Een internationaal team onder leiding van astronomen van de Universiteit Leiden heeft met laboratoriumexperimenten aangetoond dat zwavel zich onder ijzige kosmische omstandigheden kan binden met ammonium en als zout op stof en kiezels kan neerslaan. Het zo ontstane zwavelzout lost twee astronomische raadsels op (Astronomy & Astrophysics, 16 januari). De afgelopen twintig jaar worstelden astronomen en astrochemici met twee schijnbaar onverklaarbare mysteries. Het eerste was dat de hoeveelheid vluchtig zwavel in dichte wolken en stervormingsgebieden veel lager is dan in de ijlere gebieden tussen de sterren. Er leek zwavel te verdwijnen. Het tweede raadsel was dat het infraroodspectrum van stervormingsgebieden een opvallende, maar onverklaarbare piek vertoont. Voor beide mysteries is nu een oplossing gevonden: ammoniumhydrosulfidezout oftewel NH4SH. Aan de hand van laboratoriumexperimenten hebben de onderzoekers de omstandigheden in het heelal nagebootst. Het gaat daarbij om extreem koude omstandigheden waarbij stof, ijs en steentjes betrokken zijn, maar relatief weinig moleculen die reacties kunnen aangaan. De experimenten laten zien dat vluchtig NH3 (ammoniak) en H2S (waterstofsulfide) snel reageren tot NH4SH als ze bij elkaar komen in het ijs rond stofdeeltjes. Dit wijst erop dat in dichte stervormingsgebieden een deel van de zwavel zich afzet op stof en steentjes. Als gevolg daarvan lijkt de zwavel te verdwijnen. Daarnaast bleek uit de experimenten dat ammoniumhydrosulfidezout een piek produceert die precies samenvalt met een piek in de data van het MIRI-instrument. Dankzij deze piek konden de astronomen berekenen dat ongeveer twintig procent van de ontbrekende zwavel zich in de vorm van dit zwavelzout aan stof en steentjes kan hebben gehecht. Aanleiding voor het onderzoek waren de resultaten van de Rosetta-missie van het Europese ruimteagentschap ESA in 2014-2016. Bij deze missie cirkelde een ruimtesonde om de komeet 67P, die opmerkelijk veel NH4SH bevatte. ‘En omdat we vermoeden dat kometen veel ongerept ijzig materiaal uit de begintijd van ons zonnestelsel bevatten, was het een logische stap om naar ammoniumhydrosulfide te zoeken in het ijs van stervormingsgebieden,’ aldus Katie Slavicinska, PhD-student aan de Universiteit Leiden en hoofdauteur van het vandaag verschenen onderzoeksverslag.
Meer informatie:
→ Volledig persbericht
ESA’s ruimtetelescoop Gaia, die de Melkweg in kaart brengt, voltooit vandaag zijn actieve fase van het scannen van de hemel. In het afgelopen decennium heeft Gaia meer dan drie biljoen waarnemingen gedaan van ongeveer twee miljard sterren en andere kosmische objecten. De missie heeft een revolutie teweeggebracht in de kennis van ons eigen sterrenstelsel en onze kosmische omgeving. Gaia werd gelanceerd op 19 december 2013 en de brandstoftank is nu bijna leeg. Dit is echter nog lang niet het einde van de missie. Voor de komende weken staan nog technologische tests op het programma, voordat Gaia naar haar baan voor ‘gepensioneerden’ wordt verplaatst. En rond 2026 en het einde van dit decennium staan twee grote data-releases gepland. Gaia heeft de posities, afstanden, bewegingen, helderheid, samenstelling en tal van andere kenmerken van sterren in kaart gebracht door deze vele jaren met haar drie instrumenten te monitoren. Dit heeft Gaia in staat gesteld om haar primaire doel nu al te bereiken: het bouwen van de grootste, meest precieze kaart van de Melkweg, die ons eigen sterrenstelsel laat zien zoals nooit tevoren. Gaia heeft ook het best gereconstrueerde beeld gecreëerd van ons sterrenstelsel van buitenaf. De vandaag gepubliceerde nieuwe artistieke impressie van de Melkweg is gebaseerd op Gaia-resultaten uit een groot aantal gepubliceerde wetenschappelijke artikelen van het afgelopen decennium. ‘Het bevat grote veranderingen ten opzichte van eerdere modellen, omdat Gaia ons beeld van de Melkweg heeft veranderd. Zelfs basisideeën zijn herzien, zoals de rotatie van de centrale balk van ons sterrenstelsel, de kromming van de schijf, en de gedetailleerde structuur van spiraalarmen en interstellair stof in de buurt van de zon’, zegt Stefan Payne-Wardenaar, wetenschappelijk visualisatie-expert aan het Max-Planck-Institut für Astronomie in Duitsland.’ Gaia's laatste gerichte waarneming – van de dubbelster 61 Cygni – vond plaats op 10 januari. Deze iconische ster trok de aandacht van 19e-eeuwse astronomen en dit leverde enkele van de eerste correcte beweging- en parallaxmetingen op, op basis van eenzelfde techniek die Gaia voor zo'n twee miljard sterren gebruikte. (EE)
Meer informatie:
→ Volledig persbericht
Onderzoek onder leiding van astronomen van de Universiteit van Genève (Zwitserland) toont aan dat de migratie van hete Jupiters niet altijd tot gevolg heeft dat hun planetaire buren systematisch worden weggeslingerd. Deze ontdekking gooit de bestaande inzichten over de architectuur van planetenstelsels overhoop (Astronomy & Astrophysics, 15 januari). Hete Jupiters zijn planeten met massa’s die vergelijkbaar zijn met die van de planeet Jupiter, maar die op veel kleinere afstand om hun ster draaien. Het is ondenkbaar dat deze reuzenplaneten zijn gevormd op de plek waar ze nu worden waargenomen, omdat er niet niet genoeg gas en stof in de omgeving van hun ster aanwezig is. Ze moeten daarom ver van hun ster zijn ontstaan en er vervolgens dichter naartoe zijn gemigreerd. Tot nu toe leek het erop dat er in de omgeving van hete Jupiters geen andere planeten te vinden zijn. Dat was theoretisch ook heel plausibel: de migratie van reuzenplaneten naar hun ster leidt tot verbanning van planeten in meer naar binnen gelegen banen. Maar recente waarnemingen trekken dit scenario in twijfel. Gebleken is namelijk dat het in 2006 ontdekte planetenstelsel WASP-132 naast een hete Jupiter (WASP-132b) ook een superaarde (die nog dichter bij de ster staat dan de hete Jupiter) en een veel verder naar buiten gelegen reuzenplaneet bevat. Hete Jupiters hebben dus blijkbaar niet altijd het rijk alleen. Dit betekent dat het standaardscenario van de verstorende migratie van hete Jupiters naar hun ster niet opgaat, omdat in dat geval de banen van de beide andere planeten gedestabiliseerd zouden zijn. In plaats daarvan suggereert hun aanwezigheid een stabieler migratietraject binnen de protoplanetaire schijf rond de ster voor de hete Jupiter, waarbij zijn buren behouden bleven. Dankzij nauwkeurige metingen van de straal en massa van de planeten van het WASP-132-stelsel zijn de astronomen ook meer te weten gekomen over hun samenstelling. De hete Jupiter WASP-132b is verrijkt met ongeveer zeventien aardmassa’s aan zware elementen, wat in overeenstemming is met de bestaande modellen voor de vorming van grote gasplaneten. De superaarde bestaat voor een groot deel uit metalen en silicaten, net als onze eigen planeet. (EE)
Meer informatie:
→ Not all Hot Jupiters orbit solo
Een team van astronomen onder leiding van de Yale-universiteit (VS) heeft een quasar ontdekt die afwisselend veel helderder en donkerder wordt. De quasar – een van de meest veranderlijke die ooit is opgespoord – kan helpen verklaren hoe sommige objecten in het vroege heelal in een versneld tempo zijn gegroeid (Astrophysical Journal Letters, 14 januari). De ontdekking, die is gepresenteerd tijdens de winterbijeenkomst van de American Astronomical Society, betreft het verste object dat door de in 2012 gelanceerde röntgensatelliet NuSTAR is gedetecteerd. ‘We hebben ontdekt dat deze quasar zeer waarschijnlijk een superzwaar zwart gat is met een jet die op de aarde is gericht, en we zien hem in de eerste miljard jaar van het heelal’, zegt Lea Marcotulli, postdoc aan Yale en hoofdauteur van de nieuwe studie. Quasars behoren tot de oudste en helderste objecten in het heelal. Ze zijn ontstaan uit actieve galactische kernen – gebieden in de centra van sterrenstelsels waar een zwart gat materie naar binnen trekt – en zenden elektromagnetische straling uit die op diverse golflengten kan worden waargenomen. Door hun grote helderheid zijn quasars een handig hulpmiddel om de structuur en evolutie van het heelal te leren begrijpen. Astronomen kijken bijvoorbeeld naar quasars om de zogeheten reïonisatie te bestuderen: een periode minder dan een miljard jaar na de oerknal, waarin elektrisch neutrale waterstofatomen geladen werden en de eerste generatie sterren het heelal verlichtte. Voor het onderzoek vergeleken de astronomen NuSTAR-waarnemingen van de verre quasar J1429+5447 met niet-gerelateerde waarnemingen die vier maanden eerder door de Chandra-röntgentelescoop waren gedaan. Daarbij ontdekten ze dat de röntgenstraling van de quasar in die zeer korte tijd in intensiteit was verdubbeld. ‘Dit niveau van röntgenvariabiliteit is extreem’, zegt Yale-hoogleraar Meg Urry. ‘Het wordt vrijwel zeker verklaard door de jet die naar ons toe wijst – een kegel waarin deeltjes tot een miljoen lichtjaar van het centrale, superzware zwarte gat vandaan worden getransporteerd. Omdat de jet zich met bijna de lichtsnelheid voortplant, wordt de variabiliteit van de quasar versnelt en versterkt door de effecten van Einsteins speciale relativiteitstheorie.’ (EE)
Meer informatie:
→ This quasar may have helped turn the lights on for the universe
Op echt donkere plekken kun je zelfs prachtig de Melkweg zien, ook in Nederland. Dat is niet vanzelfsprekend in Nederland. Duisternis is een ‘oerkwaliteit’ van leven en van belang voor mens en natuur: daar moeten we zuinig op zijn. Onderzoek, ook aan de Rijksuniversiteit Groningen, duidt erop dat het verdwijnen van duisternis nadelige gevolgen heeft. Maar hoe donker is het eigenlijk nog? De RUG beheert een duisternis-meetnetwerk, ‘maar we kunnen niet overal meten’ aldus ‘duisternisbewaker’ Theo Jurriens. Daarom vragen we hulp van het publiek! Het sterrenbeeld Orion staat centraal in de meetactie. Iedereen kan aan de meetactie meedoen door het tellen van de sterren in dit goed herkenbare sterrenbeeld. Het stappenplan is als volgt: ga naar buiten (na 8 uur ’s avonds) en zoek het sterrenbeeld Orion. Wacht een kwartiertje, je ogen moeten namelijk aan het donker wennen. De vier hoeksterren van Orion vormen een rechthoek: tel het aantal sterren binnen deze rechthoek. Ben je een pietje-precies? Doe de telling dan meerdere keren achtereen en geef de gemiddelde waarde door. Jouw metingen kun je doorgeven via teldesterren.nl waar de meetgegevens ook zichtbaar worden op de kaart. Op deze website staat tevens een handleiding met meer uitleg. De metingen moeten plaatsvinden in de periode 21 januari tot en met 5 februari en 20 februari tot en met 6 maart. Dat heeft alles te maken met de stand van de maan: metingen worden gedaan als de maan onder de horizon is. Wanneer het bewolkt is, slecht weer, of de maan boven de horizon staat hebben de metingen geen zin. Dit jaar is de stertelling ook een mooi ‘voorafje’ van de Landelijke Sterrenkijkdagen van 7 t/m 9 maart. Op veel plekken in Nederland staan dan telescopen opgesteld: een prachtige gelegenheid om van de sterrenhemel te genieten.
