakt, maar die beweging is in elk geval veel trager dan verondersteld. (EE)
Meer informatie:
→ Does the Milky Way move like a spinning top?
Astronomen hebben ontdekt dat in tientallen nabije dwergsterrenstelsels, op miljoenen lichtjaren van elkaar, een gelijktijdige ’geboortegolf’ van nieuwe sterren heeft plaatsgevonden – net alsof ze elkaar beïnvloeden via een enorm sociaal netwerk. De oorzaak wordt gezocht bij een grootschalige verandering die van invloed was op al deze stelsels (The Astrophysical Journal, 24 mei). De stervorming in een sterrenstelsel kan toenemen wanneer sterrenstelsels met elkaar in botsing komen. En de vorming van nieuwe sterren stopt wanneer de voorraad (waterstof)gas in een stelsel – de ‘grondstof’ voor de vorming van sterren – opraakt. Doorgaans stemmen ver uit elkaar staande sterrenstelsels deze processen niet op elkaar af, maar bij de dwergstelsels die Charlotte Olsen van de Rutgers-universiteit in New Brunswick (VS) heeft onderzocht, lijkt dat wél te zijn gebeurd. De veranderingen in de stelsels begonnen ongeveer zes miljard jaar geleden met een gelijktijdige afname van hun stervormingsactiviteit. Vervolgens kwam drie miljard jaar later een gelijktijdige stellaire geboortegolf op gang. De grootschalige verandering waar de dwergstelsels blijkbaar op hebben gereageerd, moet iets zijn geweest dat de aanvoer van gas heeft beïnvloed. Volgens het onderzoeksteam zijn ze mogelijk een enorme intergalactische gaswolk tegengekomen, de oorzaak kan evengoed bij een nog onbekend verschijnsel liggen. Wat de ontdekking betekent voor de bestaande inzichten omtrent de evolutie van sterrenstelsels, is vooralsnog onduidelijk. (EE)
Meer informatie:
→ Surprising finding challenges current theories on how galaxies grow
De eerste gedetailleerde dwarsdoorsnede van een sterrenstelsel dat duidelijke overeenkomsten vertoont met ons Melkwegstelsel, doet vermoeden dat laatstgenoemde geleidelijk is ontstaan en niet – zoals lang werd vermoed – het resultaat is van een grote botsing (The Astrophysical Journal Letters, 24 mei). Het sterrenstelsel, met de aanduiding UGC 10738, blijkt net zo’n duidelijke ‘dikke’ en ‘dunne’ schijf te vertonen als het Melkwegstelsel. Dit suggereert dat dergelijke structuren niet het resultaat zijn van een zeldzame botsing met een kleiner sterrenstelsel die in het verre verleden heeft plaatsgevonden. Ze lijken het gevolg te zijn van een geleidelijker proces. Een en ander doet vermoeden dat ook ons eigen spiraalstelsel niet het product is van een bizar ongeluk: het is heel normaal. Tot deze conclusie komt een team onder leiding van Nicholas Scott en Jesse van de Sande van het Australische ASTRO 3D-project en de Universiteit van Sydney. Hun onderzoek laat zien dat de dikke schijf van UGC 10738, net als die van het Melkwegstelsel, voornamelijk uit zeer oude sterren bestaat. Zulke sterren zijn herkenbaar aan hun lage ijzergehalte. De sterren in het dunne deel van zijn schijf zijn van recentere datum en bevatten meer metalen. Hoewel eerder al de schijven van andere sterrenstelsels waren waargenomen, kon daarbij niet worden vastgesteld of deze dezelfde verdeling van sterren vertonen. Scott en Van de Sande en hun collega’s hebben dit probleem opgelost door het stelsel UGC 10738, dat 320 miljoen lichtjaar van ons verwijderd is, onder de loep te nemen met de MUSE-spectroscoop van de Europese Very Large Telescope. Omdat we vanaf de aarde vrijwel precies tegen de zijkant van UGC 10738 aankijken, laat zich relatief gemakkelijk vaststellen uit welk soort sterren de beide componenten van diens schijf bestaan. De waargenomen verdeling van jonge en oude sterren in UGC 10738 lijkt sterk op die in de Melkweg, en dat duidt erop dat de beide sterrenstelsels ongeveer dezelfde ontwikkeling hebben doorgemaakt. (EE)
