In 2017 zorgde een mysterieuze komeet met de naam 'Oumuamua voor nogal wat ophef. Het was voor het eerst dat astronomen een komeet konden waarnemen die van buiten ons zonnestelsel afkomstig was. Anders dan andere kometen vertoonde 'Oumuamua geen heldere coma of stofstaart. Ook was hij uitzonderlijk klein en vertoonde hij een eigenaardige vorm die het midden hield tussen een sigaar en een pannenkoek. Maar het vreemdst was nog wel dat hij zich na afloop sneller van de zon verwijderde dan je op grond van de zwaartekrachtswet zou mogen verwachten. Dit bracht enkele wetenschappers op het idee dat 'Oumuamua weleens een buitenaards ruimteschip zou kunnen zijn. Jennifer Bergner, astrochemicus aan de Universiteit van Californië te Berkeley (VS), en astronoom Darryl Seligman van de Cornell-universiteit (VS), hebben nu echter een minder exotische verklaring bedacht: de waargenomen versnelling van de komeet is simpelweg veroorzaakt door ontsnappend waterstofgas, dat van nature in alle interstellaire kometen aanwezig zou moeten zijn (Nature, 22 maart). De meeste kometen zijn in wezen ‘vuile sneeuwballen’, afkomstig uit de buitenwijken van ons zonnestelsel, die met regelmatige tussenpozen de zon naderen. Wanneer een komeet door de zon wordt opgewarmd, stoot hij water en andere moleculen uit, waardoor zich een coma en vaak ook staarten van gas en stof ontwikkelen. De uitgestoten gassen werken als de stuwraketten van een ruimteschip en geven de komeet een zetje dat ervoor zorgt dat deze een beetje van snelheid verandert. Andere objecten, zoals planetoïden en planeten, vertonen dit gedrag niet. Een komeet die door de interstellaire ruimte reist, wordt voortdurend bestookt met kosmische straling. Bergner ontdekte dat experimenteel onderzoek, gepubliceerd in de jaren 70, 80 en 90 van de vorige eeuw, heeft laten zien dat wanneer ijs wordt getroffen door energierijke deeltjes vergelijkbaar met kosmische straling er grote hoeveelheden waterstof worden geproduceerd, die in de ijskorst van de komeet worden opgeslagen. Het ligt voor de hand dat zo’n interstellaire komeet opwarmt wanneer hij het zonnestelsel betreedt, en daarbij zou het opgeslagen waterstof ontsnappen. Maar is de ‘raketwerking’ van dit ontsnappende gas sterk genoeg om een komeet te versnellen? Bij een komeet van enkele kilometers groot waarschijnlijk niet, maar Bergner en Seligman denken dat de stuwkracht bij een kleine komeet als 'Oumuamua, die slechts ongeveer 115 bij 111 bij 19 meter mat, wél toereikend is. Het gedrag van 'Oumuamua was dus niet vreemd: het was precies het gedrag dat je van een interstellaire komeet mag verwachten. (EE)
Meer informatie:
→ Surprisingly simple explanation for the alien comet 'Oumuamua's weird orbit
Wanneer de massa van een witte dwergster de limiet van ongeveer 1,4 zonsmassa overschrijdt, ontploft hij als supernova. Een internationaal team onder leiding van het Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik (MPE, Duitsland) heeft nu een dubbelstersysteem ontdekt waarin materie van een normale ster naar een witte dwerg toe stroomt. Het systeem heeft zich verraden vanwege de kernfusie die het overgedragen gas nabij het oppervlak van de witte dwerg ondergaat, en daardoor nu zogeheten ‘superzachte’ röntgenstraling uitzendt. Het bijzondere in dit geval is dat het overgedragen gas geen waterstof is, maar helium (Nature, 22 maart). Het bestaan van dubbelstersystemen waarin een witte dwerg helium opslokt en in gestaag tempo aan zijn oppervlak ‘verbrandt’ werd al meer dan dertig jaar voorspeld, meer het systeem dat nu door het MPE-team onder de loep is genomen, is het eerste van dit type dat ook daadwerkelijk is waargenomen. Het object in kwestie, dat te boek staat als [HP99] 159, werd in de jaren 90 voor het eerst gedetecteerd met de onder Duitse leiding gebouwde röntgensatelliet ROSAT. Nu hebben astronomen deze röntgenbron kunnen koppelen aan een gewone lichtbron in de Grote Magelhaense Wolk. En daarbij hebben ze vastgesteld dat zijn spectrum talrijke emissielijnen van helium vertoont die afkomstig zijn van de accretieschijf die zich rond de witte dwerg heeft gevormd. Toen ROSAT begin jaren 90 superzachte röntgenbronnen ontdekte die gestaag waterstof op hun oppervlak verbrandden, werden zij een tijdlang beschouwd als mogelijke voorlopers van supernova’s van type Ia. Maar het eigenaardige was dat deze bronnen veel waterstof bevatten, terwijl supernova’s van type Ia juist waterstofarm zijn. De nieuwe waarnemingen van [HP99] 159 kunnen deze paradox niet oplossen. Theoretische modellen voorspellen namelijk dat twee tot vijf procent van de materie van de begeleidende heliumster bij een supernova-explosie van type Ia de omgeving in wordt geblazen. Zó veel helium vertonen de meeste van deze supernova’s echter ook niet. Wel bestaat er een subklasse van dit soort supernova’s, aangeduid als type Iax, die minder helder en minder hevig zijn, en daardoor minder helium uitstoten. Volgens de onderzoekers zou [HP99] 159 weleens een voorloper van zo’n supernova van type Iax kunnen zijn, omdat hun metingen erop wijzen dat gestage heliumverbranding op witte dwergen mogelijk is, zelfs bij lagere overstroomsnelheden dan theoretisch voorspeld. (EE)
Meer informatie:
→ Helium-Brennen auf Weißem Zwergstern entdeckt
Wetenschappers die waarnemingen doen met de Webb-ruimtetelescoop, hebben signaturen van silicaatwolken ontdekt in de turbulente atmosfeer van een hete exoplaneet – een planeet buiten ons zonnestelsel. Gedurende diens 22 uur durende dag stijgt heter materiaal op, om na afkoeling weer omlaag te zakken. Als gevolg van deze turbulenties vertoont de planeet uitzonderlijk sterke helderheidsfluctuaties. Het onderzoeksteam, onder leiding van Brittany Miles van de Universiteit van Arizona (VS), heeft in het spectrum van de planeet duidelijke sporen aangetroffen van water, methaan en koolstofmonoxide (CO), en mogelijk ook van koolstofdioxide (CO2). Nooit eerder zijn bij een exoplaneet zoveel verschillende moleculen ‘gezien’. De planeet, die te boek staat als VHS 1256 b, bevindt zich op ongeveer veertig lichtjaar afstand en draait niet om één, maar om twee sterren. Hij is ongeveer vier keer zo ver van de dubbelster verwijderd als Pluto van onze zon, wat maakt dat hij relatief gemakkelijk waarneembaar is. De wolken hoog in de atmosfeer van de exoplaneet bereiken temperaturen tot wel 830 graden Celsius. In die wolken heeft de ruimtetelescoop grotere en kleinere stofdeeltjes bestaande uit silicaten ontdekt. De kleinere deeltjes zijn vergelijkbaar met rookdeeltjes, de grotere hebben meer weg van fijn zand. De hoge temperatuur van de planeet wijst erop dat hij naar astronomische maatstaven vrij jong is: ruwweg 150 miljoen jaar. De hitte is een overblijfsel van zijn vormingsproces. De komende miljarden jaren zal hij geleidelijk afkoelen, en zullen zijn dichte zandwolken oplossen. (EE)
Meer informatie:
→ Hot sand clouds on a young gas-giant planet orbiting two stars
Wetenschappers hebben uracil – een van de onderdelen van RNA, het grote molecuul dat instructies bevat voor de opbouw en werking van levende organismen – aangetroffen in monsters van planetoïde Ryugu die door de Japanse ruimtesonde Hayabusa2 zijn verzameld. Ook nicotinezuur, tevens bekend als vitamine B3 en een belangrijke cofactor voor de stofwisseling in levende organismen, is in de monsters aangetoond. De ontdekking, gedaan door een internationaal team onder leiding van Yasuhiro Oba van de Universiteit van Hokkaido (Japan), steunt de hypothese dat belangrijke bouwstenen voor het leven in de ruimte ontstaan, en door meteorieten naar aarde kunnen zijn gebracht (Nature Communications, 21 maart). Moleculen als deze waren eerder al ontdekt in bepaalde koolstofrijke meteorieten, maar daarbij was het altijd de vraag of er geen ‘besmetting’ met aards materiaal kan hebben plaatsgevonden. Omdat Hayabusa2 twee monsters rechtstreeks van planetoïde Ryugu heeft opgehaald en ze in verzegelde capsules op aarde heeft afgeleverd, kan verontreiniging worden uitgesloten. De onderzoekers extraheerden de moleculen door de Ryugu-deeltjes in heet water te weken en met behulp van vloeistofchromatografie en massaspectrometrie te analyseren. Uracil werd in kleine hoeveelheden in de monsters aangetroffen (6 tot 31 ppb), vitamine B3 in grotere (49 tot 99 ppb). Daarnaast werden ook andere biomoleculen aangetoond, waaronder diverse aminozuren, aminen en carbonzuren, die een rol spelen in eiwitten en de stofwisseling. De gedetecteerde verbindingen zijn vergelijkbaar met, maar niet identiek aan, die welke eerder in koolstofrijke meteorieten zijn ontdekt. Het team vermoedt dat de onderlinge verschillen tussen de monsters, die van verschillende plekken op Ryugu afkomstig zijn, het gevolg zijn van de blootstelling aan de ruimte. Ook vermoeden de wetenschappers dat de stikstofhoudende verbindingen, althans gedeeltelijk, zijn gevormd uit eenvoudigere moleculen zoals ammoniak, formaldehyde en waterstofcyanide. Hoewel deze niet zijn aangetroffen in de Ryugu-monsters, is bekend dat zij voorkomen in komeetijs. Dat zou kunnen betekenen dat Ryugu van oorsprong een komeet was of een ander object dat bij lage temperaturen is ontstaan. (EE)
Meer informatie:
→ Uracil found in Ryugu samples