Meer informatie:
→ Nationale Meetactie Sterren Tellen
Kort nadat de nieuwe Webb-ruimtetelescoop in bedrijf kwam, deden astronomen een onverwachte ontdekking: objecten in het verre, jonge heelal die zich als kleine rode vlekjes – Little Red Dots oftewel LRD’s – aan de hemel vertonen. Over deze intrigerende klasse van objecten is nog niet zo veel bekend. Door openbaar beschikbare Webb-datasets door te kammen, heeft een team van astronomen onlangs een groot aantal LRD’s weten te verzamelen, die bijna allemaal al bestonden tijdens de eerste anderhalf miljard jaar na de oerknal. Ze zijn daarbij tot de conclusie gekomen dat een groot deel van deze LRD’s waarschijnlijk sterrenstelsels zijn met groeiende zwarte gaten in hun kernen. ‘We tasten in het duister over deze nieuwe populatie van objecten die Webb heeft ontdekt. Dichterbij in het heelal zijn ze niet te zien, en daarom hebben we ze vóór Webb nooit waargenomen’, zegt Dale Kocevski van het Colby College in Waterville, Maine (VS), en hoofdauteur van een nog te verschijnen onderzoeksartikel. ‘Er wordt veel moeite gedaan om de aard van deze kleine rode stippen vast te stellen.’ Uit de nieuwe steekproef van LRD’s komt een intrigerend beeld naar voren. Ongeveer 600 miljoen jaar na de oerknal namen hun aantallen sterk toe, om ongeveer anderhalf miljard jaar na de oerknal weer snel af te nemen. Uit spectroscopische data blijkt dat in ongeveer zeventig procent van deze objecten gas aanwezig is dat met een snelheid van duizend kilometer per seconde ronddraait – een aanwijzing dat het gas deel uitmaakt van de accretieschijf rond een superzwaar zwart gat. Dit doet vermoeden dat veel LRD’s galactische kernen zijn waarin zich een actief zwart gat verschuilt. Toen de eerste LRD’s werden ontdekt, opperden sommige astronomen dat er iets mis was met de bestaande kosmologische theorieën. Als al het licht van deze objecten afkomstig was van sterren, dan impliceerde dit dat sommige sterrenstelsels absurd snel waren gegroeid. Maar het begint erop te lijken dat veel van het licht van deze objecten van groeiende zwarte gaten afkomstig is in plaats van sterren. En dat maakt hun bestaan veel begrijpelijker. Toch roepen de LRD’s nog steeds vragen op. Zo is het bijvoorbeeld onduidelijk waarom er geen nabijere LRD’s lijken te bestaan. Ook zijn LRD’s – anders dan zwarte gaten dichterbij in het heelal – geen heldere bronnen van röntgenstraling. Een mogelijke verklaring voor het eerste punt is binnenwaartse groei. Als de stervorming in een sterrenstelsel zich vanuit de kern naar buiten verplaatst, wordt er minder gas uitgestoten door supernova’s in de nabijheid van het zwarte gat, waardoor laatstgenoemde zijn cocon van gas verliest en blauwer wordt in plaats van rood. Ook voor de röntgenkwestie bestaat een verklaring. Bekend is dat röntgenfotonen bij een bepaalde gasdichtheid kunnen worden afgevangen, waardoor de intensiteit van de röntgenstraling afneemt. Deze resultaten zijn gepresenteerd tijdens een persconferentie die tijdens de 245ste bijeenkomst van de American Astronomical Society in National Harbor, Maryland (VS) werd gehouden, en zijn geaccepteerd voor publicatie in de The Astrophysical Journal. (EE)
Meer informatie:
→ Newfound Galaxy Class May Indicate Early Black Hole Growth, Webb Finds
Een onderzoeksteam onder leiding van astronomen van het Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian (CfA) heeft voor het eerst een midden-infraroodvlam waargenomen van het superzware zwarte gat Sgr A* in het hart van ons Melkwegstelsel. Daarbij is gebruik gemaakt van de Webb-ruimtetelescoop. Astronomen houden het ongeveer vier miljoen zonsmassa’s zware zwarte gat Sgr A* al sinds begin jaren 90 in de gaten. Sgr A* produceert geregeld opvlammingen die op verschillende golflengten kunnen worden waargenomen. Alleen in het midden-infrarood was dit tot nu toe niet gelukt. Infraroodlicht heeft langere golflengten dan zichtbaar licht, maar kortere dan radiostraling. Het midden-infrarood zit in het midden van het infraroodspectrum en stelt astronomen in staat om objecten te bestuderen die op andere golflengten moeilijk waarneembaar zijn vanwege ondoordringbaar kosmisch stof. Toch was het nog niet gelukt om de veranderlijkheid van Sgr A* waar te nemen in het midden-infrarood. Hierdoor bleef de oorzaak ervan onduidelijk. ‘De opvlammingen van Sgr A* ontwikkelen zich snel – binnen enkele uren – en niet alle veranderingen zijn op elke golflengte te zien,’ zegt Joseph Michail, een van de hoofdauteurs van het nog te publiceren onderzoeksartikel. ‘Al meer dan twintig jaar weten we wat er gebeurt in het radio- en nabij-infraroodgebied, maar het verband daartussen was nooit helemaal duidelijk. Deze nieuwe waarneming in het mid-infrarood vult dat gat.’ Omdat wetenschappers niet precies weten wat de opvlammingen veroorzaakt, zijn ze afhankelijk van modellen en simulaties, waarvan ze de uitkomsten met waarnemingen kunnen vergelijken. Veel simulaties wijzen erop dat de opvlammingen van Sgr A* worden veroorzaakt door interacties tussen magnetische veldlijnen in de turbulente accretieschijf rond Sgr A*. Wanneer twee magnetische veldlijnen elkaar naderen, kunnen ze onderling contact maken en komt veel energie vrij, onder meer in de vorm van synchrotronstraling. Volgens Michail komen de nieuwe waarnemingen overeen met de bestaande modellen en simulaties, waardoor er een sterk stukje bewijs is bijgekomen dat de theorie over het ontstaan van de uitbarstingen bevestigt.De nieuwe waarnemingen zijn vandaag gepresenteerd tijdens een persconferentie die tijdens de 245ste bijeenkomst van de American Astronomical Society in National Harbor, Maryland (VS) werd gehouden, en zijn geaccepteerd voor publicatie in de Astrophysical Journal Letters (ApJL). (EE)
Meer informatie:
→ Scientists Make First-Ever Detection of Mid-IR Flares in Sgr A*
In 2018 zagen astronomen dat de corona – een wolk van wervelend witheet plasma – van het superzware zwarte gat 1ES 1927+654 – plotseling verdween en zich in de loop van de maanden geleidelijk weer herstelde. Dit unieke verschijnsel speelde zich af in het hart van een sterrenstelsel op 100 miljoen lichtjaar van de aarde. En nu doet 1ES 1927+654 opnieuw van zich spreken. Een onderzoeksteam van het Massachusetts Institute of Technology heeft geconstateerd dat het zwarte gat flitsen van röntgenstraling uitzendt die elkaar steeds sneller opvolgen – een gedrag dat nog nooit eerder bij een zwart gat is waargenomen. De onderzoekers presenteren hun bevindingen vandaag op de 245e bijeenkomst van de American Astronomical Society in National Harbor, Maryland (VS), en zullen de resultaten binnenkort publiceren in Nature. De astronomen hebben een aantal scenario's onderzocht om de flitsen te verklaren. Ze denken dat de meest waarschijnlijke oorzaak een witte dwergster is – de extreem compacte kern van een dode ster die om het zwarte gat draait en steeds dichter bij diens waarnemingshorizon komt. Als dit het geval is, moet de witte dwerg een indrukwekkende balanceeract uitvoeren: tot dicht bij de rand van het zwarte gat komen zonder erin te vallen. ‘Een andere mogelijkheid is dat de corona van het het zwarte gat afwisselend groter en kleiner word, en dat deze oscillaties elkaar sneller opvolgen wanneer de corona begint te krimpen’, aldus Megan Masterson, promovendus natuurkunde aan het MIT, die bij de ontdekking betrokken was. Als het verschijnsel inderdaad door een witte dwerg wordt verzaakt, dan is deze naar schatting slechts een paar miljoen kilometer van de waarnemingshorizon van het zwarte gat verwijderd. Hij bevindt zich als het ware aan de rand van de afgrond. De onderzoekers voorspellen echter dat de ster niet in het zwarte gat zal vallen. Terwijl de witte dwerg door de zwaartekracht van het zwarte gat naar binnen wordt getrokken, stoot hij een deel van zijn buitenste laag af. Dit resulteert in een kleine terugslag, die ervoor zorgt dat de witte dwerg – zelf ook een uiterst compact object – aan de veilige kant van de waarnemingshorizon blijft. (EE)
Meer informatie:
→ X-ray flashes from a nearby supermassive black hole accelerate mysteriously
Op 24 december heeft AES Andes, een dochteronderneming van het Amerikaanse energiebedrijf AES Corporation, een milieueffectrapportage aangevraagd voor een enorm nog te bouwen industrieel complex nabij de Paranal-sterrenwacht van ESO in de Chileense Atacamawoestijn. De hemel boven Paranal is de donkerste en helderste van alle astronomische sterrenwachten ter wereld. Het industriële megaproject is gepland op slechts vijf tot elf kilometer van de telescopen van Paranal. De verwachting is dat het complex door lichtvervuiling onherstelbare schade zal toebrengen aan de sterrenkundige waarnemingen. Het megaproject beslaat een industrieel complex van meer dan vijf bij zes kilometer – groter dan een stad als Leiden. Het omvat de bouw van een haven, fabrieken voor de productie van ammoniak en waterstof en duizenden generatoren voor de stroomopwekking. Sinds de ingebruikname in 1999 heeft de Paranal-sterrenwacht — gebouwd en beheerd door de Europese Zuidelijke Sterrenwacht (ESO) — gezorgd voor belangrijke doorbraken in de sterrenkunde, zoals de eerste foto van een exoplaneet en de bevestiging van de versnelde uitdijing van het heelal. Ook speelden de telescopen op Paranal een belangrijke rol bij de Nobelprijs voor natuurkunde in 2020 voor het onderzoek van het superzware zwarte gat in het centrum van de Melkweg. De sterrenwacht is een belangrijke aanwinst voor astronomen over de hele wereld. Daarbij komt nog dat op de nabijgelegen Cerro Armazones de Extremely Large Telescope (ELT) van ESO wordt gebouwd, ’s werelds grootste telescoop in zijn soort — een revolutionaire faciliteit die onze kennis over het heelal drastisch zal veranderen. Volgens ESO is verplaatsing van dit project de enige effectieve manier om onomkeerbare schade aan de unieke hemel van Paranal te voorkomen.