Meer informatie:
→ Milky Way not unusual, astronomers find
Eén van de zwaarste sterrenstelsels in het hart van de cluster van sterrenstelsels Abell 1775 heeft een staart van 2,5 miljoen lichtjaar lang. Daarmee is de staart, die lijkt te ‘kwispelen’ twee keer zo lang als eerder werd gedacht. Dat blijkt uit onderzoek door een internationaal team van astronomen, onder leiding van het Italiaanse instituut voor astrofysica (Istituto Nazionale di Astrofisica INAF), met behulp van beelden die zijn verkregen met de Europese LOFAR-radiotelescoop en NASA’s ruimtetelescoop Chandra. Clusters zijn de meest massarijke structuren in het heelal. Ze bevatten honderden tot duizenden sterrenstelsels die bij elkaar gehouden worden door de zwaartekracht. De stelsels binnen deze clusters bewegen en kunnen daarbij snelheden tot wel duizend kilometer per seconde bereiken. De ruimte waardoor ze bewegen is gevuld met een bijzonder ijl gas, met temperaturen tot wel honderd miljoen graden. De stelsels in zo’n cluster kunnen wel tien miljoen lichtjaar groot zijn. Astronomen bestuderen het gas in clusters als deze met name op de golflengte van röntgenstraling. Zulke waarnemingen geven niet alleen belangrijke informatie over de clusters, maar ook over het ontstaan van andere bronnen die recentelijk op radiogolflengten zijn ontdekt. Bij het onderzoek van de cluster Abell 1775, die één miljard lichtjaar van ons verwijderd is, heeft het onderzoeksteam de waarnemingen op deze beide golflengten (röntgen en radio) met elkaar gecombineerd. Daarbij zijn details ontdekt die eerder nog niet waren opgevallen. Uit eerdere waarnemingen met radiotelescopen was al gebleken dat een van de snelst bewegende sterrenstelsels in Abell 1775 een actief zwart gat in zijn kern heeft dat alle omliggende materie in hoog tempo opslokt en gedeeltelijk ook weer uitspuwt. Daarbij zijn lange stralen van materie ontdekt – zogeheten ‘jets’ – die op radiogolflengten enorm fel stralen. Dit ‘kop-staart-stelsel’ heeft zo’n hoge snelheid, en het omliggende hete gas zet deze jets zo onder druk, dat ze in de buurt van het zwarte gat worden afgebogen. Daardoor is een enorm lange staart van elektronen en magnetische velden ontstaan. De astronomen realiseerden zich vervolgens dat dit nieuw ontdekte gebied in de staart ontstaat op een punt waar de staart van oriëntatie verandert, alsof het sterrenstelsel ‘met zijn staart kwispelt’. Volgens de nieuwe onderzoek, is de wijze waarop het gas beweegt tevens verantwoordelijk voor andere structuren, die op radiogolflengten in Abell 1775 zijn waargenomen, zoals de beide naburige filamenten. (EE)
Meer informatie:
→ Oorspronkelijk persbericht
Jacco Vink (Universiteit van Amsterdam) heeft een ‘NWO-groot’-subsidie van 1,5 miljoen euro gekregen van de Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek (NWO). Met dit geld kan Nederland zeer gespecialiseerde camera’s ontwikkelen en produceren voor de toekomstige zuidelijke Cherenkov Telescope Array (CTA) die wordt gebouwd in het noorden van Chili. Vink gaat het project uitvoeren met astronomen en natuurkundigen van de Universiteit van Amsterdam (Sera Markoff en Christoph Weniger), de Rijksuniversiteit Groningen (Manuela Vecchi en Andrey Baryshev) en het daar gevestigde NOVA-lab. De array van vijftig telescopen gaat indirect de gammastraling meten van fotonen (lichtdeeltjes) die de atmosfeer binnendringen en daar een wolk van voornamelijk elektronen