Twee teams van astronomen hebben met de Europese Very Large Telescope (VLT) de nasleep waargenomen van de botsing tussen NASA’s Double Asteroid Redirection Test (DART) en de kleine planetoïde Dimorphos. De opzettelijke botsing was bedoeld als ‘planetaire verdedigingstest’, maar bood ook de unieke kans om aan de hand van het opgeworpen materiaal meer te weten te komen over de samenstelling van de planetoïde (Astrophysical Journal Letters en Astronomy & Astrophysics Letters, 21 maart). Ruimtesonde DART sloeg op 26 september vorig jaar in op het oppervlak van de kleine planetoïde Dimorphos, om zo te kunnen onderzoeken in hoeverre het mogelijk is om planetoïden uit koers te brengen. De botsing vond plaats op 11 miljoen kilometer van de aarde – ver weg, maar dichtbij genoeg om met tal van telescopen waarneembaar te zijn. Alle vier de 8,2-meter telescopen van de VLT in Chili hebben de nasleep van de inslag gevolgd. Een team onder leiding van Cyrielle Opitom (Universiteit van Edinburgh, VK) heeft de ontwikkeling van de puinwolk die bij de inslag ontstond een maand lang gevolgd met de Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) van de VLT. De wetenschappers ontdekten dat het opstuivende puin blauwer was dan de planetoïde zelf voor de inslag, wat erop wijst dat de wolk uit zeer fijne deeltjes bestond. In de uren en dagen na de inslag ontstonden andere structuren: klonten, spiralen en een lange staart van stof dat door de lichtdruk van de zon werd weggeduwd. De spiralen en de staart waren roder dan de oorspronkelijke puinwolk, en zouden daarom uit grotere deeltjes kunnen bestaan. Met MUSE kon het team van Opitom het licht van de wolk uiteenrafelen tot een spectrum, en daarin zoeken naar de chemische vingerafdrukken van verschillende gassen. Ze zochten met name naar zuurstof en water, afkomstig van ijs dat bij de inslag werd blootgelegd. Maar ze vonden niets. ‘Van planetoïden wordt niet verwacht dat ze grote hoeveelheden ijs bevatten, dus de detectie van water zou een echte verrassing zijn geweest,’ aldus Opitom. Een ander team, onder leiding van Stefano Bagnulo (Armagh Observatory and Planetarium, VK), onderzocht hoe de DART-inslag het oppervlak van de planetoïde heeft veranderd. ‘Als we de objecten in ons zonnestelsel waarnemen, kijken we naar het zonlicht dat door hun oppervlak of door hun atmosfeer wordt verstrooid en dat gedeeltelijk gepolariseerd raakt,’ legt Bagnulo uit. Dit betekent dat de lichtgolven in een specifieke richting oscilleren in plaats van willekeurig. ‘Door te volgen hoe de polarisatie verandert met de oriëntatie van de planetoïde ten opzichte van ons en de zon, kan de structuur en de samenstelling van het oppervlak worden vastgesteld.’ Bagnulo en zijn collega’s ontdekten dat de polarisatiegraad na de inslag plotseling afnam. Tegelijkertijd nam de totale helderheid van het systeem toe. Een mogelijke verklaring is dat bij de inslag ongerept materiaal uit het inwendige van de planetoïde aan de oppervlakte is gekomen, dat helderder en minder polariserend was dan het materiaal op het oppervlak, omdat het nooit was blootgesteld aan zonnewind en zonnestraling. Een andere mogelijkheid is dat de inslag oppervlaktedeeltjes heeft verpulverd, waardoor veel fijnere deeltjes in de puinwolk zijn terechtgekomen. Kleinere deeltjes weerkaatsen onder bepaalde omstandigheden het zonlicht minder effectief en vertonen minder polarisatie. (EE)
Meer informatie:
→ Eerste resultaten van ESO-telescopen over de nasleep van DART-inslag op planetoïde
Even ten zuiden van de evenaar van de planeet Mars ligt het restant van een gletsjer. Dat hebben planeetwetenschappers bekendgemaakt tijdens de Lunar and Planetary Science Conference die in Texas wordt gehouden. De ontdekking kan erop wijzen dat er op niet al te grote diepte ook nu nog bevroren water te vinden is op Mars. De ontdekking suggereert dat de planeet in het recente verleden natter kan zijn geweest dan tot nu toe werd aangenomen. De oude gletsjer is een van de vele lichtgekleurde afzettingen die in het betreffende gebied worden aangetroffen. Zulke afzettingen bestaan doorgaans voornamelijk uit licht getinte sulfaatzouten, maar in dit geval zijn ook kenmerken van een gletsjer te zien, waaronder crevasses (gletsjerspleten) en morenebanden. De gletsjer is naar schatting zes kilometer lang en maximaal vier kilometer breed, en ongeveer anderhalve kilometer hoog. De wetenschappers benadrukken overigens dat wat ze hebben ontdekt geen ijs is, maar een zoutafzetting met de morfologische kenmerken van een gletsjer. Ze vermoeden dat het zout zich bovenop een gletsjer heeft gevormd, waarbij de vorm van het onderliggende ijs behouden is gebleven. Dat kan een gevolg zijn van de vulkanische activiteit in het gebied. Wanneer mengsels van vulkanische as, puimsteen en hete lavablokken in contact komen met waterijs, kunnen er sulfaatzouten ontstaan die zich ophopen tot een harde korst. Door erosie is het vulkanische materiaal die deze korst bedekte weggesleten en kwamen de sulfaten bloot te liggen. De fijnstructuur van de gletsjer, de bijbehorende afzetting van sulfaatzouten en het bovenliggende materiaal vertonen maar weinig inslagkraters, wat impliceert dat ze geologisch jong zijn. En dat betekent dat er ook in relatief recente tijden nog ijs op het Marsoppervlak heeft gelegen – zelfs rond de evenaar. De grote vraag is of er onder de sulfaatafzetting ook nú nog waterijs aanwezig is of dat het volledig is verdwenen. Onder de huidige omstandigheden op Mars sublimeert (‘verdampt’) waterijs in de omgeving van de Marsevenaar heel snel: vandaar ook dat daar geen oppervlakte-ijs te vinden is. Toch denken de onderzoekers dat er onder de korst van sulfaatzouten nog ijs kan liggen. Ze trekken daarbij een vergelijking met de hooggelegen oude zoutmeren of salars in Zuid-Amerika. Daar wordt oud gletsjerijs tegen verdamping beschermd door een laag zout die het zonlicht weerkaatst. (EE)
Meer informatie:
→ Remains of a Modern Glacier Found Near Mars’ Equator Implies Water Ice Possibly Present at Low Latitudes on Mars Even Today
Bij een nieuwe analyse van radarbeelden die dertig jaar geleden door de ruimtesonde Magellan zijn vastgelegd, hebben onderzoekers aanwijzingen gevonden voor actief vulkanisme op het oppervlak van de planeet Venus. De beelden tonen een kraterpijp die van vorm veranderde, wat zou wijzen op vulkanische activiteit (Science, 15 maart). Op Venus zijn veel vulkanen te zien, maar hard bewijs voor recente activiteit was er niet. Het bleef daardoor onduidelijk of de vulkanische structuren op het geologisch jonge oppervlak van Venus het resultaat zijn van actief vulkanisme of overblijfselen van vroegere vulkanische activiteit. Hoewel geen enkele actieve vulkaan op Venus op heterdaad is betrapt, wees eerder onderzoek er al op dat er op verschillende plekken op het planeetoppervlak vulkanische activiteit zou kunnen plaatsvinden. Geodynamische modellen van Venus doen echter wisselende voorspellingen over het huidige niveau van het vulkanisme op de planeet. Nieuw onderzoek door Robert Herrick (Universiteit van Alaska Fairbanks, VS) en Scott Hensley (California Institute of Technology, VS) geeft nu mogelijk uitsluitsel. De planeetwetenschappers hebben radarbeelden van het oppervlak van Venus die tussen 1990 en 1992 zijn door ruimtesonde Magellan zijn gemaakt onderzocht op tekenen van vulkanische activiteit. Tijdens zijn missie heeft Magellan het Venusoppervlak in kaart gebracht met behulp van radarapparatuur, en daarbij heeft hij sommige plekken twee of drie keer bekeken. Omdat de radarbeelden niet geschikt waren voor automatische beeldanalyse, hebben Herrick en Hensley handmatig onderzocht of er iets op te zien was dat tussen twee radarcycli was veranderd. Daarbij zijn ze gestuit op een kraterpijp in het grote vulkaanstelsel Maat Mons, die tussen twee Magellan-opnamen die acht maanden na elkaar zijn gemaakt groter leek te worden en van vorm veranderde. En het aangrenzende oppervlak vertoont veranderingen die mogelijk zijn veroorzaakt door een lavastroom. Herrick en Hensley interpreteren de waargenomen veranderingen als een aanwijzing dat Venus nog steeds vulkanisch actief is. (EE)
Meer informatie:
→ Magellan Data Reveals Volcanic Activity on Venus
Bijna driekwart van de aarde is bedekt met water, maar waar komen deze enorme hoeveelheden water vandaan? Nieuw onderzoek brengt wetenschappers een stap dichter bij het antwoord op deze vraag. Onder leiding van Megan Newcombe (Universiteit van Maryland, VS) analyseerden de onderzoekers gesmolten meteorieten die sinds de vorming van het zonnestelsel, 4,5 miljard jaar geleden, vrij door de ruimte zwierven. Zij ontdekten dat deze meteorieten een extreem laag watergehalte hebben: ze behoren tot de droogste buitenaardse materialen die ooit zijn gemeten (Nature, 15 maart). Het team analyseerde zeven meteorieten die miljarden jaren na te zijn afgesplitst van ten minste vijf planetesimalen – objecten die door onderlinge botsingen uiteindelijk de planeten van ons zonnestelsel vormden – op aarde terechtkwamen. Veel van deze planetesimalen werden in de vroege geschiedenis van het zonnestelsel zo heet door het verval van radioactieve elementen, dat zij smolten en zich scheidden in een korst, een mantel en een kern. Sommige van de geanalyseerde meteorietmonsters kwamen uit het binnenste deel van het zonnestelsel, waar de aarde zich bevindt en waarvan algemeen wordt aangenomen dat de omstandigheden er warm en droog waren. Andere, zeldzamere monsters kwamen uit de ijzige buitenwijken van ons planetenstelsel. Hoewel algemeen wordt aangenomen dat het water op aarde uit het buitenste deel van het zonnestelsel afkomstig is, moet nog worden vastgesteld welk soort objecten dat water kunnen hebben vervoerd. Er werd min of meer impliciet van uitgegaan dat ook meteorieten uit het buitenste zonnestelsel veel water zouden bevatten. Maar uit het nieuwe onderzoek blijkt dat dit absoluut niet het geval is. De onderzoekers ontdekten dat het water minder dan twee miljoenste van hun massa uitmaakte. Ter vergelijking: de ‘natste’ meteorieten – een soort die koolstofhoudende chondrieten wordt genoemd – bestaan voor ongeveer twintig procent van hun gewicht uit water. Dit betekent dat het verhitten en smelten van planetesimalen resulteert in bijna volledig waterverlies, ongeacht waar deze planetesimalen in het zonnestelsel zijn ontstaan en met hoeveel water zij zijn begonnen. Daaruit leiden Newcombe en haar medeauteurs af dat, in tegenstelling tot wat vaak wordt gedacht, niet alle objecten in het buitenste deel van ons zonnestelsel rijk zijn aan water. Daaruit concluderen ze dat water waarschijnlijk door ongesmolten meteorieten – zogeheten chondrieten – naar de aarde is gebracht. (EE)