Meer informatie:
→ Volledig persbericht
NASA stelt een goedkopere en snellere manier voor om stenen en bodemmonsters van Mars naar de aarde te brengen. Een eerder plan strandde op de enorme kosten van de onderneming, die waren opgelopen tot 11 miljard dollar. Het herziene plan is afgelopen dinsdag gepresenteerd door de binnenkort aftredende NASA-chef Bill Nelson. NASA heeft vorig jaar de industrie en anderen gevraagd om met ideeën te komen die ervoor kunnen zorgen dat dertig titanium buisjes met bodemmonsters die de Marsverkenner Perseverance de afgelopen tijd op Mars heeft verzameld vóór 2040 op aarde worden afgeleverd – ruim voordat astronauten op de rode planeet landen. Het Amerikaanse ruimteagentschap heeft nu bekendgemaakt dat het twee opties overweegt die 6 à 7 miljard dollar zouden kosten, waaronder een innovatief project van commerciële partners. Het aantal ruimtevaartuigen en lanceringen dat voor de missie nodig is blijft gelijk, maar de uitvoering ervan zou worden gestroomlijnd. De meer traditionele optie zou gebruik maken van dezelfde landingsmethode die bij NASA’s Marsverkenners Perseverance en Curiosity is gebruikt: een raket-gestuurd platform dat een sky crane wordt genoemd. De andere optie bestaat uit een landingssysteem dat door privébedrijven is ontwikkeld; de details ervan ontbreken nog. De definitieve beslissing wordt pas volgend jaar genomen. Eerst moeten de technische details van de twee opties nog worden uitgewerkt. In één opzicht zijn beide eenvoudiger dan de eerdere plannen: het idee is nu om de titaniumbuisjes nog vóór vertrek op Mars te reinigen in plaats van in de ruimtesonde die ze naar de aarde brengt. Ook wordt het lanceerplatform kleiner en goedkoper gemaakt door gebruik te maken van een nucleaire batterij in plaats van zonnepanelen. Ook het Europese ruimteagentschap ESA is mogelijk bij de missie betrokken: het zou de grote ruimtesonde moeten leveren die de container met bodemmonsters, die in een omloopbaan om Mars wordt gebracht, oppikt en naar de aarde overbrengt. (EE)
Meer informatie:
→ NASA to Explore Two Landing Options for Returning Samples from Mars
Een internationaal team van astronomen, onder leiding van Fengwu Sun van het Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian heeft opnamen gemaakt van ruim veertig afzonderlijke sterren in een sterrenstelsel op een afstand van maar liefst 6,5 miljard lichtjaar – met dank aan de Webb-ruimtetelescoop en het zogeheten zwaartekrachtlenseffect (Nature Astronomy, 6 januari). De sterren zijn ontdekt bij het inspecteren van Webb-opnamen van een spiraalvormig sterrenstelsel dat de Drakenboog wordt genoemd. Dit stelsel staat van ons uit gezien achter een enorme cluster van sterrenstelsels met de aanduiding Abell 370. Door de zwaartekracht van Abell 370 is het beeld van de Drakenboog uitgerekt tot een lange sliert. Het onderzoeksteam heeft nauwgezet de kleuren van de sterren in de Drakenboog onderzocht. Daarbij is ontdekt dat vele ervan rode superreuzen zijn, vergelijkbaar met de ster Betelgeuze in het sterrenbeeld Orion, die zich in zijn laatste levensfase bevindt. Dat is opvallend, omdat bij vergelijkbare waarnemingen met de Hubble-ruimtetelescoop voornamelijk blauwe superreuzen zijn ontdekt. Dit komt doordat Webb waarnemingen doet op infrarode golflengten en daardoor beter in staat is om koelere, en dus rodere, sterren op te sporen. Bij toekomstige waarnemingen met Webb zullen naar verwachting nog meer sterren in het Drakenboogstelsel worden opgespoord. Sun verheugt zich al op de volgende kans om deze rode superreuzen te bestuderen: ‘We weten meer over rode superreuzen in onze lokale galactische omgeving, omdat ze dichterbij zijn en we betere foto’s en spectra kunnen maken en soms zelfs afzonderlijke sterren kunnen zien. De kennis die we daarbij hebben opgedaan kunnen we nu gebruiken om te interpreteren wat er met hen gebeurt in een veel vroegere fase in de ontwikkeling van een sterrenstelsel.’ De meeste sterrenstelsels, zoals ook ons Melkwegstelsel, bevatten tientallen miljarden sterren. In nabije stelsels, zoals het Andromedastelsel, kunnen astronomen individuele sterren waarnemen. Maar in sterrenstelsels op miljarden lichtjaren afstand zijn doorgaans geen afzonderlijke sterren te zien: ze vertonen zich als wazige vlekken. Zoals voorspeld door Albert Einstein kunnen zwaartekrachtlenzen het licht van verre sterren honderden of zelfs duizenden keren versterken, waardoor ze binnen het bereik komen van gevoelige instrumenten zoals de Webb-ruimtetelescoop. (EE)
Meer informatie:
→ A Treasure Trove of Unseen Stars Seen Beyond the 'Dragon Arc'
Een samenwerkingsverband van amateur- en beroepsastronomen heeft een misverstand omtrent de samenstelling van de wolken van de planeet Jupiter uit de wereld geholpen. Ze bestaan niet, zoals gedacht, uit ammoniakijs, maar uit ammoniumwaterstofsulfide vermengd met smog (Journal of Geophysical Research - Planets, 1 januari). De ontdekking werd gedaan door astrofysicus Steven Hill van de Universiteit van Colorado (VS), die in zijn vrije tijd amateurastronoom is. Kort geleden ontdekte Hill dat de hoeveelheid ammoniak en de luchtdruk bovenin het wolkendek van Jupiter in kaart kunnen worden gebracht met behulp van een bescheiden telescoop en enkele speciale kleurfilters. Opmerkelijk genoeg toonden de eerste resultaten niet alleen aan dat de hoeveelheid ammoniak in de Jupiteratmosfeer in kaart kan worden gebracht door amateur-astronomen, maar ook dat de wolken te diep in Jupiters warme atmosfeer zitten om uit ammoniakijs te kunnen bestaan. Voor het nieuwe onderzoek heeft astronoom Patrick Irwin van de Universiteit van Oxford (VK) de door Hill ontwikkelde werkwijze toegepast op waarnemingen van Jupiter die zijn gedaan met de Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSE)-spectrometer van de Very Large Telescope van de Europese Zuidelijke Sterrenwacht in Chili. Met MUSE worden onder meer de ammoniak en wolkenhoogten in de Jupiteratmosfeer in kaart gebracht. Daarbij ontdekten Irwin en zijn team dat de meest opvallende wolken van Jupiter – wolken die waarneembaar zijn met een eenvoudige telescoop – veel dieper moeten zitten dat tot nu toe werd gedacht. Maar waarom condenseert die ammoniak dan niet tot dikke wolken? Volgens Irwin en zijn team komt dit doordat zich in de atmosfeer van Jupiter onder invloed van de zon veel fotochemische reacties afspelen. De onderzoekers vermoeden dat in gebieden waar vochtige, ammoniakrijke lucht opstijgt de ammoniak sneller wordt afgebroken en/of met fotochemische reactieproducten wordt vermengd dan dat zich ammoniakijs kan vormen. Als gevolg daarvan bestaat het hoofdwolkendek waarschijnlijk uit ammoniumwaterstofsulfide, vermengd met smogachtige verbindingen die verantwoordelijk zijn voor de rood- en bruintenten die op foto’s van Jupiter te zien zijn. Alleen op plekken waar zeer sterke convectie optreedt kunnen wolken van vers ammoniakijs – herkenbaar aan hun witte kleur – ontstaan. In de atmosfeer van Saturnus blijkt ongeveer hetzelfde te gebeuren. (EE)
Meer informatie:
→ Citizen science reveals that Jupiter's colorful clouds are not made of ammonia ice
Volgens nieuw onderzoek onder leiding van planeetwetenschapper Adeene Denton van de Universiteit van Arizona (VS) kwamen miljarden jaren geleden twee ijswerelden met elkaar in botsing in het koude buitengebied van ons zonnestelsel. Ze vernietigden elkaar niet, maar vormden een tijdlang een kosmische sneeuwpop, die later in twee stukken uiteenviel: de huidige dwergplaneet Pluto en diens maan Charon (Nature Geoscience, 6 januari). Decennialang zijn wetenschappers ervan uitgegaan dat Pluto’s opvallend grote maan Charon is ontstaan door een proces vergelijkbaar met de vorming van aarde en maan: een grote botsing waarbij twee min of meer vloeibare hemellichamen ontstonden. Voor het grotere aarde-maansysteem werkt dit model goed, omdat bij de botsing tussen de oeraarde en een planeet ter grootte van Mars heel veel hitte vrijkwam. Maar toen dit scenario werd toegepast op het kleinere Pluto-Charonstelsel, werd een belangrijke factor over het hoofd gezien: het ijzige karakter van deze beide hemellichamen. ‘Pluto en Charon zijn anders: ze zijn kleiner, kouder en bestaan uit een mengsel van gesteente en ijs. En toen we de sterkte van deze materialen in rekening brachten, ontdekten we iets totaal onverwachts,’ aldus Denton. Met behulp van geavanceerde botsingssimulaties ontdekten Denton en haar collega’s dat Pluto en de voorloper van Charon veel minder kneedbaar waren dan gedacht, en dat ze tijdelijk aan elkaar bleven plakken. Hierdoor vormde zich een grote ronddraaiende ‘sneeuwpop’. Ook wijst het onderzoek erop dat Pluto en Charon grotendeels intact zijn gebleven tijdens hun botsing, zodat hun oorspronkelijke samenstelling voor een belangrijk deel bewaard bleef. Dit is in strijd met eerdere modellen, die ervan uitgaan dat het materiaal van beide hemellichamen bij de botsing vermengd raakte. Bovendien moet bij de botsing en het later weer van elkaar loskomen van Pluto en Charon veel hitte zijn ontstaan. Op die manier kon zich een oceaan onder het oppervlak van Pluto vormen, zonder dat daar veel radioactief materiaal voor nodig was. Het onderzoeksteam wil als volgende onderzoeken hoe getijdenkrachten de vroege ontwikkeling van Pluto en Charon hebben beïnvloed toen zij veel dichter bij elkaar waren, en ook of vergelijkbare processen de vorming van andere ‘dubbelplaneten’ kunnen verklaren. (EE)
Meer informatie:
→ Newly discovered 'kiss and capture' mechanism explains the formation of Pluto and its largest moon