genereren die met bijna de lichtsnelheid bewegen. Deze elektronen stralen daardoor een blauwachtig licht uit: Cherenkov-straling. De telescopen van de CTA registreren deze nanoseconde-flitsen van blauw licht en meten de richting waarin de elektronenwolk beweegt. In feite gebruikt de CTA dus de atmosfeer als detector: hoe groter het deel van de atmosfeer dat bekeken wordt, des te gevoeliger is de CTA. Door de flits vanuit een aantal hoeken te meten kan gereconstrueerd worden uit welke richting de gammastraling kwam en hoeveel energie het gammafoton had. De locatie van de bron van gammastraling kan zo worden bepaald met een precisie van 0,1% van de maandiameter, terwijl afbeeldingen gemaakt kunnen worden met een pixel-grootte van 10% van de maandiameter. Bronnen van gammastraling zijn onder meer jets, aangedreven door zwarte gaten, supernovaresten en neutronensterren, maar wellicht ook de samensmeltende neutronensterren die zwaartekrachtgolven veroorzaken. Ook zware donkere-materiedeeltjes kunnen gammastraling veroorzaken. De CTA is een Europees project met internationale partners zoals de VS, Japan en Australië. Nederlandse astronomen zijn al langer bij de wetenschappelijke plannen van de CTA betrokken, maar deelnemen aan het waarneemprogramma van de CTA vereist dat je als land ook bijdraagt aan de constructie. De NWO-groot-subsidie stelt nu ook Nederland in staat dit doen. Het Nederlandse project wordt geleid vanuit de UvA, in nauwe samenwerking met de Rijksuniversiteit Groningen en het daar gevestigde NOVA-lab, gespecialiseerd in het ontwikkelen en bouwen van astronomische detectoren in serieproductie.
Meer informatie:
→ Volledig persbericht
Een team van onderzoekers, onder leiding van de Nederlands-Amerikaanse astronoom Peter Jenniskens, heeft een verband kunnen leggen tussen een aantal meteorenzwermen en kometen die maar ongeveer eens in de zoveel duizend jaar dicht in de buurt van de aardbaan komen. Kometen doorlopen langwerpige banen om de zon en verliezen gaandeweg het nodige puin. Wanneer de aarde tijdens haar jaarlijkse gang om de zon zo’n puinspoor kruist, is aan de hemel een ‘regen’ van meteoren oftewel vallende sterren te zien. Voorbeelden van zulke jaarlijks terugkerende meteorenzwermen zijn de Lyriden, afkomstig van de komeet Thatcher, en de Perseïden, afkomstig van de komeet Swift-Tuttle. De genoemde kometen hebben omlooptijden van respectievelijk 415 en 133 jaar. Er zijn echter ook kometen met veel langere omlooptijden. Ook die laten puin achter, maar dat heeft zich over dermate grote afstanden verspreid, dat de bijbehorende meteorenregens moeilijk te herkennen zijn. Bij het Cameras for Allsky Meteor Surveillance (CAMS)-project, waar Jenniskens de leiding over heeft, worden met behulp van een wereldwijd netwerk van camera’s meteoren geregistreerd. Waar mogelijk wordt, met behulp van driehoeksmeting, vervolgens berekend uit welke richting het betreffende kometenpuin kwam. Daarbij zijn minstens negen en misschien zelfs vijftien ‘arme’ meteorenzwermen opgespoord die kunnen worden teruggevoerd tot (zeer) langperiodieke kometen. Tot nu toe was van slechts een handjevol meteorenzwermen bekend van welke langperiodieke komeet ze afkomstig zijn. Een analyse van de meetgegevens heeft laten zien dat meteorenregens van langperiodieke kometen vele dagen kunnen duren. Dat wijst er volgens Jenniskens op dat de betreffende kometen in het verleden vele malen in de buurt van het zonnestelsel zijn gekomen, terwijl hun omloopbanen mettertijd geleidelijk veranderden. (EE)
Meer informatie:
→ Rare 4000-Year Comets Can Cause Meteor Showers on Earth