Meer informatie:
→ Where did Earth’s water come from? Not melted meteorites, according to scientists
Astronomen hebben, met behulp van de Keck-telescopen op Maunakea (Hawaï) een protocluster van sterrenstelsels in het vroege heelal ontdekt die omgeven is door verrassend heet gas. Dit gas bevindt zich rond een reusachtige verzameling sterrenstelsels die COSTCO-I wordt genoemd (The Astrophysical Journal Letters, 14 maart). Vanaf de aarde nemen we COSTCO-I waar zoals hij eruitzag toen het heelal 11 miljard jaar jonger was dan nu. De protocluster – een voorloper van de huidige clusters – dateert uit een tijd waarin het gas dat het grootste deel van de ruimte buiten de sterrenstelsels vulde (het zogeheten intergalactische medium) aanzienlijk koeler was. Tijdens dit tijdperk, dat ook wel de ‘kosmische middag’ wordt genoemd, bereikte de stervormingsactiviteit van sterrenstelsels haar hoogtepunt. Er was volop ‘koel’ gas met temperaturen van ongeveer 10.000 graden Celsius voorhanden om sterrenstelsels te kunnen vormen en te laten groeien. Het gas dat met COSTCO-I wordt geassocieerd lijkt zijn tijd ver vooruit. Met temperaturen van 100.000 tot meer dan 10 miljoen graden Celsius is het ongeveer net zo heet als het huidige intergalactische medium, dat ook wel het ‘Warm-Hot Intergalactic Medium’ wordt genoemd. Het is voor het eerst dat astronomen zo’n voorraad van oeroud gas hebben opgespoord die de kenmerken vertoont van het huidige intergalactische medium. Het is verreweg het vroegst bekende deel van het heelal dat is ‘opgestookt’ tot temperaturen van het huidige intergalactische medium. Als we laatstgenoemde beschouwen als een kolossale kosmische stofpot die borrelt en schuimt, dan is COSTCO-I waarschijnlijk de eerste ‘bubbel’ die in de nog grotendeels koude stoofpot opborrelde. COSTCO-I heeft meer dan 400 biljoen keer zoveel massa als onze zon en strekt zich over enkele miljoenen lichtjaren uit. Hoewel astronomen wel vaker verre protoclusters ontdekken, viel aan COSTCO-I iets bijzonders op. Normaal gesproken is zo’n grote protocluster omgeven door neutraal waterstofgas, maar dat is hier niet het geval. Dat is waarom de astronomen denken dat het gas in COSTCO-I miljoenen graden heet is – veel heter dan het toenmalige intergalactische medium. Hoe het Warm-Hot Intergalactic Medium is ontstaan, is onduidelijk. Mogelijk hebben botsingen en daaropvolgende samensmeltingen van sterrenstelsels hierbij een rol gespeeld. Maar het is ook mogelijk dat de benodigde energie is geleverd door reusachtige jets van radiostraling, die door superzware zwarte gaten binnen de protocluster zijn gegenereerd. Het intergalactische medium is het gasreservoir dat sterrenstelsels van ‘bouwmateriaal’ voorziet. Heet gas gedraagt zich anders dan koud gas, wat bepalend is voor hoe gemakkelijk het naar sterrenstelsels toe kan stromen om sterren te vormen. (EE)
Meer informatie:
→ The First Bubble In The Intergalactic Stew
Wetenschappers hebben het sterke vermoeden dat er onder de ijskorst van de Jupitermaan Europa een oceaan van zout water schuilgaat. Nieuwe computermodellen van een team onder leiding van Hamish Hay van de Universiteit van Oxford (VK) suggereren dat dit water de ijskap in feite voortduwt, waardoor de rotatie van de ijskorst afwisselend kan versnellen en vertragen. Een belangrijk aspect van het nieuwe onderzoek is de berekening van de stromingsweerstand – de horizontale kracht die de oceaan op het bovenliggende ijs uitoefent. Het onderzoek laat zien hoe deze kracht ook een deel van de scheuren en richels op het oppervlak van Europa kan verklaren. Ze zouden het gevolg zijn van het langzaam uitrekken en breken van de ijskap onder invloed van de oceaanstromingen. De hoop bestaat dat het begin volgend decennium zal lukken om aan de hand van gegevens van NASA’s komende Europa Clipper-missie te bepalen hoe snel de ijskap van Europa roteert. Door opnamen van de nieuwe ruimtesonde te vergelijken met die van zijn voorgangers Galileo en Voyager, zullen wetenschappers kunnen vaststellen of details op het oppervlak van de Jupitermaan mettertijd zijn verschoven. Planeetwetenschappers debatteren al tientallen jaren over de vraag of de ijskap van Europa sneller draait dan het diepe binnenste. Maar de oorzaak daarvan wordt doorgaans niet gezocht bij de beweging van de onderliggende oceaan, maar bij de kracht die de planeet Jupiter op de ijsmaan uitoefent. Dat ook het gedrag van de oceaancirculatie de beweging van de ijskorst zou kunnen beïnvloeden, en zelfs scheuren en ribbels op het oppervlak van Europa kan veroorzaken, komt als een verrassing. Met behulp van technieken die zijn ontwikkeld om de oceanen van de aarde te onderzoeken, hebben de wetenschappers supercomputers ingezet om grootschalige modellen van Europa’s oceaan te maken. Ze onderzochten hoe het water circuleert en hoe deze beweging wordt beïnvloed door opwarming en afkoeling. Aangenomen wordt dat Europa’s inwendige oceaan van onderaf wordt verwarmd door radioactieve vervalprocessen en door de energie die door getijdenkrachten wordt opgewekt in de rotskern van deze maan. Net als water dat wordt opgewarmd in een pan op het fornuis, stijgt het warme water van Europa naar de bovenkant van de oceaan. In de simulaties verliep deze circulatie aanvankelijk verticaal, maar door de rotatie van de maan als geheel ging het stromende water in meer horizontale richtingen – van oost naar west en van west naar oost – stromen. Door stromingsweerstand in hun simulaties op te nemen, stelden de onderzoekers vast dat als de stromingen maar sterk genoeg zijn, er voldoende kracht op het bovenliggende ijs wordt uitgeoefend om de rotatie van de ijskorst te vertragen of te versnellen. Omdat de hoeveelheid interne warmte die wordt opgewekt mettertijd kan variëren, zal de ijskorst daardoor het ene moment sneller bewegen dan het andere. Europa Clipper wordt in 2024 gelanceerd en zal in 2030 in een omloopbaan om Jupiter worden gebracht. De ruimtesonde zal ongeveer vijftig keer langs Europa vliegen en met zijn geavanceerde meetinstrumenten informatie verzamelen over het inwendige van deze maan. Het hoofddoel van de missie is om vast te stellen of de omstandigheden in de oceaan van deze Jupitermaan geschikt kunnen zijn voor leven. (EE)
Meer informatie:
→ Study Finds Ocean Currents May Affect Rotation of Europa’s Icy Crust
Een op 26 februari jl. ontdekte planetoïde zou over ongeveer twintig jaar weleens gevaarlijk dicht bij de aarde kunnen komen. Er bestaat zelfs een kans van ongeveer 1 op 625 dat de ruimterots in botsing komt met onze planeet. Dat hebben medewerkers van het Planetary Defense Coordination Office van het Amerikaanse ruimteagentschap NASA dinsdag bekendgemaakt. De planetoïde, die op 27 februari jl. werd ontdekt en de aanduiding 2023 DW heeft gekregen, is naar schatting ongeveer vijftig meter groot – ruwweg de lengte van een olympisch zwembad. Verwacht wordt dat hij op 14 februari 2046 de aarde heel dicht zal naderen. Maar meer dan dat laat zich op basis van de huidige gegevens niet voorspellen. De eerste weken na de ontdekking van een nieuwe planetoïde is de baan die deze volgt nog erg onzeker. Het kan dus zomaar zijn dat binnenkort zal blijken dat 2023 DW op veilige afstand blijft. Mocht het toch tot een botsing komen, dan zullen de gevolgen vrijwel zeker te overzien zijn. Alleen als de kleine planetoïde toevallig in dichtbevolkt gebied neerkomt kan hij flinke schade veroorzaken. In 2013 explodeerde een half zo grote planetoïde boven de Russische stad Tsjeljabinsk, en veroorzaakte daarbij een schokgolf die duizenden gebouwen beschadigde en ongeveer 1500 mensen verwondde. [Update 14 maart: de kans dat 2023 DW in botsing komt met de aarde is inmiddels gedaald tot 1 op 770 en zal naar verwachting verder afnemen.](EE)
Meer informatie:
→ Newfound Asteroid May Strike Earth in 2046, NASA Says (Scientific American)
Astronomen hebben een klein, compact object ontdekt in een ringvormige leegte in de schijf van gas en stof rond een jonge ster op 375 lichtjaar van de aarde. Ze denken dat het om een ‘baby-planeet’ gaat die aan het groeien is. Planetenstelsels zoals ons eigen zonnestelsel ontstaan uit enorme wolken van interstellair gas die op een gegeven moment samentrekken en gaan draaien. Daarbij wordt de gaswolk steeds platter totdat er een schijf is ontstaan met een jonge ster in het midden. Het materiaal in die schijf klontert uiteindelijk samen tot planeten. Jammer genoeg duurt dit planeetvormingsproces miljoenen jaren, dus kunnen we het niet ‘live’ zien gebeuren. Of misschien toch wel? Een onderzoeksteam onder leiding van Iain Hammond van Monash University (Australië) heeft een reeks waarnemingen van de jonge ster HD 169142 gepubliceerd die bijna tien jaar teruggaan in de tijd. Het mooie van dit object is dat we vanaf de aarde recht tegen de protoplanetaire schijf rond deze ster aan kijken. Hierdoor kunnen we goed zien wat zich in de schijf afspeelt.Bij eerdere waarnemingen was al een ringvormige leemte in de schijf ontdekt op ruim vijf miljard kilometer van de centrale ster. En bij vervolgwaarnemingen werd een klein object in deze lege gordel opgespoord. Hammond en zijn collega’s hebben na jaren van waarnemingen nu kunnen vaststellen dat dit compacte object beweegt. De astronomen denken dat het om een planeet-in-wording gaat, omdat het object een keplerbaan volgt, net als de hemellichamen in ons zonnestelsel. Bovendien is de leemte in de schijf rond HD 169142 scherp begrensd, wat in overeenstemming is met computersimulaties van protoplanetaire schijven waarin planeten aan het groeien zijn. Ook de aanwezigheid van een spiraalvormige structuur in de schijf wijst in die richting. Volgens de onderzoekers heeft de protoplaneet al zoveel gas aan de schijf onttrokken dat hij ongeveer net zoveel massa heeft als de planeet Jupiter. En waarschijnlijk is zijn groeispurt nog niet voorbij. (EE)