Vanaf 2007 hebben astronomen duizenden korte, heldere uitbarstingen van radiostraling waargenomen die afkomstig lijken te zijn van extreem compacte objecten zoals als neutronensterren en mogelijk ook zwarte gaten. Deze zogeheten snelle radioflitsen duren slechts een duizendste van een seconde, maar voeren een enorme hoeveelheid energie mee – genoeg om een compleet sterrenstelsel (kortstondig) te overstralen. Hoe ze precies ontstaan is nog steeds niet helemaal duidelijk. Met behulp van een nieuwe techniek hebben astronomen van het Massachusetts Institute of Technology (MIT) de oorsprong vastgesteld van minstens één van die snelle radioflitsen. Hun onderzoek richtte zich op FRB 20221022A – een eerder ontdekte snelle radioflits die in een sterrenstelsel op 200 miljoen lichtjaar afstand werd geregistreerd. Dat gebeurde met behulp van CHIME, een Canadese radiotelescoop die heel geschikt is voor het detecteren van snelle radioflitsen. Om de precieze locatie van het radiosignaal te kunnen bepalen, hebben de onderzoekers diens ’scintillatie’ geanalyseerd – een verschijnsel dat vergelijkbaar is met het fonkelen van de sterren aan de nachtelijke hemel. Door de aldus ontstane helderheidsfluctuaties van FRB 20221022A te bestuderen, hebben de MIT-wetenschappers vastgesteld dat de radioflits afkomstig moet zijn geweest uit de naaste omgeving van een compact hemellichaam, in plaats van ver daarvandaan, zoals sommige modellen voorspellen. Deze laatste voorspellen dat snelle radioflitsen ontstaan als onderdeel van een schokgolf die zich van het centrale object verwijdert. Het team schat dat FRB 20221022A op maximaal tienduizend kilometer van een roterende neutronenster is ontstaan. Dit maakt het waarschijnlijk dat de uitbarsting plaatsvond in de magnetosfeer van de neutronenster – de sterk magnetische omgeving van deze uiterst compacte ster. Daarmee is voor het eerst het overtuigende bewijs geleverd dat snelle radioflitsen in de magnetosferen van extreem compacte objecten kunnen ontstaan. (EE)
Meer informatie:
→ MIT scientists pin down the origins of a fast radio burst
Een van de grootste astronomische raadsels – de zogeheten donkere energie – bestaat volgens onderzoekers van de Universiteit van Canterbury in Christchurch (Nieuw-Zeeland) niet (MNRAS, 19 december). Al honderd jaar gaan astronomen ervan uit dat het heelal in alle richtingen gelijkmatig uitdijt. Sinds 1992 gaan ze er bovendien van uit dat die uitdijing steeds sneller gaat – een verschijnsel dat wordt toegeschreven aan een nog onbegrepen kosmisch ingrediënt dat donkere energie wordt genoemd. Donkere energie wordt beschouwd als een zwakke ‘anti-zwaartekracht’ die losstaat van de materie en ongeveer tweederde van de massa-energiedichtheid van het heelal uitmaakt. Het kosmologische standaardmodel (ΛCDM) heeft donkere energie nodig om de waargenomen versnelling in de uitdijing van het heelal te kunnen verklaren. Deze versnelling is gebaseerd op metingen van de afstanden van supernova-explosies in verre sterrenstelsels, die verder weg lijken te zijn dan ze zouden moeten zijn als de uitdijing van het heelal niet zou versnellen. De Nieuw-Zeelandse onderzoekers hebben daar zo hun twijfels bij. Aan de hand van verbeterde analyses van de helderheden van supernova’s komen ze tot de conclusie dat het heelal niet gelijkmatig, maar eerder ‘klonterig’ uitdijt. Het nieuwe bewijs ondersteunt het zogeheten timescape-model van de kosmische uitdijing, dat geen donkere energie nodig heeft om de gemeten afstanden van verre supernova’s te kunnen verklaren. Deze zouden simpelweg het gevolg zijn van hoe wij tijd en afstand interpreteren. Het model gaat ervan uit dat de zwaartekracht de tijd vertraagt, en dat een ideale klok in de lege ruimte dus sneller tikt dan binnen een sterrenstelsel. Volgens het model zou een klok in de Melkweg ongeveer 35 procent langzamer lopen dan eenzelfde klok op een gemiddelde locatie in de grote kosmische leegten, wat betekent dat in deze leemten miljarden jaren meer kunnen zijn verstreken, en het lijkt alsof de uitdijing versnelt. ‘Onze bevindingen laten zien dat we geen donkere energie nodig hebben om te verklaren waarom het heelal versneld lijkt uit te dijen,’ aldus onderzoeksleider David Wiltshire. ‘Donkere energie is een verkeerde interpretatie van variaties in de kinetische energie van de uitdijing, die in een heelal dat zo klonterig is als het onze niet uniform is.’ Volgens Wiltshire en zijn collega’s zou de in juli 2023 gelanceerde Europese ruimtetelescoop Euclid, onderscheid kunnen maken tussen beide interpretaties van de uitdijing van het heelal. Maar daar zijn wel minstens duizend nauwkeurige, onafhankelijke metingen van supernova-explosies voor nodig. (EE)
Meer informatie:
→ Dark energy 'doesn’t exist' so can't be pushing 'lumpy' Universe apart – study
NASA’s Parker Solar Probe staat op het punt om twee records te vestigen: op dinsdag 24 december zal hij de zon dichter naderen dan ooit, en daarbij ook nog een nieuw snelheidsrecord vestigen. ‘Parker’ werd in 2018 gelanceerd met als doel om meer te weten te komen over de corona (het ijle buitenste deel van de atmosfeer van de zon) door daar letterlijk doorheen te vliegen. In april 2021 lukte dat voor het eerst en sindsdien is de ruimtesonde nog diverse keren dicht langs de zon, en zo nu en dan ook langs de planeet Venus, gescheerd. Op die manier bouwde hij voldoende snelheid en impuls op om stapsgewijs steeds dichter bij de zon te kunnen komen. Al met al heeft hij al 21 van deze zwaartekrachtslingers volbracht. Parker is daarbij al dichter bij de zon gekomen dan enig andere ruimtesonde. In oktober 2023 en maart van dit jaar wist hij de zon te naderen tot op ruim zeven miljoen kilometer. En al doende vestigde hij ook nog eens een snelheidsrecord van 635.000 kilometer per uur. Morgen komt daar nog een schepje bovenop. Ditmaal zal Parker het zonsoppervlak naderen tot op iets meer dan zes miljoen kilometer, en daarbij een topsnelheid van 700.000 kilometer per uur bereiken. Om dit te kunnen doorstaan, moet de ruimtesonde bestand zijn tegen temperaturen van meer dan 1400 graden Celsius. Voor dat doel is hij uitgerust met een bijna onverwoestbaar hitteschild dat zijn zonzijde afschermt. Tijdens de scheervlucht zal de vluchtleiding van NASA geen contact hebben met Parker. Pas komende vrijdag kan de ruimtesonde weer wat van zich laten horen – tenzij er ondertussen iets misgaat natuurlijk. [Update 27 december: de Parkersonde heeft zijn avontuur goed doorstaan] (EE)
Meer informatie:
→ NASA's Parker Solar Probe will reach its closest-ever point to the sun on Christmas Eve (Livescience.com)
Volgens een team wetenschappers van de Universiteit van Californië te Santa Cruz (VS), het Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung (Duitsland) en het Collège de France (Frankrijk) is de maan na zijn ontstaan mogelijk het toneel geweest van zulk immense vulkanische activiteit dat zijn hele korst meerdere keren smolt en volledig werd omgewoeld. Op dat moment was de afstand tussen maan en aarde veel kleiner dan nu, en brachten getijdenkrachten grote vulkanische activiteit op gang (Nature, 18 december). Wetenschappers worstelen al tijden met de leeftijd van de maan. De diverse schattingen die de afgelopen jaren zijn gedaan liggen honderden miljoenen jaren uit elkaar. Volgens sommige onderzoekers is onze trouwe metgezel 4,35 miljard jaar geleden ontstaan, anderen komen uit op 4,51 miljard jaar geleden. Een van de meest opvallende inconsistenties heeft betrekking op de maangesteenten. Bijna alle gesteentemonsters wijzen op een jongere leeftijd, maar enkele zeldzame zirkoonkristallen zijn aanzienlijk ouder. Hoe kan dit? In hun nieuwe studie bieden de onderzoekers een oplossing voor deze tegenstrijdigheid. Volgens hun berekeningen is de korst van de maan na zijn vorming nogmaals grotendeels gesmolten. Slechts enkele zirkonen hebben deze extreme omstandigheden doorstaan. De geschiedenis van de maan begon met een enorme botsing. In de begindagen van het zonnestelsel kwam een object ter grootte van Mars in botsing met de jonge aarde. Daarbij kwam zoveel hitte vrij dat onze planeet volledig smolt en een enorme hoeveelheid materie de ruimte in werd geslingerd. Dit materiaal klonterde uiteindelijk samen tot de maan, die aanvankelijk was bedekt met een grote oceaan van heet, vloeibaar gesteente. In de daaropvolgende miljoenen jaren koelde de maan af en verwijderde hij zich geleidelijk van de aarde, totdat hij zijn huidige baan op ongeveer 384.400 kilometer afstand bereikte. De onderzoekers hebben nu specifiek gekeken naar wat zich heeft afgespeeld toen de afstand tussen aarde en maan ongeveer drie keer zo klein was als nu. Destijds traden allerlei veranderingen op in de stand en de vorm van de maanbaan. Eén daarvan was dat de maanbaan meer elliptisch werd, waardoor zijn afstand tot de aarde voortdurend varieerde. De daardoor optredende getijdenkrachten ‘kneedden’ de maan zodanig dat zijn mantel begon te smelten. Een allesomvattende magma-oceaan ontstond daarbij niet, maar berekeningen laten zien dat de warmte uit het binnenste van de maan in de loop van de miljoenen jaren het volledige oppervlak bereikte, waardoor de daar aanwezige gesteente smolten – misschien zelfs meerdere malen. Op sommige plaatsen bereikte hete lava het oppervlak, op andere bleef het onder het oppervlak. Dit vulkanische scenario is van groot belang voor de leeftijdsbepaling van het korstgesteente. Sinds hun ontstaan bevatten maangesteenten (net als die van de aarde) radioactieve isotopen. Omdat de vervaltijd van deze isotopen bekend is, kan de ouderdom van het gesteente uit hun huidige concentraties worden afgeleid. Cruciaal daarbij is dat het gesteente, zolang het heet is, isotopen kan uitwisselen met zijn omgeving. Pas na afkoeling wordt zijn samenstelling definitief: de opgesloten radioactieve isotopen beginnen te vervallen, en de geologische klok begint te tikken. De nieuwe bevindingen ruimen tevens een aantal andere tegenstrijdigheden uit de weg. Zo zijn er op die oude maan eigenlijk te weinig kraters te zien. Na zo lange tijd zou hij veel meer inslagen moeten hebben meegemaakt. Vulkanisme biedt uitkomst: uitstromende lava kan vroege inslagbekkens hebben uitgewist. Al met al komen de wetenschappers tot de conclusie dat de maan zelf inderdaad tussen de 4,43 en 4,51 miljoen jaar oud is, maar dat zijn huidige korst 80 tot 160 miljoen jaar jonger is. (EE)
Meer informatie:
→ Old Moon with a Young Crust
Waardoor stierven zijn de dinosauriërs 66 miljoen jaar geleden uitgestorven? Was het alleen de Chicxulub-meteorietinslag in de Golf van Mexico of speelden de effecten van gigantische vulkaanuitbarstingen ook een rol? In een nieuwe publicatie van de Universiteit Utrecht en de Universiteit van Manchester hebben klimaatwetenschappers nu aangetoond dat de vulkaanuitbarstingen weliswaar een forse afkoeling van de aarde veroorzaakten, maar dat het klimaat duizenden jaren voordat de meteoriet insloeg allang weer was hersteld. De onderzoekers concluderen daaruit dat de meteorietinslag de ultieme oorzaak was van het uitsterven van de dinosauriërs (Science Advances, 18 december). Het nieuwe onderzoek levert hard bewijs dat de vulkaanuitbarstingen weinig tot geen effect hadden op het uitsterven van de dinosauriërs. Het team van onderzoekers wist met hulp van fossiele moleculen uit oude veenlagen in de Verenigde Staten de luchttemperaturen te reconstrueren voor de periode voor zowel vóór als ná de meteorietinslag. De veenlagen die de onderzoekers analyseerden bevatten door bacteriën gevormde moleculen met een specifieke structuur, die afhankelijk is van de temperatuur van hun leefomgeving. Omdat deze moleculen al die tijd in het veen bewaard zijn gebleven, kunnen wetenschappers hun samenstelling in kaart brengen en zo temperaturen van miljoenen jaren geleden achterhalen. Met behulp van deze ‘moleculaire paleothermometer’ konden de wetenschappers aantonen dat door de gigantische vulkaanuitbarstingen het klimaat van de aarde voor de meteorietinslag met minstens vijf graden Celsius afkoelde. Dit was zeer waarschijnlijk het gevolg van de vulkanische uitstoot van zwaveldeeltjes die, eenmaal in de lucht, het directe zonlicht effectief blokkeerden. Maar hun belangrijkste ontdekking is dat deze periode van afkoeling slechts relatief kort duurde. De temperatuur van de aarde was ongeveer twintigduizend jaar voor de meteorietinslag alweer hersteld en gestabiliseerd. Dat gebeurde mede doordat vulkanisch uitgestoten CO₂ langer in de atmosfeer blijft dan zwavel, legt Lauren O’Connor, onderzoeker aan de Universiteit Utrecht, uit: ‘Voor het leven op aarde zullen de vulkanische uitbarstingen en de daaraan gelinkte uitstoot van CO₂ en zwaveldeeltjes dramatische gevolgen hebben gehad. Maar dit gebeurde meerdere millennia voor de meteorietinslag plaatsvond en de vulkaanuitbarstingen speelden daardoor waarschijnlijk een minieme rol in het uitsterven van de dinosauriërs.’ De Chicxulub-meteorietinslag blijft zo over als de belangrijkste veroorzaker van de massa-extinctie van dinosauriërs. ‘De inslag veroorzaakte een kettingreactie van verschillende natuurrampen, inclusief bosbranden, aardbevingen en tsunami’s, waardoor zonlicht werd geblokkeerd en ecosystemen werden verwoest. Wij zijn ervan overtuigd dat de inslag de ultieme genadeklap aan de dinosauriërs heeft gegeven,’ aldus Rhodri Jerrett van de Universiteit van Manchester. (EE)
Meer informatie:
→ Oorspronkelijk persbericht
Een internationaal team van astronomen, onder leiding van de Universiteit van Cambridge (VK), heeft in het vroege heelal een enorm zwart gat ontdekt dat aan het ‘dutten’ is nadat het teveel gegeten heeft. Het heeft zoveel materiaal uit zijn omgeving opgeslokt, dat het tot rust moet komen. De ontdekking is gebaseerd op waarnemingen met de internationale Webb-ruimtetelescoop (Nature, 18 december). Het zwarte gat – waargenomen zoals het er ‘slechts’ 800 miljoen jaar na de oerknal uitzag – is enorm groot: het heeft 400 miljoen keer zoveel massa als onze zon en is daarmee een van de zwaarste zwarte gaten die Webb in het vroege heelal heeft opgespoord. Het object is zo kolossaal dat het ongeveer veertig procent van de totale massa van het hem omringende sterrenstelsel uitmaakt. Ter vergelijking: de meeste zwarte gaten in het lokale heelal hebben nemen ruwweg een tiende procent van de massa van hun moederstelsel voor hun rekening. Maar desondanks ‘eet’ dit zwarte gat het gas dat het nodig heeft om te groeien maar heel langzaam: ongeveer honderd keer onder zijn theoretische limiet. In feite ‘slaapt’ het dus. Het bestaan van zo’n zwaar, niet-groeiend zwart gat in het heelal staat op gespannen voet met de bestaande modellen over de ontwikkeling van zwarte gaten. Volgens de onderzoekers is de meest waarschijnlijke verklaring dat zwarte gaten tijdens hun bestaan korte perioden van uiterst snelle groei doormaken, die worden afgewisseld met perioden van rust. Omdat de rustperiodes veel langer duren dan de snelle groeispurts, is de kans het grootst dat astronomen rustende zwarte gaten ontdekken. Volgens de onderzoekers is het dan ook waarschijnlijk dat verreweg de meeste zwarte gaten in het vroege heelal ’slapend’ zijn. Dit scenario wordt bevestigd door computersimulaties. Volgens de huidige inzichten ontstaan zwarte gaten uit de ingestorte restanten van dode sterren en verzamelen ze materie in een tempo dat wordt begrensd door de zogeheten Eddington-limiet, waarbij de druk die straling op materie uitoefent de zwaartekracht van het zwarte gat overwint. De enorme omvang van dit specifieke zwarte gat suggereert echter dat de standaardmodellen het ontstaan en de groei van zulke monsterachtig grote zwarte gaten niet goed kunnen verklaren. Uit de simulaties die de onderzoekers hebben gedaan, blijkt dat zwarte gaten de Eddington-limiet gedurende korte tijd kunnen overschrijden, waardoor ze tijdelijk heel snel groeien, om vervolgens langdurig uit te rusten. Geschat wordt dat elke vreetbui vijf tot tien miljoen jaar duurt en wordt gevolgd door een rustperiode van honderd miljoen jaar. (EE)
Meer informatie:
→ Massive black hole in the early universe spotted taking a ‘nap’ after overeating
Een studie van meer dan 26.000 witte dwergsterren heeft een al voorspeld maar ongrijpbaar effect in deze uiterst compacte, stervende sterren bevestigd: hetere witte dwergen zijn iets gezwollener dan koelere, zelfs als ze dezelfde massa hebben. De bevindingen brengen wetenschappers een stap dichter bij het gebruik van deze stellaire objecten als natuurlijke laboratoria om de effecten van extreme zwaartekracht te onderzoeken (The Astrophysical Journal, 18 december). Witte dwergen zijn de kernen van sterren die vroeger op onze zon leken, maar die alle waterstof die ooit als nucleaire brandstof heeft gediend hebben verbruikt. Deze ontmantelde sterren hebben een dermate hoge dichtheid dat één theelepel van hun materiaal meer dan een ton weegt – vele malen meer dan normale materie. Omdat deze massa zo dicht opeengepakt zit, kan hun zwaartekracht honderden keren sterker zijn dan die van de aarde. Bij het nieuwe onderzoek, onder leiding van astrofysicus Nicole Crumpler van de Johns Hopkins-universiteit, is gemeten welke invloed die enorme zwaartekracht heeft op de lichtgolven die witte dwergen uitzenden. Het licht van deze zware objecten verliest energie terwijl het aan hun zwaartekracht ontsnapt, waardoor het geleidelijk roder wordt – een effect dat met telescopen kan worden gemeten. Deze ‘gravitationele roodverschuiving’ is het gevolg van de kromming van de ruimte, zoals die door de algemene relativiteitstheorie wordt voorspeld. Door het gemiddelde te nemen van metingen van de bewegingen van de witte dwergen ten opzichte van de aarde, en ze te sorteren op hun zwaartekracht en grootte, wist het team het effect van de gravitationele roodverschuiving te onderscheiden van hoe hogere temperaturen de omvang van de buitenste gaslagen van witte dwergen beïnvloeden. Het onderzoek is een voortzetting van eerdere inspanningen van hetzelfde team. Hun onderzoek uit 2020, waarbij drieduizend witte dwergen werden bekeken, bevestigde dat deze sterren krimpen naarmate ze meer massa vergaren. Dat is het gevolg van de ‘elektron-degeneratiedruk’ – een kwantummechanisch proces dat ervoor zorgt dat hun compacte kernen miljarden jaren stabiel blijven zonder dat er kernfusie hoeft op te treden, zoals in onze zon en andere sterren. Volgens Crumpler had het team tot nu toe niet genoeg gegevens om het subtielere, maar belangrijke effect van hogere temperaturen op deze relatie tussen massa en omvang met zekerheid te kunnen bevestigen. ‘De volgende stap zou de detectie van uiterst subtiele verschillen in de chemische samenstelling van de kernen van witte dwergen van verschillende massa’s kunnen zijn’, zegt hoogleraar Nadia Zakamska van Johns Hopkins. ‘We begrijpen nog niet precies hoe groot de massa van een ster mag zijn om een witte dwerg te vormen in plaats van een neutronenster of een zwart gat. Deze steeds nauwkeuriger wordende metingen kunnen ons helpen om theorieën over deze en andere slecht begrepen processen tijdens de evolutie van zware sterren te testen en te verfijnen.’ (EE)
Meer informatie:
→ Survey of 26,000 dead stars confirms key details of extreme stellar behavior
Astronomen hebben een zogeheten blazar ontdekt waarvan het licht er meer dan 12,9 miljard jaar over heeft gedaan om ons te bereiken – een nieuw record voor dit type object. De ontdekking wijst op het bestaan van een grote, maar verborgen, populatie van vergelijkbare objecten die stuk voor stuk bundels van energierijke deeltjes oftewel jets uitzenden. En dat zou kunnen verklaren waarom er al vroeg in de geschiedenis van het heelal grote zwarte gaten konden ontstaan (Nature Astronomy/Astrophysical Journal Letters, 17 december). Blazars behoren tot de categorie actieve sterrenstelsels – sterrenstelsels met een kern waarin heel veel energie wordt geproduceerd. De veroorzaker van deze activiteit is een superzwaar zwart gat dat materie uit zijn omgeving aantrekt, wat een efficiënte manier is om grote hoeveelheden energie te genereren. Hierdoor zenden blazars zoveel licht uit als honderden of zelfs duizenden sterrenstelsels bij elkaar, en dat binnen een stukje ruimte kleiner dan ons zonnestelsel. Minstens tien procent van deze objecten stoot jets uit, maar die zijn vanaf de aarde alleen te zien wanneer ze precies onze kant op wijzen. De nu ontdekte blazar, die de aanduiding J0410–0139 heeft gekregen, is het resultaat van een systematische internationale zoekactie, onder leiding van Eduardo Bañados van het Max-Planck-Institut für Astronomie (Duitsland), waarbij gebruik is gemaakt van een groot aantal telescopen op aarde en in de ruimte. J0410–0139 is de enige blazar die bij dit groots opgezette onderzoek werd ontdekt. Dat lijkt een mager resultaat, maar het feit dat je er eentje vindt, wijst erop dat er veel meer moeten zijn. Die zien we echter niet, omdat hun jets niet onze kant op wijzen. Het licht van de vorige