Meer informatie:
→ Astronomers detect what may be a baby planet carving out a home for itself (Universe Today)
Op de eerste beelden van het grootste waarneemprogramma in het eerste bedrijfsjaar van de Webb-ruimtetelescoop – COSMOS-Web – zijn allerlei soorten sterrenstelsels te zien, waaronder prachtige voorbeelden van spiraalstelsels, zwaartekrachtlenzen en botsende sterrenstelsels. De opnamen, verkregen met de nabij-infraroodcamera NIRCam en het middel-infraroodinstrument MIRI, zijn begin dit jaar gemaakt. De beelden zijn ongelooflijk gedetailleerd in vergelijking met die van eerdere ruimtetelescopen, zoals Hubble en Spitzer. COSMOS-Web is een 255 uren omvattend programma waarbij een aaneengesloten hemelgebied van 0,6 vierkante graad (drie keer de schijnbare grootte van de vollemaan) door vier verschillende filters met NIRCam wordt gefotografeerd. Kleinere stukjes van dit hemelgebied worden tegelijkertijd bekeken met MIRI. Naar verwachting zullen op die manier uiteindelijk ongeveer een miljoen sterrenstelsels op uiteenlopende afstanden worden vastgelegd. Op de nu vrijgegeven momentopname zijn ‘slechts’ ongeveer 25.000 sterrenstelsels te zien, maar dat zijn er altijd nog ruim twee keer zoveel als op het befaamde Hubble Ultra Deep Field, dat tussen september 2003 en januari 2004 door de Hubble-ruimtetelescoop is vastgelegd. Bij het COSMOS-Web-programma zijn bijna honderd astronomen van over de hele wereld betrokken. Het heeft drie belangrijke wetenschappelijke doelen: het vergroten van onze kennis van het zogeheten reïonisatietijdperk, ruwweg 200.000 tot 1 miljard jaar na de oerknal; het opsporen en karakteriseren van vroege zware sterrenstelsels en onderzoeken in hoeverre de evolutie van donkere materie in sterrenstelsels gelijk op is gegaan met die van hun stellaire inhoud. De nu gepresenteerde mozaïekbeelden zijn gebaseerd op beelden die op 5 en 6 januari jl. zijn verkregen. In april en mei wordt een nieuwe reeks opnamen worden gemaakt, waarmee dan ongeveer de helft van het COSMOS-Web-veld compleet zal zijn. De rest staat voor de maanden rond de komende jaarwisseling op het programma. (EE)
Meer informatie:
→ First Images from JWST’s Largest General Observer Program
Een groot internationaal onderzoeksteam heeft ontdekt dat de detectie van een exoplaneet bij de ster 40 Eridani – bekend van Star Trek – op een vergissing berust. De wetenschappers hebben een artikel gepubliceerd op de preprint-server arXiv, waarin ze een aantal sterren met mogelijke planeten nog eens goed onder de loep hebben genomen. Star Trek maakte in 1966 zijn debuut op de Amerikaanse tv. Een groot succes was de sciencefiction-serie aanvankelijk niet: al na drie seizoenen werd de stekker eruit getrokken. Maar dankzij vele herhalingen werden de avonturen van kapitein James T. Kirk en Mister Spock mettertijd steeds populairder. Er werd een recordaantal spin-offs van de serie gemaakt en ook elf bioscoopfilms zagen het licht. In de serie was Mister Spock afkomstig van de fictieve planeet Vulcan, die in een baan om de ster 40 Eridani A zou draaien. Het kwam dus mooi uit dat in 2018 inderdaad de ontdekking van een exoplaneet bij deze ster kon worden gemeld. Die planeet kreeg overigens niet de naam Vulcan, maar de formele aanduiding 40 Eri b. Sommige astronomen vroegen zich kort na de ontdekking al af of 40 Eri b wel echt een planeet was. Het leek namelijk nogal toevallig dat de duur van één omloop van de planeet precies gelijk was aan de duur van één omwenteling van zijn ster. Deze sceptici hebben nu gelijk gekregen. De ontdekking van 40 Eri b was gebaseerd op een analyse van kleine regelmatige fluctuaties in de golflengte van het licht van 40 Eridani. Zulke fluctuaties kúnnen het gevolg zijn van de aanwezigheid van een om de ster draaiende planeet, wiens zwaartekracht de ster een beetje aan het schommelen brengt. Maar een nauwgezette analyse van het lichtspectrum van 40 Eridani, tevens bekend als HD 26965, heeft nu laten zien dat de waargenomen fluctuaties niet worden veroorzaakt door de aantrekkingskracht van een planeet, maar door activiteit aan het oppervlak van de ster. HD 26965 b is overigens niet de enige exoplaneet die bij dit onderzoek is gesneuveld: hetzelfde lot trof ook de vermeende planeten HD 20794 c, HD 85512 b en HD 114613 b. (EE)
Meer informatie:
→ Star Trek's planet Vulcan found to not be a planet after all (Phys.org)
Een ver en eenzaam sterrenstelsel lijkt al zijn vroegere begeleidende stelsels te hebben opgeslokt. De ontdekking, gebaseerd op gegevens van NASA’s röntgen-ruimtetelescoop Chandra en de internationale Gemini-sterrenwacht op Hawaï, kan de grenzen verleggen van hoe snel sterrenkundigen verwachten dat sterrenstelsels in het vroege heelal zijn gegroeid. Het onverwacht solitaire sterrenstelsel bevindt zich op ongeveer 9,2 miljard lichtjaar van de aarde en bevat een quasar – een superzwaar zwart gat in het centrum van het stelsel dat gas aantrekt en krachtige jets van materie produceert die op radiogolflengten te zien zijn. De omgeving van het sterrenstelsel, dat bekendstaat als 3C 297, lijkt de kenmerken te hebben van een cluster: een enorme verzameling van honderden tot duizenden sterrenstelsels. Toch is 3C 297 in zijn eentje. De röntgengegevens van Chandra tonen twee belangrijke cluster-kenmerken. Ten eerste blijkt uit de gegevens dat het eenzame sterrenstelsel is omgeven door grote hoeveelheden gas met temperaturen van tientallen miljoenen graden – iets wat normaal gesproken alleen in clusters wordt voorkomt. Bovendien heeft de jet van het superzware zwarte gat in het centrum van 3C 297 140.000 lichtjaar verderop een intense bron van röntgenstraling gecreëerd, wat impliceert dat hij zich door gas rond het sterrenstelsel heen heeft moeten ploegen. Ondanks deze overeenkomsten met een cluster blijkt uit waarnemingen met de Gemini-telescoop dat geen van de negentien sterrenstelsels die op foto’s dicht bij 3C 297 lijken te staan, zich daadwerkelijk op dezelfde afstand bevinden als het eenzame sterrenstelsel. Het team van astronomen dat het sterrenstelsel heeft bestudeerd denkt nu dat de combinatie van de zwaartekracht van 3C 297 en interacties tussen de oorspronkelijke sterrenstelsels onderling ertoe heeft geleid dat ze zijn samengesmolten tot één groot sterrenstelsel. De astronomen gaan ervan uit dat 3C 297 niet langer als een cluster moet worden beschouwd maar als een ‘fossiele groep’ – het eindstadium van een sterrenstelsel dat stelsels uit zijn omgeving aantrekt en daarmee samengaat. Hoewel er al diverse andere fossiele groepen zijn ontdekt, is 3C 297 met een afstand van 9,2 miljard jaar uitzonderlijk ver weg. De vorige recordhouders bevonden zich op afstanden van 4,9 en 7,9 miljard lichtjaar. (EE)
Meer informatie:
→ Chandra Helps Astronomers Discover a Surprisingly Lonely Galaxy
Met behulp van de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) hebben astronomen gasvormig water ontdekt in de planeet-vormende schijf rond een jonge ster. De chemische signatuur van dit water verklaart hoe water uit sterren-vormende gaswolken in planeten kan terechtkomen. De ontdekking bevestigt het idee dat het water op aarde nog ouder is dan onze zon (Nature, 8 maart). De ontdekking werd gedaan door de samenstelling van water te onderzoeken in V883 Orionis, een jonge ster op ongeveer 1300 lichtjaar van de aarde die omgeven is door een planeet-vormende schijf. Wanneer een wolk van gas en stof ineenstort, vormt zich een ster in het centrum, met daaromheen een schijf van restmaterie. Dit materiaal klontert in de loop van enkele miljoenen jaren samen tot kometen, planetoïden en uiteindelijk planeten. De astronomen gebruikten ALMA om de chemische kenmerken van het water en diens weg van de stervormingswolk naar de planeten te traceren. Water bestaat gewoonlijk uit één zuurstofatoom en twee waterstofatomen. De astronomen hebben echter gezocht naar een iets zwaardere versie van water waarbij één van de waterstofatomen is vervangen door deuterium – een zware isotoop van waterstof. Omdat normaal en zwaar water onder verschillende omstandigheden ontstaan, kan hun verhouding worden gebruikt om na te gaan wanneer en waar het water is gevormd. Zo is bijvoorbeeld aangetoond dat deze verhouding in sommige kometen van ons zonnestelsel vergelijkbaar is met die in aards water. Dat wijst erop dat kometen water naar onze planeet kunnen hebben gebracht. De reis van water van wolken naar jonge sterren, en vervolgens van kometen naar planeten is al eerder bestudeerd, maar tot nu toe ontbrak de schakel tussen de jonge sterren en de kometen – een hiaat dat nu door V883 Orionis is opgevuld. De samenstelling van het water in de schijf rond deze jonge ster lijkt sterk op die van kometen in ons eigen zonnestelsel. Dit toont aan dat het water in planetenstelsels miljarden jaren geleden – dus vóór de zon – in de interstellaire ruimte is gevormd en relatief onveranderd in zowel kometen als de aarde is beland. Het waarnemen van dit water was niet eenvoudig. ‘Het meeste water in planeet-vormende schijven is bevroren tot ijs, zodat het doorgaans aan ons zicht wordt onttrokken’, aldus Margot Leemker van de Sterrewacht Leiden, die bij het nieuwe onderzoek betrokken was. Gasvormig water kan worden gedetecteerd dankzij de straling die moleculen uitzenden wanneer zij ronddraaien en trillen. Maar als water bevroren is, bewegen de moleculen veel minder. Gasvormig water is te vinden in het midden van de schijf rond de ster, waar het warmer is. Deze gebieden gaan echter schuil achter de schijf zelf en zijn bovendien te klein om waarneembaar te zijn met onze telescopen. Uit recent onderzoek is echter gebleken dat de schijf rond V883 Orionis ongewoon warm is: door een krachtige uitbarsting van de ster is hij verwarmd tot een temperatuur waarbij water niet meer ijsvormig is, maar gasvormig. Vandaar dat de astronomen het water rond V883 Orionis hebben kunnen detecteren met ALMA – een grote opstelling van radiotelescopen in het noorden van Chili. Met dit instrument konden ze de samenstelling van het water bepalen en de verdeling ervan binnen de schijf in kaart brengen. Daarbij is vastgesteld dat de schijf minstens 1200 keer zoveel water bevat als alle oceanen op aarde bij elkaar. (EE)