houder van het afstandsrecord voor blazars doet er 100 miljoen jaar korter over om ons te bereiken. Op een afstand van twaalf miljard lichtjaar lijkt dat niet veel uit te maken, maar het verschil is cruciaal. Het plaatst J0410–0139 in een tijd waarin het heelal snel veranderde, en de superzware zwarte gaten snel massa vergaarden. Op basis van de huidige modellen zou het aantal sterrenstelsels met actieve kernen in die 100 miljoen jaar met een factor vijf à tien moeten zijn toegenomen. Het zou niet onverwacht zijn om te ontdekken dat er 12,8 miljard jaar geleden zo’n blazar was. Dat er 12,9 miljard geleden al zo’n blazar was, zoals in dit geval, is opmerkelijk. Het bestaan van een populatie van actieve sterrenstelsels in dit vroege tijdvak heeft belangrijke implicaties voor de kosmische geschiedenis en de groei van superzware zwarte gaten in de kernen van sterrenstelsels. Aangenomen wordt namelijk dat zwarte gaten mét jets sneller aan massa winnen dan zwarte gaten zonder jets. In tegenstelling tot wat vaak wordt gedacht, is het namelijk moeilijk voor gas om in een zwart gat te vallen. Normaal gesproken blijft dit gas rondjes draaien om het zwarte gat, zoals een planeet om de zon draait. Om in het zwarte gat te belanden, moet het gas afremmen en energie verliezen. De magnetische velden van een jet, die in wisselwerking staan met de gasschijf rond het zwarte gat, kunnen als rem fungeren en ervoor zorgen dat het zwarte gat blijft groeien. De nieuwe ontdekking wijst erop 12,9 miljard jaar geleden veel blazars een jet hadden – en dus ook de bijbehorende magnetische velden – die de groei van zwarte gaten bevorderden. (EE)
Meer informatie:
→ Record discovery points to particle jets, support for rapid black hole formation, in the early universe
De ringen van Saturnus zijn misschien niet jonger dan de dinosaurussen, zoals onlangs is gesuggereerd, maar met een leeftijd van miljarden jaren bijna net zo oud als de reuzenplaneet zelf. Tot die conclusie komt een team van wetenschappers onder leiding van Ryuki Hyodo van het Institute of Science Tokyo (Nature Geoscience, 16 december). Over de leeftijd van de ringen van Saturnus wordt al lang gediscussieerd. Sommige onderzoekers menen dat ze ongeveer 4,5 miljard jaar geleden samen met de planeet zijn gevormd uit ijzig puin dat in een baan om Saturnus achterbleef na het ontstaan van ons zonnestelsel. Maar anderen denken dat de ringen heel jong zijn, en wellicht zijn ontstaan nadat een komeet of ijsmaan uit elkaar werd getrokken door de zwaartekracht van Saturnus. Maar volgens Hyodo is het idee dat de ringen van Saturnus jong zijn erg vreemd in de context van de lange geschiedenis van ons zonnestelsel. Als de ringen inderdaad in het tijdperk van de dinosaurussen – oftewel ongeveer 65 miljoen jaar geleden – zouden zijn ontstaan, zou dat zijn gebeurd op een moment dat het zonnestelsel al volledig ontwikkeld en relatief stabiel was. Toen 4,5 miljard jaar geleden de planeten werden gevormd, was het zonnestelsel veel chaotischer en zou de kans dat zich rond een planeet een ring van puin vormde veel groter zijn geweest. Ter ondersteuning van dit scenario hebben Hyodo en zijn collega’s computersimulaties uitgevoerd waarmee botsingen tussen micrometeoroïden (kleine stukjes gesteente) en de ringen werden gesimuleerd. Volgens de onderzoekers bereikten de deeltjes daarbij snelheden van meer dan honderdduizend kilometer per uur en werden ze dermate heet dat ze verdampten. Het daarbij vrijkomende gas expandeerde, koelde af en condenseerde binnen het magnetische veld van Saturnus, waardoor elektrisch geladen ionen en microscopisch kleine deeltjes ontstonden. Uit de simulaties blijkt dat meeste van deze deeltjes ofwel op Saturnus of in diens atmosfeer terechtkwamen. Slechts een klein deel van dit materiaal vervuilde de ringen, waardoor deze relatief schoon bleven. Volgens Hyodo hoeft het huidige schone uiterlijk van de ringen van Saturnus dus niet te betekenen dat ze jong zijn. Op grond van de geringe vervuilingsgraad komt Hyodo juist tot de conclusie dat de ringen van Saturnus heel oud zijn: vier tot vierenhalf miljard jaar. En hetzelfde proces kan ook het aanzien van de ringen van Uranus en Neptunus hebben bepaald. Ter onderbouwing van deze theorie voeren de collega’s van Hyodo nu laboratoriumexperimenten uit waarbij de inslagen van micrometeoroïden op ijzige deeltjes worden nagebootst. (EE)
Meer informatie:
→ Saturn's rings could be much older than scientists first thought (Space.com)
Een internationaal team van onderzoekers heeft een dubbelster ontdekt die dicht om Sagittarius A* – het superzware zwarte gat in het centrum van ons Melkwegstelsel – cirkelt. Het is voor het eerst dat een sterrenpaar in de omgeving van een superzwaar zwart gat is gedetecteerd. De ontdekking, gebaseerd op gegevens die met de Very Large Telescope (VLT) van de Europese Zuidelijke Sterrenwacht (ESO) zijn verzameld, helpt ons begrijpen hoe sterren in omgevingen met extreme zwaartekracht kunnen overleven, en kan mogelijk leiden tot de detectie van planeten in de buurt van Sagittarius A* (Nature Communications, 17 december). ‘Zwarte gaten zijn niet zo verwoestend als we dachten,’ zegt Florian Peißker, onderzoeker aan de Universiteit van Keulen (Duitsland) en hoofdauteur van de studie die vandaag is gepubliceerd. Dubbelsterren – sterparen die om elkaar heen draaien – komen heel veel voor in ons heelal, maar ze waren nog niet eerder ontdekt in de nabijheid van een superzwaar zwart gat, waar de intense zwaartekracht stersystemen instabiel kan maken. De nieuwe ontdekking laat zien dat sommige dubbelsterren zelfs onder destructieve omstandigheden een tijdje kunnen standhouden. D9, zoals de pas ontdekte dubbelster wordt genoemd, is net op tijd opgespoord. Hij is naar schatting pas 2,7 miljoen jaar oud en de sterke zwaartekracht van het nabije zwarte gat zal er waarschijnlijk voor zorgen dat de twee sterren binnen een miljoen jaar zullen samensmelten tot één enkele ster – een zeer korte tijdspanne voor zo’n jong stersysteem. ‘We hebben – naar kosmische begrippen – maar weinig tijd om een dubbelster als deze waar te nemen, maar het is ons gelukt!’, aldus mede-auteur Emma Bordier. Wetenschappers hebben jarenlang gedacht dat de extreme omgeving van een superzwaar zwart gat de vorming van nieuwe sterren zou belemmeren. Maar de diverse jonge sterren die in de buurt van Sagittarius A* zijn ontdekt, hebben deze veronderstelling weerlegd. De ontdekking van de jonge dubbelster laat zien dat zich onder deze barre omstandigheden zelfs dubbelsterren kunnen vormen. ‘Het D9-systeem laat duidelijk zien dat er gas en stof rond de sterren aanwezig is, wat erop kan wijzen dat het om een zeer jong stersysteem gaat dat zich in de buurt van het superzware zwarte gat moet hebben gevormd’, aldus mede-auteur Michal Zajaček, onderzoeker aan de Masaryk-universiteit in Tsjechië en de Universiteit van Keulen. De nu ontdekte dubbelster is aangetroffen in een compacte cluster van sterren en andere objecten rond Sagittarius A*: de zogeheten S-cluster. Het meest raadselachtige aan deze cluster zijn de G-objecten, die zich als sterren gedragen, maar eruitzien als wolken van gas en stof. Tijdens hun waarnemingen van deze mysterieuze objecten ontdekte het team een verrassend patroon in D9. De combinatie van gegevens die zijn verkregen met de instrumenten ERIS en SINFONI van de VLT liet zien dat D9 uit twee sterren bestaat die om elkaar heen draaien. ‘Ik dacht dat mijn analyse fout was,’ zegt Peißker, ‘maar het spectroscopische patroon besloeg een periode van vijftien jaar, wat bewijst dat het echt om een dubbelster gaat: de eerste die in de S-cluster is waargenomen.’ De resultaten werpen ook nieuw licht op de mysterieuze G-objecten. Het team suggereert dat ze mogelijk een combinatie zijn van nog niet samengesmolten dubbelsterren en restmateriaal van al gefuseerde sterren. (EE)
Meer informatie:
→ Volledig persbericht
Na de eerste beelden van zwarte gaten te hebben gemaakt, staat de baanbrekende Event Horizon Telescope (EHT) op het punt om te onthullen hoe zwarte gaten krachtige jets van energierijke deeltjes de ruimte in schieten. Een onderzoeksteam onder leiding van Anne-Kathrin Baczko van de Chalmers University of Technology (Zweden) heeft aangetoond dat de EHT indrukwekkende opnamen kan maken van het superzware zwarte gat en de jets in het sterrenstelsel NGC 1052. Hun metingen, uitgevoerd met onderling verbonden radiotelescopen, bevestigen tevens het bestaan van sterke magnetische velden dicht bij de rand van het zwarte gat (Astronomy & Astrophysics, 17 december). De belangrijkste onderzoeksvraag van het project was hoe superzware zwarte gaten stromen van energierijke deeltjes – zogeheten jets – ter grootte van een sterrenstelsel met bijna lichtsnelheid de ruimte in lanceren. De onderzoekers hebben nu een belangrijke stap gezet om deze vraag te kunnen beantwoorden, door gedetailleerde metingen te doen van het centrum van het sterrenstelsel NGC 1052, dat 60 miljoen lichtjaar van ons verwijderd is. NGC 1052 heeft een superzwaar zwart gat dat de bron is van twee krachtige jets die zich over duizenden lichtjaren uitstrekken. ‘Het centrum van dit sterrenstelsel is een veelbelovend doelwit voor de Event Horizon-telescoop, maar het is zwakker, complexer en uitdagender dan de voorgaande objecten’, zegt Baczko. Baczko en haar team hebben metingen gedaan met slechts vijf van de telescopen in het wereldwijde EHT-netwerk, waaronder ALMA (de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) in Chili. ‘We wisten niet zeker of we überhaupt data van dit zwakke, onbekende object zouden kunnen verzamelen, maar onze aanpak werkte, vooral dankzij de gevoeligheid van ALMA en aanvullende gegevens van vele andere telescopen,’ aldus Baczko. De wetenschappers zijn er nu van overtuigd dat het straks mogelijk zal zijn om een opname van NGC 1052 te maken met de EHT. Dat is te danken aan twee nieuwe stukjes informatie: de omgeving van het zwarte gat is op precies de juiste radiofrequentie helder genoeg om meetbaar te zijn met de EHT. En het gebied waar de jets worden gevormd is ongeveer net zo groot als de eerder vastgelegde ring van M87* – groot genoeg dus om in beeld te brengen met de volledige EHT. Op basis van hun metingen hebben de wetenschappers ook een schatting kunnen maken van de sterkte van het magnetische veld in de buurt van de waarnemingshorizon van het zwarte gat van NGC 1052. Met een veldsterkte van 2,6 tesla is dat veld ongeveer vierhonderd keer zo sterk als het magnetische veld van de aarde, wat overeenkomt met eerdere schattingen. ‘Dit magnetische veld is dermate sterk, dat we denken dat het materiaal kan tegenhouden dat naar het zwarte gat valt. En dat kan weer een rol spelen bij de vorming van de beide jets van het sterrenstelsel’, aldus Matthias Kadler, astronoom aan de Universität Würzburg (Duitsland). (EE)
Meer informatie:
→ Event Horizon Telescope: Moving towards a close-up of a black hole and its jets
De Webb-ruimtetelescoop heeft een raadsel opgelost door een controversiële ontdekking te bevestigen die meer dan twintig jaar geleden door zijn voorganger Hubble is gedaan. In 2003 ontdekte Hubble een zware planeet bij een ster die bijna net zo oud was als het heelal. Zulke sterren bevatten slechts kleine hoeveelheden zware elementen, die de bouwstenen zijn van planeten. Dit impliceert dat er planeten zijn gevormd toen ons heelal nog heel jong was en dat die planeten – ondanks een gebrek aan ‘bouwmateriaal’ – de tijd hadden om te groeien. Maar hoe dan? Om deze vraag te beantwoorden, hebben astronomen Webb gebruikt om sterren te bestuderen in de Kleine Magelhaense Wolk, een nabij sterrenstelsel dat – net als het vroege heelal – een tekort aan zware elementen vertoont. De onderzoekers ontdekten niet alleen dat sommige van de sterren daar zijn omringd door planeet-vormende schijven, maar ook dat die schijven een langere levensduur hebben dan die rond jonge sterren in ons Melkwegstelsel (The Astrophysical Journal, 16 december). In het vroege heelal werden sterren gevormd uit voornamelijk waterstof en helium, en heel weinig zwaardere elementen zoals koolstof en ijzer, zoals die bij latere supernova-explosies vrijkwamen. De huidige modellen voorspellen dat planeet-vormende schijven met zo weinig zwaardere elementen een korte levensduur hebben – zó kort zelfs dat de planeten die ontstaan niet erg groot kunnen worden. Maar Hubble heeft die planeten wel degelijk gezien, dus wat als die modellen niet kloppen en de schijven langer standhouden? Om dit idee te testen, heeft een team onder leiding van Guido De Marchi van het European Space Research and Technology Centre (ESTEC) in Noordwijk Webb gebruikt om spectra te verkrijgen van de jonge sterrenhoop NGC 346 in de Kleine Magelhaense Wolk, die eveneens een tekort aan zwaardere elementen vertoont. De Marchi: ‘We zien dat deze sterren inderdaad omgeven zijn door schijven en nog steeds bezig zijn om materiaal aan te trekken, zelfs op hun relatief hoge leeftijd van twintig tot dertig miljoen jaar. Dit bevestigt dat planeten rond deze sterren meer tijd hebben om zich te vormen en te groeien dan in nabije stervormingsgebieden in ons eigen Melkwegstelsel.’ Deze bevinding is in strijd met eerdere theoretische voorspellingen dat wanneer er heel weinig zwaardere elementen in het gas rond de schijf zitten, de schijf heel snel wordt wegblazen door zijn ster. Maar als een planeet-vormende schijf niet lang genoeg bestaat om stofdeeltjes de laten samenklonteren tot grotere brokstukken die uiteindelijk de kern van een planeet vormen, hoe kunnen er dan planeten ontstaan? De onderzoekers vermoeden dat er twee mogelijkheden zijn, wellicht in combinatie met elkaar. De eerste mogelijkheid heeft te maken met de stralingsdruk die een ster uitoefent om zijn schijf te kunnen wegblazen. Om deze druk effectief te laten zijn, zouden er elementen in het gas moeten zitten die zwaarder zijn dan waterstof en helium. Maar de sterrenhoop NGC 346 bevat tien keer zo weinig zware elementen als onze zon. Mogelijk hebben de sterren in deze sterrenhoop daardoor meer tijd nodig om hun schijf weg te vagen. De tweede mogelijkheid is dat als er weinig zwaardere elementen beschikbaar zijn, er een grotere gaswolk nodig is om een zonachtige ster te kunnen vormen. En een grotere gaswolk zal een grotere schijf produceren, die meer massa bevat en zich daarom minder makkelijk laat wegblazen. (EE)
Meer informatie:
→ NASA's Webb Finds Planet-Forming Disks Lived Longer in Early Universe
Een internationaal onderzoeksteam, onder leiding van het Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung (MPS; Duitsland) heeft het gedrag geïnventariseerd van ruim vijftigduizend zonachtige sterren. Daarbij hebben de onderzoekers ontdekt dat sterren zoals onze zon ongeveer één keer per eeuw een ’supervlam’ kunnen produceren – een uitbarsting waarbij meer energie vrijkomt dan bij een biljoen waterstofbommen, en waarbij gewone zonnevlammen verbleken (Science, 13 december). Het lijdt geen twijfel dat de zon een wispelturige ster is, zoals alleen al de ongewoon sterke zonnestormen van dit jaar bewijzen. Sommige leidden zelfs op lage breedtegraden tot opmerkelijke poollichten. Maar hoe onstuimig kan onze ster eigenlijk worden? Om die vraag te kunnen beantwoorden hebben astronomen hun blik gericht op sterren die qua aard en omvang op onze zon lijken. De huidige ruimtetelescopen nemen duizenden sterren waar en leggen hun helderheidsfluctuaties in zichtbaar licht vast. In deze gegevens zijn supervlammen herkenbaar als opvallende helderheidspieken. Voor de nieuwe studie heeft het team, bestaande uit onderzoekers van de Universiteit van Graz (Oostenrijk), de Universiteit van Oulu (Finland), het Nationaal Astronomisch Observatorium van Japan, de Universiteit van Colorado Boulder (VS) en het Commissariaat voor Atomaire and Alternative Energie van Paris-Saclay en de Universiteit van Parijs-Cité, de gegevens geanalyseerd van 56.450 zonachtige sterren die tussen 2009 en 2013 zijn waargenomen door NASA-ruimtetelescoop Kepler. Alles bij elkaar omvatten de Kepler-gegevens 220.000 jaar aan stellaire activiteit. Cruciaal voor het onderzoek was de zorgvuldige selectie van relevante sterren. De gekozen sterren moesten immers bijzonder nauwe verwanten van onze zon zijn. Daarom namen de wetenschappers in hun onderzoek alleen sterren op die qua oppervlaktetemperatuur en helderheid vergelijkbaar waren met de zon. Ook sloten ze allerlei verstorende factoren uit, zoals kosmische straling en passerende planetoïden en kometen. Ook opflakkerende niet-zonachtige sterren werden weggelaten. Na deze ‘schoonmaakactie’ bleven bij 2527 van de 56.450 in totaal 2889 supervlammen over. Dit betekent dat een zonachtige ster gemiddeld ongeveer één keer per eeuw een supervlam produceert. De astronomen kunnen niet voorspellen wanneer de volgende grote uitbarsting van de zon zal plaatsvinden. De resultaten manen echter tot alertheid. ‘De nieuwe gegevens herinneren ons eraan dat zelfs de meest extreme uitbarstingen deel uitmaken van het natuurlijke arsenaal van de zon,’ aldus medeauteur Natalie Krivova van het MPS. Tijdens de Carrington-gebeurtenis in 1859 – een van de hevigste zonnestormen van de afgelopen tweehonderd jaar, viel het toenmalige telegraafnetwerk in grote delen van Noord-Europa en Noord-Amerika uit. En dat terwijl bij de betreffende uitbarsting slechts één procent van de energie van een supervlam vrijkwam. Inmiddels is onze planeet, met zijn wereldwijde communicatie-infrastructuur, vele malen kwetsbaarder voor dergelijke uitbarstingen dan 165 jaar geleden. (EE)
Meer informatie:
→ Superflares once per Century
Astronomen hebben met de James Webb ruimtetelescoop het infraroodspectrum gemeten van een rotsachtige planeet in het veelbelovende planetenstelsel rond de ster TRAPPIST-1. Dit komt overeen met een planeet die vol ligt met vulkanisch gesteente. Een ander scenario bevat een atmosfeer vol CO2 en smog. Het team, onder wie Michiel Min (SRON), publiceert de resultaten op 16 december in Nature Astronomy. In de zoektocht naar buitenaards leven is het planetenstelsel rondom de ster TRAPPIST-1 een van de meest veelbelovende plekken om een leefbare omgeving te vinden. Het bestaat uit zeven rotsachtige planeten, waarvan drie zelfs op een afstand tot de moederster waar de temperatuur rond die van vloeibaar water ligt. Een internationaal team van astronomen, onder wie Michiel Min (SRON), heeft nu met de James Webb ruimtetelescoop gekeken naar de planeet TRAPPIST-1b, die het dichtste bij de moederster ligt. Het team mat de infraroodstraling die TRAPPIST-1b uitzendt op een specifieke infraroodgolflengte—12,8 micron. Die blijkt een stuk zwakker te zijn dan bij eerdere waarnemingen op een infraroodgolflengte van 15 micron. Een simpele donkere bol zonder atmosfeer is daarmee uitgesloten, want die zou veel meer straling uitzenden dan de nieuwe metingen laten zien. Een atmosfeerloze planeet met vulkanisch gesteente vol mineralen past beter bij de metingen. Maar een interessanter scenario is ook mogelijk: TRAPPIST-1b heeft een dikke atmosfeer gevuld met CO2 en smog—een nevel van koolstofdeeltjes. Die smog absorbeert veel sterlicht in de bovenlagen van de atmosfeer waardoor die heter zijn dan de onderste lagen. Hetzelfde gebeurt in de stratosfeer op Aarde. Onze telescopen vangen op die manier het licht op van deze warme bovenlaag, inclusief de bijbehorende vingerafdruk in het spectrum. Die bevat inderdaad meer straling van 15 micron dan van 12,8 micron. ‘Dit scenario komt vrij veel voor in het zonnestelsel,’ zegt Michiel Min (SRON). ‘Denk bijvoorbeeld aan de smoglaag in de atmosfeer van Titan, een maan van Saturnus. Maar we verwachten dat de samenstelling van de atmosfeer rond TRAPPIST-1b heel anders is dan alles wat we uit ons Zonnestelsel kennen. Deze ster is namelijk koeler en actiever, met bijvoorbeeld veel meer UV-straling. Dat maakt dit razend spannend.’ Het team kwam dit emissiespectrum op het spoor doordat het wispelturige karakter van TRAPPIST-1 ongeschikt is voor conventionele absorptiemetingen. Daarbij passeert een planeet haar moederster voorlangs en sterlicht sijpelt door haar atmosfeer heen. De aanwezige stoffen in die atmosfeer laten dan een vingerafdruk achter. In dit geval moesten de astronomen wachten tot de planeet bijna achter de ster verdwijnt en dus haar volle dagkant toont, zoals een volle maan.