Meer informatie:
→ Astronomen vinden ontbrekende schakel voor water in het zonnestelsel
Astronomen zijn meer te weten gekomen over de toestand van het heelal 13 miljard jaar geleden, door de hoeveelheid koolstof in de gassen rond oude sterrenstelsels te meten. Daarbij hebben ze ontdekt dat de fractie koolstof in warm gas destijds snel is toegenomen, wat verband kan houden met grootschalige opwarming van gas in verband met het verschijnsel dat het ‘reïonisatietijdperk’ wordt genoemd (Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 7 maart). Uit het onderzoek, onder leiding van Rebecca Davies van de Swinburne University of Technology (Australië), blijkt dat de hoeveelheid warme koolstof binnen een periode van slechts 300 miljoen jaar – een mum van tijd naar kosmische maatstaven – met een factor vijf is toegenomen. Hoewel ook eerdere studies al op een toename aan warme koolstof hadden gewezen, zijn pas bij dit nieuwe onderzoek genoeg data verzameld om de snelheid van de toename nauwkeurig te kunnen meten. Davies en haar team suggereren twee mogelijke verklaringen voor de snelle evolutie. De eerste is dat er een toename was van de hoeveelheid koolstof rond sterrenstelsels, simpelweg omdat er meer koolstof in het heelal beschikbaar kwam. Gedurende de periode waarin de eerste sterren en sterrenstelsels ontstonden werden immers veel zware elementen gevormd, waaronder ook koolstof, die eerder niet hadden bestaan. Het is dus goed denkbaar dat de eerste generaties sterren verantwoordelijk waren voor de snelle stijging van het koolstofgehalte. Bij hun onderzoek vonden de onderzoekers echter ook aanwijzingen dat de hoeveelheid kóéle koolstof in dezelfde periode afnam. Dit suggereert dat de evolutie van de koolstof wellicht twee fasen heeft gekend: een snelle stijging tijdens het reïonisatietijdperk, gevolgd door een afvlakking. Het reïonisatietijdperk, dat plaatsvond toen het heelal ‘slechts’ één miljard jaar oud was, was de periode na het kosmische donkere tijdperk dat volgde op de oerknal waarin het licht weer vrij spel kreeg in het heelal. Daarvóór was het heelal één donkere, dichte mist van gas. Maar toen de eerste zware sterren begonnen te stralen, raakte dat gas geïoniseerd – een herhaling van de toestand kort na de oerknal (vandaar reïonisatie). Die straling kan tot een snelle opwarming van het omringende gas hebben geleid, die de bij dit onderzoek waargenomen toename van de hoeveelheid warme koolstof heeft veroorzaakt. Onderzoek naar de reionisatie is van vitaal belang om te begrijpen wanneer en hoe de eerste sterren zich vormden en de elementen begonnen te produceren die nu bestaan. Maar de benodigde metingen zijn uiterst moeilijk: voor het nieuwe onderzoek moesten 250 uur aan waarnemingen worden gedaan met de Very Large Telescope van de Europese Zuidelijke Sterrenwacht in Chili. Met deze telescoop konden de wetenschappers een aantal verre quasars waarnemen die als kosmische schijnwerpers fungeren. Terwijl het quasarlicht op zijn 13 miljard jaar durende reis door het heelal door sterrenstelsels heen gaat, worden sommige fotonen geabsorbeerd, waardoor karakteristieke streepjescode-achtige patronen in het quasarlicht ontstaan. Door deze spectraallijnen te analyseren kunnen astronomen de chemische samenstelling en temperatuur van het gas in de sterrenstelsels bepalen. Op die manier kunnen ze meer te weten komen over de evolutie van het heelal. Het onderzoek was een samenwerking tussen de Swinburne University of Technology en instituten in Italië, Duitsland, de VS en het Verenigd Koninkrijk. (EE)
Meer informatie:
→ Tracing 13 billion years of history by the light of ancient quasars
Een internationaal onderzoeksteam met daarin onder meer de Nederlandse astronoom Jakob van den Eijnden van de Universiteit van Oxford (VK) heeft voor het eerst het destabiliseren van de schijf van hete materie rond een neutronenster kunnen waarnemen. Eerder was dit verschijnsel alleen bij zwarte gaten gezien (Nature, 1 maart). Astronomen zijn al lang geïntrigeerd door röntgendubbelsterren – systemen van twee om elkaar wentelende sterren waarvan de ene een zwart gat of een neutronenster is. Zowel zwarte gaten als neutronensterren ontstaan bij supernova-explosies en zijn zeer compact, waardoor ze enorme zwaartekracht hebben. Daardoor zijn ze in staat om materie aan de normale ster die om hen heen draait te onttrekken. Bij dit proces vormt zich een accretieschijf – een kolkende schijf van materie – om het zwarte gat of de neutronenster. Volgens theoretische berekeningen zouden deze roterende schijven dynamische instabiliteit moeten vertonen: ongeveer eens per uur vallen de binnenste delen van de schijf binnen korte tijd op het zwarte gat of de neutronenster, waarna dit schijfdeel weer wordt aangevuld en het proces zich herhaalt. Tot nu toe was dit intrigerende verschijnsel alleen waargenomen in dubbelstersystemen met een zwart gat. Maar nu is het voor het eerst ook opgetekend in een dubbelster met een neutronenster, Swift J1858.6-0814 geheten. De ontdekking toont aan dat zo’n instabiliteit een algemene eigenschap van zulke accretieschijven is (en niet het gevolg is van de aanwezigheid van een zwart gat). Het verschijnsel is vastgelegd met vijf telescopen op aarde en in de ruimte die een breed golflengtegebied bestrijken, waaronder de Very Large Array-radiotelescoop in New Mexico (VS), de Europese Very Large Telescope in het noorden van Chili en de Hubble-ruimtetelescoop. ‘De radiowaarnemingen brachten een belangrijke eigenschap van deze instabiliteiten aan het licht’, aldus Van den Eijnden. ‘We hebben ontdekt dat wanneer de schijf ‘leegloopt’, een deel van het gas de ruimte in wordt geschoten in de vorm van zogeheten radiojets: smalle bundels van gas die de lichtsnelheid kunnen benaderen.’ Deze radiojets fluctueren in helderheid, en dit gedrag lijkt samen te hangen met het leeg- en vervolgens weer vollopen van de accretieschijf. (EE)
Meer informatie:
→ Major collaboration reveals new insights on binary star systems
Onder Japanse leiding hebben astronomen voor het eerst een supernova ontdekt die ongeveer een jaar na zijn explosie weer opleefde op millimetergolflengten. Waarnemingen met de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) laten zien dat de zware ster ongeveer 1500 jaar vóór de explosie een groot deel van zijn buitenlagen is verloren (The Astrophysical Journal Letters, 1 maart). Zware sterren sluiten hun bestaan af met een catastrofale supernova-explosie. Maar de manier waarop ze naar hun einde toe evolueren varieert van ster tot ster. Een van de factoren die daarbij een rol kan spelen is de interactie met een begeleidende ster. De meeste zware sterren maken namelijk deel uit van een dubbelster. In zo’n dubbelstersysteem kan de ene ster het buitenste omhulsel van de andere ster ‘afsnoepen’. Een deel van het gestolen gas wordt daarbij de omgeving in geslingerd en vormt zo een circumstellair medium. Naar astronomische maatstaven voltrekt dit proces zich heel snel, waardoor de kans klein is dat je het als astronoom ‘live’ kunt waarnemen. In plaats daarvan proberen astronomen het proces te onderzoeken door de eigenschappen ervan te diagnosticeren, zoals de hoeveelheid en de verdeling van het circumstellaire medium dat door de interactie met de begeleidende ster ontstaat. En dat is precies wat een team onder leiding van Keiichi Maeda (Universiteit van Kyoto) en Tomonari Michiyama (Universiteit van Osaka) heeft gedaan. Bij een supernova-explosie verspreiden de ‘brokstukken’ van de ontplofte ster zich met snelheden tot tien procent van de lichtsnelheid over de omgeving. Deze zogeheten ejecta komen vervolgens in botsing met het circumstellaire medium, waardoor synchrotronstraling op radiogolflengten ontstaat. Door de eigenschappen van deze straling te onderzoeken, is het mogelijk om de verdeling van het circumstellaire medium in kaart te brengen. En daaruit kan dan weer worden afgeleid hoeveel massa de stervende zware ster voor zijn uiteindelijk explosie is kwijtgeraakt. Voor hun onderzoek hebben de astronomen supernova SN 2018ivc, die zich afspeelde in het bekende spiraalstelsel M77, een paar jaar lang gevolgd met de ALMA-radiotelescoop. Op millimetergolflengten nam de helderheid van deze supernova tot ongeveer tweehonderd dagen na de explosie snel af, maar ruim duizend dagen later zagen de astronomen hem opeens weer opleven – een verschijnsel dat wel eens eerder was waargenomen, maar toen steeds op centimetergolflengten. Op de millimeter-golflengten van ALMA konden de astronomen een veel duidelijker beeld krijgen van de onmiddellijke omgeving van de ontplofte ster. Zo werd op ongeveer een tiende lichtjaar afstand daarvan een dicht circumstellair medium gedetecteerd. De ejecta van de supernova kwamen uiteindelijk in botsing met dit materiaal, maar hadden het na tweehonderd dagen nog niet bereikt. Met behulp van de latere ALMA-waarnemingen kon het resultaat van de botsing nader worden gekwantificeerd door modelberekeningen van het verschijnsel te doen en de intensiteit van de waargenomen synchrotronstraling te vergelijken met de modelvoorspellingen. En dat bracht de astronomen tot de conclusie dat een groot deel van het circumstellaire medium te danken was aan de interactie met een begeleidende ster, die ongeveer 1500 jaar vóór de supernova-explosie moet hebben plaatsgevonden. (EE)
Meer informatie:
→ Resurrected Supernova Provides Missing-Link in Stellar Evolution
Voor het eerst hebben wetenschappers kunnen waarnemen hoe het puin van een inslag op een planetoïde zich in de ruimte verspreidt en hoe daarbij een ‘staart’ kan ontstaan (Nature, 1 maart). Op 26 september 2022 sloeg NASA-ruimtesonde Double Asteroid Redirection Test (DART) opzettelijk in op het oppervlak van de kleine planetoïde Dimorphos, die als een maantje om de grotere planetoïde Didymos cirkelt. Het experiment was bedoeld om bepalen of een planetoïde die op de aarde af komt op die manier van koers kan worden gebracht. Door de inslag werd de omlooptijd van Dimorphos met ongeveer 33 minuten bekort, dus lijkt het heel goed mogelijk om een (kleine) planetoïde met beperkte middelen een zetje te geven. Maar dat is niet het enige wat wetenschappers van de gebeurtenis hebben geleerd. Ze hebben ook op de voet kunnen volgen hoe een planetoïde na zo’n inslag een komeetachtige staart kan ontwikkelen. Vanaf 1979 hadden astronomen al een aantal van die planetoïden-met-staart waargenomen, maar niet altijd was even duidelijk of deze staart het gevolg was van een (natuurlijke) inslag of dat er een andere oorzaak was. De opnamen die tijdens de inslag van DART met onder meer de Hubble-ruimtetelescoop zijn gemaakt tonen definitief aan dat door de inslag op een planetoïde inderdaad een staart kan ontstaan. Maar in het geval van Dimorphos verliep dat proces wel wat ingewikkelder dan bij inslagen op solitaire planetoïden. Het unieke aan de DART-inslag was dat de puinwolk of ejecta die de ruimte in werd geblazen werd verstoord door de zwaartekracht van ‘moederplanetoïde’ Didymos. Als gevolg daarvan vertoonde de puinwolk in de eerste tweeënhalve week na de inslag een nogal complexe ontwikkeling, waarbij ook de zogeheten lichtdruk van de zon een rol speelde [video]. ‘Een eenvoudige manier om de evolutie van de puinwolk te visualiseren is je een kegelvormig ‘puingordijn’ voor te stellen dat uit Dimorphos komt, terwijl deze in een baan om Didymos draait. Na ongeveer een dag wordt de basis van de kegel eerst langzaam vervormd door de zwaartekracht van Didymos, waardoor zich na enkele dagen een gekromde of verdraaide trechter vormt’, aldus onderzoeksleider Jian-Yang Li van het Planetary Science Institute in Tucson (Arizona, VS). ‘Ondertussen duwt de lichtdruk het stof in de puinwolk van de zon uit gezien naar achteren, waardoor de kegelstructuur geleidelijk oplost. Dit effect komt na een dag of drie tot uiting. Omdat kleine deeltjes gemakkelijker worden weggeduwd dan grote, rekte de puinwolk in de anti-zonnerichting uit, waardoor een strepenpatroon in de puinwolk ontstond.’ (EE)
Meer informatie:
→ DART Mission Offers First View of Asteroid Impact Ejecta Tail Formation
Christiaan Huygens maakte in de zeventiende eeuw uitstekende lenzen, maar zijn telescopen misten scherpte in vergelijking met wat in die tijd mogelijk was. Alex Pietrow, die na zijn studie sterrenkunde in Leiden en zijn promotie aan Stockholm University in Zweden, nu onderzoeker is aan het Leibniz Instituut voor Astrofysica in Potsdam (AIP) in Duitsland, heeft de berekeningen van Huygens onderzocht en concludeert dat de Nederlandse astronoom en wiskundige waarschijnlijk bijziend was en een bril nodig zou hebben gehad om zijn telescopen te verbeteren. Christiaan Huygens was een 17de-eeuwse Nederlandse wetenschapper die een revolutie veroorzaakte op het gebied van de optica, mechanica, tijdmeting en astronomie. Hij vond bijvoorbeeld het slingeruurwerk uit, ontwikkelde de golftheorie van licht, ontdekte de Saturnus-maan Titan en beschreef de ware aard van de ringen van Saturnus. Zijn telescopen en lenzen staan bekend om hun uitstekende kwaliteit voor die tijd, maar toch bereikten ze niet dezelfde scherpte als die van zijn concurrenten. Het nieuwe onderzoek, gepubliceerd in het tijdschrift Notes and Records: the Royal Society Journal of the History of Science, werpt een ongebruikelijke blik op het werk van Huygens en suggereert dat het gebrek aan scherpte in zijn lenzen werd veroorzaakt door zijn gezichtsvermogen. De wetenschapper had mogelijk myopie (bijziendheid), een aandoening waardoor objecten in de verte wazig lijken. Alex Pietrow is postdoctoraal onderzoeker bij het AIP bij de afdeling Zonnefysica, en is daarnaast een liefhebber van wetenschapsgeschiedenis. Hij onderzocht de regels en vergelijkingen die Huygens opstelde voor het ontwerpen van telescopen, en stelt vast dat deze tekortschoten in vergelijking met moderne optische principes. Huygens’ benadering van het maken van lenzen was experimenteel en berustte op trial and error, wat betekent dat hij de combinaties van verschillende lenzen en oculairs testte om de best werkende telescoop te vinden. Toen hij dat eenmaal had gedaan, maakte hij tabellen en vergelijkingen, die hij vervolgens gebruikte om telescopen met de gewenste vergroting te bouwen. De telescopen die Huygens met behulp van deze vergelijkingen ontwierp, bleven echter achter bij het theoretisch optimum. Zo stelde de eerste directeur van de Leidse Sterrewacht Frederik Kaiser in 1846 dat Huygens onberispelijke lenzen sleep, maar dat zijn telescopen een merkbaar lager oplossend vermogen hadden dan andere telescopen. De nieuwe studie suggereert dat Huygens’ gezichtsvermogen de reden kan zijn geweest. Het verschil tussen zijn vergelijkingen en moderne optiek zou zijn opgelost met een bril van -1,5 dioptrie. Huygens’ bijziendheid was mild genoeg om geen problemen te veroorzaken in het dagelijks leven in de zeventiende eeuw en bleef dus onopgemerkt.
Meer informatie:
→ Oorspronkelijk persbericht
Een internationaal onderzoeksteam onder leiding van Florian Peißker van de Universiteit van Keulen (Duitsland) heeft een zeer jonge ster-in-wording ontdekt in de buurt van het superzware zwarte gat Sagittarius A* (Sgr A*) in het centrum van ons Melkwegstelsel. ‘Babyster’ X3a is slechts enkele tienduizenden jaren oud en zou theoretisch gezien helemaal niet zo dicht bij Sgr A* kunnen bestaan. De astronomen vermoeden dat hij zich in een stofwolk rond het kolossale zwarte gat heeft gevormd en pas daarna naar zijn huidige baan is afgedaald (The Astrophysical Journal, 28 februari). De omgeving van het zwarte gat in het Melkwegcentrum wordt algemeen beschouwd als een gebied dat wordt beheerst door dynamische processen en harde röntgen- en UV-straling. Precies deze omstandigheden werken de vorming van sterren zoals onze zon tegen. Toch zijn er al twintig jaar geleden zeer jonge sterren gevonden in de directe omgeving van Sgr A*. Het is nog steeds niet duidelijk hoe deze sterren daar zijn terechtgekomen of waar ze zich hebben gevormd. Babyster X3a, die tien keer zo groot en vijftien keer zo zwaar is als onze zon, zou weleens de ontbrekende schakel kunnen zijn tussen het stervormingsproces en de jonge sterren in de directe omgeving van Sgr A*. Volgens Peißker en zijn collega’s bestaat er een gebied op enkele lichtjaren afstand van het zwarte gat dat aan de voorwaarden voor stervorming voldoet. Dit gebied, een ring van gas en stof, is voldoende koud en beschermd tegen destructieve straling. Lage temperaturen en hoge dichtheden creëren een omgeving waarin wolken van honderden zonsmassa’s kunnen ontstaan. En zulke wolken kunnen onder invloed van onderlinge interacties in principe heel snel dichter naar het zwarte gat toe migreren. Bovendien zouden zich in de nabijheid van de babyster zeer hete samenklonteringen van gas en stof kunnen vormen die vervolgens door X3a worden ingevangen. Dit zou de reden kunnen zijn dat deze ster zo’n grote massa heeft gekregen. De samenklonteringen vormen echter maar een deel van de ontstaansgeschiedenis van de babyster: zijn ‘geboorte’ is daarmee nog niet verklaard. De astronomen suggereren nu het volgende scenario: afgeschermd van de zwaartekrachtsinvloed van Sgr A* en intense straling kan zich in de buitenste gas- en stofring rond het centrum van het Melkwegstelsel een voldoende dichte wolk van gas en stof hebben gevormd. Deze wolk had ongeveer honderd keer zoveel massa als onze zon en stortte onder zijn eigen zwaartekracht ineen tot één of meer protosterren. Deze zogeheten valtijd komt ongeveer overeen met de leeftijd van X3a. Uit waarnemingen is gebleken dat er veel van deze wolken zijn onderlinge interacties aangaan. Het is daarom niet ondenkbaar dat er van tijd tot tijd een wolk dichter naar het zwarte gat toe migreert. Dit scenario zou ook passen bij het huidige evolutiestadium van X3a, die zich momenteel tot een volwassen ster ontwikkelt. Het is daarom best aannemelijk dat de gas- en stofring rond Sgr A* als ‘kraamkamer’ van jonge sterren fungeert. (EE)
Meer informatie:
→ Baby star near the black hole in the middle of our Milky Way: It exists after all