Meer informatie:
→ Persbericht Max Planck Institute for Astronomy (Engelstalig)
Wetenschappers van NASA’s Juno-missie naar de planeet Jupiter hebben ontdekt dat de vulkanen op de Jupitermaan Io waarschijnlijk worden aangedreven door lokale ‘kamers’ van hete magma in plaats van een omvangrijke magma-oceaan. Deze ontdekking maakt een einde aan een 44 jaar oud raadsel omtrent de oorsprong van het meest opvallende geologische kenmerk van Io (Nature, 12 december). Io staat bekend als het meest vulkanisch actieve object in ons zonnestelsel. Op zijn oppervlak zijn ruwweg vierhonderd vulkanen te zien die lava uitstoten. Hoewel deze maan al op 8 januari 1610 door Galileo Galilei is ontdekt, werd zijn vulkanische activiteit pas in 1979 opgemerkt, toen Linda Morabito van NASA’s Jet Propulsion Laboratory voor het eerst een vulkanische pluim zag op een foto die ruimtesonde Voyager 1 van Io had gemaakt. Sinds Morabito’s ontdekking vroegen planeetwetenschappers zich af hoe deze vulkanen worden ‘gevoed’. Verschuilt zich een uitgestrekte, ondiepe oceaan van ziedend hete lava onder het oppervlak? Of putten ze hun lava uit lokale bronnen? Nieuwe gegevens van Juno hebben hier nu uitsluitsel over gegeven. In december 2023 en februari 2024 vloog de ruimtesonde Juno extreem dicht langs Io, op ongeveer 1500 kilometer van diens pizzakleurige oppervlak. Tijdens deze scheervluchten communiceerde Juno met NASA’s Deep Space Network en verzamelde hij zeer nauwkeurige dopplergegevens. Deze werden gebruikt om de zwaartekracht van Io te meten, door te volgen hoe deze de versnelling van de ruimtesonde beïnvloedde. Io bevindt zich heel dicht bij Jupiter en doorloopt in 42,5 uur een elliptische baan om deze gasreus. Doordat zijn afstand tot Jupiter daarbij varieert, varieert ook de zwaartekracht die hij van de planeet ondervindt. Als gevolg daarvan wordt Io met tussenpozen flink samengedrukt. Daarbij komt enorm veel warmte vrij, waardoor het binnenste van Io letterlijk smelt. Als Io een globale magma-oceaan zou hebben, zou de signatuur van deze zogeheten getijdevervorming veel groter zijn dan die van een grotendeels massief inwendige. Door Doppler-gegevens van de twee vluchten te vergelijken met waarnemingen van eerdere ruimtemissies naar Jupiter en telescopen op de grond, hebben de onderzoekers nu dus vastgesteld dat de getijdevervorming van Io niet aan een ondiepe oceaan van magma kan worden toegeschreven. (EE)
Meer informatie:
→ NASA’s Juno Mission Uncovers Heart of Jovian Moon’s Volcanic Rage
Astronomen hebben met de Event Horizon Telescope een spectaculaire flits op meerdere golflengten gedetecteerd vanuit de krachtige relativistische jet (straalstroom) die uit het centrum van sterrenstelsel Messier 87 komt. M87 is het helderste object in de Virgocluster van sterrenstelsels. Dit soort clusters zijn de grootste gravitationeel gebonden structuren in het heelal. Het eerste beeld van een zwart gat dat in april 2019 werd gepubliceerd door de EHT, was van dit sterrenstelsel. Het artikel is gepubliceerd in het vakblad Astronomy & Astrophysics.De Multi Wavelength-werkgroep van de EHT-samenwerking vond de gammaflits in de data van de tweede EHT-waarneemcampagne die in april 2018 werd uitgevoerd en waarbij meer dan 25 telescopen in de ruimte en op de grond waren betrokken. Het is de eerste waarneming in meer dan tien jaar van een hoogenergetische gammaflits (met fotonen met de energie tot duizenden miljarden keren zo hoog als die van zichtbaar licht) vanuit het superzware zwarte gat M87*. De onderzoekers gebruikten bijna gelijktijdige spectra van het sterrenstelsel, met het breedste golflengtebereik ooit.De astronomen hopen in de waarnemingen met onder andere de gevoeligere EHT-array uit 2021 en 2022, en waarnemingen die daarmee gepland staan voor de komende jaren, meer inzicht te krijgen in de fysica rond het superzware zwarte gat M87*. Coördinerend auteur Giacomo Principe (Universiteit van Triëst, Italië) licht toe: “Ook hopen we meer zicht te krijgen op de oorsprong en mechanismen die verantwoordelijk zijn voor de emissie van de gammastraling”. De relativistische straalstroom die door de onderzoekers is onderzocht, is verrassend groot. Hij bereikt afmetingen die de waarnemingshorizon van het zwarte gat tientallen miljoenen keren (zeven orden van grootte) overschrijden - vergelijkbaar met het verschil in omvang van een bacterie en de grootst bekende blauwe vinvis. De gammaflits, die ongeveer drie dagen duurde, had een hogere energie dan de flitsen die doorgaans door radiotelescopen uit het gebied rond een zwart gat worden gedetecteerd.De data laten ook een significante variatie zien in de positiehoek van de asymmetrie van de ring (de zogeheten waarnemingshorizon van het zwarte gat) en de positie van de straalstroom, wat een verband suggereert tussen deze structuren op zeer verschillende schalen. “Hoe en waar deeltjes worden versneld in de jets van superzware zwarte gaten is een al lang bestaand mysterie. Voor het eerst kunnen we directe opnamen van de regio’s nabij de waarnemingshorizon tijdens gammaflitsen toetsen aan theorieën over het ontstaan van de flitsen,” zegt Sera Markoff, hoogleraar aan de Universiteit van Amsterdam en coauteur van de paper.De gegevens werden verzameld door de Event Horizon Telescope (EHT)-samenwerking tijdens een multi-golflengte-waarneemcampagne in 2018, met behulp van een groot aantal ruimtetelescopen, zoals NASA's Fermi, NuSTAR, Chandra en Swift, samen met drie van de grootste Cherenkov-telescopen: H.E.S.S., MAGIC en VERITAS.
Meer informatie:
→ De krachtige jet van sterrenstelsel M87 veroorzaakte zeldzame gammaflits
Voor het eerst heeft NASA’s James Webb-ruimtetelescoop een melkwegstelsel gevonden dat niet alleen al bestond toen het heelal pas 600 miljoen jaar oud was, maar dat ongeveer dezelfde massa heeft als onze Melkweg had in dit ontwikkelingsstadium. Andere melkwegstelsels die tot dusver zijn ontdekt in deze periode van het heelal zijn aanzienlijk zwaarder. Bijgenaamd de Firefly Sparkle, straalt dit stelsel met tien grote sterrenhopen, die elk in detail zijn onderzocht. Dat het mogelijk is om een klein sterrenstelsel in deze fase van het heelal op te lossen in zoveel afzonderlijke componenten, heeft astronomen verrast. Dat dit is gelukt heeft twee oorzaken. Een zware melkwegcluster op de voorgrond werkte als gravitatielens die het beeld van het verder weg gelegen stelsel versterkt, maar minstens zo belangrijk is de grote beeldscherpte van de JWST op infraroodgolflengten. Het team dat het sterrenstelsel vond en onderzocht heeft het werkelijk uiterlijk van het stelsel proberen af te leiden uit het vervormde beeld. Dan zie je hoe de vlekken van de sterrenhopen wordt omringd door diffuus licht van andere niet opgeloste sterren. Andere verre sterrenstelsels die JWST op deze afstand laat zien zijn niet zo langgerekt als deze. Je kunt bij dit stelsel als het ware zien hoe het stukje bij beetje wordt opgebouwd en het zal nog miljarden jaren duren voordat het zijn uiteindelijke vorm krijgt. Er is nog geen centrale verdikking of een schijfvorm te onderscheiden. Het stelsel heeft twee kleinere begeleiders op 6500 en 42000 lichtjaar afstand. Interacties tussen de drie stelsels zullen ook bepalend zijn voor de opbouw van het grotere stelsel. (EM)
Meer informatie:
→ Found: First Actively Forming Galaxy as Lightweight as Young Milky Way