Een internationaal onderzoeksteam heeft nieuwe informatie verzameld over de resten van een ster waarvan de explosie 450 jaar geleden werd waargenomen. Dat heeft nieuwe aanwijzingen opgeleverd over hoe bij zo’n kolossale explosie, die supernova wordt genoemd, deeltjes tot bijna de lichtsnelheid worden versneld. Het supernova-restant is genoemd naar de Deense astronoom Tycho Brahe, die in 1572 het heldere schijnsel van een (tijdelijke) nieuwe ‘ster’ in het sterrenbeeld Cassiopeia opmerkte. Bij het nieuwe onderzoek hebben astronomen gegevens van NASA-satelliet IXPE gebruikt om de gepolariseerde röntgenstraling van het restant van Tycho’s supernova te bestuderen. De IXPE-gegevens geven voor het eerst inzicht in de geometrie van de magnetische velden in de buurt van de schokgolf van de supernova, die zich nog steeds voortplant. Dit stelt wetenschappers in staat om te onderzoeken hoe de deeltjes aan de rand van de schokgolf worden versneld. Door de röntgenpolarisatie te meten, kunnen wetenschappers de gemiddelde richting en ordening vaststellen van het magnetische veld van de röntgengolven die het supernova-restant uitzendt. De gepolariseerde röntgenstraling wordt uitgezonden door elektronen die in het magnetische veld bewegen en daarbij zogeheten synchrotronstraling uitzenden. De polarisatie geeft de richting aan van de magnetische velden op de plaats waar de straling werd opgewekt. IXPE heeft de vorm van het magnetische velde gemeten op schalen van minder dan drie lichtjaar – enorm groot naar menselijke maatstaven, maar dichter bij de bron van de zeer energierijke ‘kosmische straling’ die door dit soort objecten wordt uitgezonden dan onderzoekers ooit zijn gekomen. Deze informatie is waardevol, omdat wetenschappers willen weten hoe deeltjes in het kielzog van de ontploffingsgolf van de oorspronkelijke explosie worden versneld. De onderzoekers hebben ook overeenkomsten en verrassende verschillen ontdekt tussen wat IXPE heeft gemeten bij het restant van Tycho’s supernova en bij het eerder onderzochte supernova-restant Cassiopeia A. De magnetische velden in beide supernovaresten blijken zich globaal radiaal naar buiten toe uit te strekken. Maar ‘Tycho’ vertoont een veel sterkere röntgenpolarisatie dan Cassiopeia A, wat suggereert dat zijn magnetische veld minder turbulent is. Tycho’s supernova staat te boek als een supernova van type Ia. Zo’n explosie ontstaat wanneer een witte dwergster in een dubbelstersysteem zijn begeleider aan flarden trekt en een deel van diens massa opslokt. Dit maakt de dwergster uiteindelijk instabiel, waardoor hij explodeert en zijn ‘puin’ met enorme snelheid de ruimte in worden geblazen. Bij de explosie van Tycho’s supernova kwam evenveel energie vrij als onze zon in 10 miljard jaar zou produceren. (EE)
Meer informatie:
→ NASA’s IXPE Unlocks Mysteries of Historic Tycho Supernova
Als je vanuit de ruimte naar de aarde kijkt, lijken het noordelijk en zuidelijk halfrond even helder. Dit is verrassend, omdat het zuidelijk halfrond grotendeels is bedekt met donkere oceanen, terwijl het noordelijk halfrond een uitgestrekt landoppervlak heeft dat veel helderder is dan de oceanen. Jarenlang was deze helderheidssymmetrie tussen de beide halfronden een mysterie. Maar in een nieuwe studie, gepubliceerd in de Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), komen onderzoekers van het Weizmann Institute of Science (Israël) en hun medewerkers tot een logische verklaring: de symmetrie is het gevolg van bewolking en stormactiviteit. De verhouding tussen de zonne-energie die de aarde bereikt en de energie die door elk gebied wordt weerkaatst, wordt bepaald door verschillende factoren. Een daarvan is de verhouding tussen oceanen en land, die in reflectiviteit verschillen. Het landoppervlak van het noordelijk halfrond is ongeveer tweemaal zo groot als dat van het zuidelijk halfrond, en wanneer je dicht bij het aardoppervlak meet, bij heldere hemel, resulteert dat inderdaad in een helderheidsverschil van meer dan tien procent. Toch lijken beide halfronden vanuit de ruimte gezien even helder. Bij hun onderzoek hebben de wetenschappers zich gebogen over een andere factor die het albedo – het licht-weerkaatsende vermogen – van de aarde beïnvloedt: bewolking. Daartoe hebben ze gegevens geanalyseerd uit omvangrijke databanken, waarvan sommige teruggaan tot 1950. Vervolgens hebben de onderzoekers de wervelstormen van de afgelopen vijftig jaar naar intensiteit onderverdeeld in drie categorieën. Daarbij ontdekten ze een rechtstreeks verband tussen de stormintensiteit en het aantal wolken dat zich rond de storm vormt. Terwijl het noordelijk halfrond en landgebieden in het algemeen worden gekenmerkt door zwakkere stormen, hebben boven de oceanen op het zuidelijk halfrond matige en sterke stormen de overhand. Uit de gegevensanalyse blijkt dat het verband tussen stormintensiteit en bewolking het verschil in bewolking tussen de halfronden verklaart. Het wolkenalbedo dat het gevolg is van krachtige stormen boven het zuidelijk halfrond bleek met grote nauwkeurigheid het grote landoppervlak op het noordelijk halfrond te compenseren, waardoor de helderheidssymmetrie behouden blijft. Zoals bekend heeft de aarde de afgelopen jaren snelle veranderingen ondergaan die aan klimaatverandering worden toegeschreven. Om na te gaan of en in welke mate dit gevolgen zou kunnen hebben voor de helderheidssymmetrie van de aarde, hebben de onderzoekers modelberekeningen gedaan. De modellen voorspellen dat de opwarming van de aarde zal leiden tot een verminderde stormfrequentie boven het noordelijk halfrond en van een afname van zwakke en matige stormen boven het zuidelijk halfrond. De sterkste stormen op het zuidelijk halfrond zullen echter intenser worden. De oorzaak van deze voorspelde verschillen is de zogeheten ‘arctische versterking’ – een verschijnsel waarbij de Noordpool tweemaal zo snel opwarmt als de gemiddelde opwarming van de aarde. Je zou denken dat dit verschil de symmetrie in het albedo van de aarde zou moeten doorbreken. Uit het onderzoek blijkt echter dat een verdere toename van de stormintensiteit de hoeveelheid bewolking op het zuidelijk halfrond mogelijk niet verandert, omdat de bewolkingsgraad bij zeer krachtige stormen een verzadigingsplafond bereikt. De symmetrie zou dus behouden kunnen blijven. (EE)
Meer informatie:
→ Look on the Bright Side of Earth
Een onderzoeksteam onder leiding van Stefanie Komossa van het Max-Planck Institut für Radioastronomie heeft aanwijzingen gevonden dat een van de superzware zwarte gaten in het centrum van het sterrenstelsel OJ 287 waarschijnlijk ongeveer honderd keer lichter is dan tot nu toe werd aangenomen. OJ 287 is al sinds zijn ontdekking, eind 19de eeuw, een intrigerend en dankbaar onderzoeksobject. Het sterrenstelsel produceert geregeld flinke uitbarstingen van licht en energie, die inzicht geven in wat zich in het centrum ervan afspeelt. De uitbarstingen van OJ 287 vinden ruwweg eens in de twaalf jaar plaats. De meest waarschijnlijke verklaring voor dit verschijnsel is dat het sterrenstelsel twee kolossale zwarte gaten in zijn kern heeft die om elkaar heen wentelen. Het vermoeden bestaat dat het kleinste van de twee daarbij bij herhaling de schijf van gas rond het zwaarste zwarte gat doorboort. Deze laatste zou dan wel een massa van meer dan 10 miljard zonsmassa’s moeten hebben – at uitzonderlijk veel is. In twee recent gepubliceerde onderzoeksartikelen (MRAS en Astrophysical Journal, 23 februari) komen Komossa en haar collega’s uit op een veel geringere massa. Na uitvoerige waarnemingen, waarbij OJ 287 voor het eerst over een breed golflengtegebied – van radio- tot gammastraling – onderzocht is, zijn de astronomen tot de conclusie gekomen dat de gasschijf rond het primaire zwarte gat minstens tien keer minder helder is dan eerdere schattingen aangaven. Deze grote afwijking wordt vooral veroorzaakt door de jet die OJ 297 uitzendt. Deze ‘kosmische schijnwerper’ wijst precies onze kant op, waardoor het zicht op de gasschijf veelal wordt ontnomen. Uit de nieuwe, langdurige waarneemcampagne blijkt echter dat de jet soms aanzienlijk in intensiteit afneemt, en op zo’n moment laat het schijnsel van de schijf zich wél goed bekijken. Het is de astronomen nu gelukt om de bewegingen van het gas rond het primaire zwarte gat te meten. De resultaten impliceren dat de massa van dit object ‘maar’ 100 miljoen zonsmassa’s bedraagt. Bovendien lossen ze een raadsel op dat enkele jaren geleden opdook, toen een voorspelde grote uitbarsting van OJ 287 om onduidelijke redenen uitbleef. De nieuwe schatting van de massa van het primaire zwarte gat ruimt dit raadsel uit de weg. (EE)
Meer informatie:
→ Black Hole at Galaxy’s Center Is Much Smaller Than Previously Thought
Gammastraling van aluminium-26, een radioactieve isotoop die voornamelijk afkomstig is van zware sterren, laat zien dat ons Melkwegstelsel jaarlijks vier tot acht zonsmassa’s aan interstellair gas en stof omzet in nieuwe sterren, zo meldt een team van astronomen onder leiding van Thomas Siegert van de Universiteit Würzburg (Duitsland). Dat is twee tot vier keer de gangbare schatting en komt – omdat de meeste sterren minder zwaar zijn dan de zon – overeen met ongeveer tien tot twintig sterren per jaar (arXiv.org, 24 januari). Hoe meer sterren een sterrenstelsel maakt, des te sneller verrijkt het zichzelf met zuurstof, ijzer en andere elementen die sterren aanmaken. Deze elementen voegen zich bij de gaswolken waaruit sterren ontstaan en kunnen op die manier de relatieve aantallen grote en kleine sterren die worden gevormd beïnvloeden. Om de intensiteit en ruimtelijke verdeling van de straling van aluminium-26 in ons Melkwegstelsel in kaart te brengen, hebben Siegert en zijn collega’s gebruik gemaakt van gegevens van de Europees-Russische satelliet INTEGRAL. Tijdens zijn leven blaast een zware ster deze isotoop via de zogeheten sterrenwind de ruimte in, en tijdens zijn uiteindelijke supernova-explosie wordt er nog meer van geproduceerd. Hoe meer sterren een sterrenstelsel voortbrengt, des te meer gammastraling ontstaat er. Volgens de onderzoekers past de waargenomen intensiteit van de gammastraling in ons Melkwegstelsel het best bij een stervormingstempo van vier tot acht zonsmassa’s per jaar. Het is echter moeilijk te zeggen hoe ver de gammastraling heeft gereisd voordat ze ons bereikt. Vooral als een deel van de waargenomen emissie dichtbij ontstaat – minder dan enkele honderden lichtjaren van ons vandaan – bevat het Melkwegstelsel minder aluminium-26 dan de onderzoekers hebben berekend. In dat geval zou het stervormingstempo eerder vier zonsmassa’s per jaar bedragen dan acht. Maar hoe dan ook lijkt ons sterrenstelsel de grootste producent van nieuwe sterren te zijn van de verzameling van meer dan honderd nabije sterrenstelsels die de Lokale Groep wordt genoemd. Het grootste lid van deze groep, het Andromedastelsel, zet jaarlijks slechts een fractie van een zonsmassa aan gas en stof om in nieuwe sterren. (EE)
Meer informatie:
→ The Milky Way may be spawning many more stars than astronomers had thought (ScienceNews)
Astronomen van de Universiteiten van Texas en Arizona (VS) hebben een snel groeiend zwart gat ontdekt in een van de meest extreme sterrenstelsels die in het zeer vroege heelal bekend zijn. De ontdekking van het stelsel en het zwarte gat in diens centrum levert nieuwe inzichten op over de vorming van de allereerste superzware zwarte gaten (Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 24 februari). Aan de hand van waarnemingen met de Atacama Large Millimeter Array (ALMA), een radiosterrenwacht in het noorden van Chili, heeft het team vastgesteld dat het sterrenstelsel COS-87259, dat dit nieuwe superzware zwarte gat bevat, extreem gedrag vertoont. Het vormt nieuwe sterren in een duizend keer groter tempo dan ons eigen Melkwegstelsel en bevat meer dan een miljard zonsmassa’s aan interstellair stof. Ten gevolge van deze hevige 'starburst' en het groeiende superzware zwarte gat in zijn centrum is COS-87259 een opvallend heldere verschijning. Doordat het centrale zwarte gat is gehuld in kosmisch stof, wordt bijna al zijn licht uitgezonden in het middel-infraroodgebied van het elektromagnetische spectrum. De onderzoekers hebben ook ontdekt dat het superzware zwarte gat (ook wel een actieve galactische kern genoemd) een sterke jet van materiaal genereert die zich met bijna de lichtsnelheid een weg baant door het moederstelsel. Tegenwoordig bevindt zich in het centrum van bijna elk sterrenstelsel een zwarte gat met een massa die miljoenen tot miljarden keren groter is dan die van onze zon. Hoe deze superzware zwarte gaten zijn ontstaan, blijft een raadsel, vooral omdat verschillende van deze objecten op zulke grote afstanden zijn ontdekt, dat ze moeten zijn ontstaan toen het heelal nog heel jong was. Doordat het licht van deze objecten er zo lang over doet om ons te bereiken, zien we ze zoals ze er in een ver verleden uitzagen – in dit geval 750 miljoen jaar na de oerknal, wat ongeveer overeenkomt met vijf procent van de huidige leeftijd van het heelal. Bijzonder verbazingwekkend aan het nieuwe object is dat het is ontdekt in een relatief klein stukje hemel, minder dan tien keer de grootte van de vollemaan. Dit suggereert dat er duizenden van dit soort stofrijke zwarte gaten te vinden zijn in het vroege heelal. De enige andere klasse van superzware zwarte gaten die we kennen in het vroege heelal zijn quasars – actieve zwarte gaten waarvan het licht niet zo sterk wordt getemperd door kosmisch stof. Op afstanden zoals die van COS-87259 zijn deze quasars echter uiterst zeldzaam: verspreid over de volledige hemel zijn er nog maar enkele tientallen ontdekt. De verrassende ontdekking van COS-87259 en diens zwarte gat roept dan ook vragen op over de aantallen superzware zwarte gaten in het prille heelal en over de soorten sterrenstelsels waarin zij gewoonlijk ontstaan. (EE)
Meer informatie:
→ New discovery sheds light on very early supermassive black holes
Planetoïde Ryugu bevat een keur aan organische moleculen, zo blijkt uit de eerste analyse door een internationaal team van een monster van het oppervlak van de planetoïde, dat op 6 december 2020 door de Japanse ruimtesonde Hayabusa2 op aarde is afgeleverd. De ontdekking steunt het idee dat organisch materiaal uit de ruimte heeft bijgedragen aan de voorraad chemische componenten die nodig waren voor het ontstaan van leven op onze planeet (Science, 23 februari). Organische moleculen zijn de bouwstenen van alle bekende vormen van aards leven en bestaan uit een grote verscheidenheid aan verbindingen van koolstof met waterstof, zuurstof, stikstof, zwavel en andere atomen. Organische moleculen kunnen echter ook ontstaan door chemische reacties waarbij geen leven betrokken is, zoals die onder meer op planetoïden optreden. Onder de organische stoffen die in het monster van Ryugu zijn aangetroffen bevinden zich verschillende soorten aminozuren. Bepaalde aminozuren worden door het leven op onze planeet gebruikt om eiwitten te kunnen maken. Eiwitten zijn essentieel voor levende organismen omdat zij weer worden gebruikt voor het maken van enzymen die chemische reacties versnellen of reguleren, en om structuren van uiteenlopende grootte te ‘bouwen’, zoals haren en spieren. Daarnaast bevat het Ryugu-monster ook veel soorten organische stoffen die zich vormen in de aanwezigheid van vloeibaar water, waaronder alifatische aminen, carbonzuren, polycyclische aromatische koolwaterstoffen en stikstofhoudende heterocyclische verbindingen. De aanwezigheid van prebiotische moleculen op het oppervlak van de planetoïde, ondanks de de hitte en ultraviolette straling van de zon en de inwerking van kosmische straling, suggereert dat de bovenste oppervlaktekorrels van Ryugu het vermogen hebben om organische moleculen te beschermen. Deze moleculen kunnen zich door het hele zonnestelsel verspreiden, bijvoorbeeld door inslagen op de planetoïde. Tot dusver komen de aminozuur-resultaten van Ryugu grotendeels overeen met wat is aangetroffen in bepaalde soorten koolstofrijke meteorieten. Maar anders dan in sommige van deze meteorieten zijn in de monsters van Ryugu nog geen suikers en nucleobasen (bestanddelen van DNA en RNA) aangetroffen. De onderzoekers vermoeden dat deze verbindingen mogelijk wel aanwezig zijn in de planetoïde, maar in zulke geringe hoeveelheden dat ze in het relatief kleine monster van 30 milligram dat beschikbaar was voor onderzoek niet te vinden zijn. Wellicht dat daar nog verandering in komt, want de komende jaren zullen nog andere Ryugu-monsters onder de loep worden genomen. (EE)
Meer informatie:
→ First Look at Ryugu Asteroid Sample Reveals it is Organic-Rich
Onderzoek gebaseerd op archiefgegevens van NASA geeft aan dat Venus warmte verliest door geologische activiteit in gebieden die coronae worden genoemd, zoals dat mogelijk ook op de jonge aarde is gebeurd. De aarde en Venus zijn rotsachtige planeten van ongeveer dezelfde grootte en samenstelling, dus zouden ze hun interne warmte in ongeveer dezelfde mate aan de ruimte moeten afstaan. Hoe de aarde haar warmte verliest is welbekend, maar het warmtestroom-mechanisme van Venus is een mysterie. Onze planeet heeft een hete kern die de omringende mantel verwarmt. Deze mantel transporteert de warmte op zijn beurt naar de harde buitenste laag van gesteente: de lithosfeer. Van daaruit straalt de warmte de ruimte in, waardoor het bovenste deel van de mantel afkoelt. Deze mantelconvectie drijft tektonische processen aan het oppervlak aan en houdt een lappendeken van mobiele platen in beweging. Venus heeft echter geen tektonische platen, en hoe zij haar warmte verliest en welke processen haar oppervlak vormgeven, is een vraagstuk waar planeetwetenschappers al geruime tijd mee worstelen. Door gebruik te maken van waarnemingen die NASA-ruimtesonde Magellan begin jaren 90 heeft gedaan, hebben Amerikaanse planeetwetenschappers nog eens goed gekeken naar de zogeheten coronae op Venus. Dat zijn min of meer ronde geologische formaties die voor zover bekend alleen voorkomen op Venus en de Uranusmaan Miranda. Op basis van nieuwe metingen van de coronae op de Magellan-beelden zijn de onderzoekers tot de conclusie gekomen dat deze formaties zich doorgaans bevinden op plekken waar de lithosfeer van Venus op zijn dunst en meest actief is. Net zoals een dun laken meer lichaamswarmte afgeeft dan een dik dekbed, laat een dunne lithosfeer, via opwellende ‘pluimen’ van gesmolten gesteente die naar de buitenste schil opstijgen, meer warmte ontsnappen uit het binnenste van de planeet. Waar de warmtestroom op zijn sterkst is, is meestal ook meer vulkanische activiteit onder het oppervlak. Coronae geven dus waarschijnlijk de locaties aan waar actieve geologie het Venusoppervlak aan het ‘kneden’ is. Bij hun onderzoek hebben de planeetwetenschappers 65 nog niet eerder bestudeerde coronae met diameters tot enkele honderden kilometers onder de loep genomen. Om de dikte van de lithosfeer rond deze coronae te berekenen, maten ze de diepte van de geulen en ruggen rond elke corona. Daarbij hebben ze ontdekt dat deze ‘ribbels’ dichter bij elkaar liggen op plekken waar de lithosfeer elastischer is. Met behulp van een computermodel van hoe een elastische lithosfeer buigt, hebben de onderzoekers vastgesteld dat de lithosfeer rond elke corona gemiddeld veel dunner is dan eerdere studies suggereerden. Deze dunne plekken lijken aanzienlijke hoeveelheden warmte te laten ontsnappen, vergelijkbaar met gebieden op de zeebodem van de aarde waar nieuwe tektonische platen worden gevormd – maar dan zonder tektoniek. (EE)
Meer informatie:
→ Study Finds Venus’ ‘Squishy’ Outer Shell May Be Resurfacing the Planet
Een van de wijngaarden in de buurt van de Zuid-Franse stad Béziers ligt in een ronde, 200 meter brede depressie of laagte die op een inslagkrater lijkt. Een team onder leiding van kosmochemicus Frank Brenker van de Goethe Universiteit Frankfurt heeft nu aan de hand van gesteente- en bodemanalyses vastgesteld dat deze structuur is ontstaan door de inslag van een ijzer-nikkel-meteoriet. Ontelbare meteorieten zijn in het verleden op de aarde ingeslagen, maar herkenbare meteorietkraters zijn zeldzaam, omdat de meeste sporen van hun veroorzakers allang zijn uitgewist. Dit komt door erosie en verschuivingen in de aardkorst, de zogeheten platentektoniek. Vandaar dat in de Earth Impact Database wereldwijd slechts 190 inslagkraters vermeld staan, waaronder drie in West-Europa, die nauwelijks als zodanig herkenbaar zijn. Brenker is ervan overtuigd dat de meteorietkrater in Zuid-Frankrijk aan deze lijst zal worden toegevoegd. Tijdens een vakantie werd zijn aandacht getrokken door het wijnhuis ‘Domaine du Météore’. Een van de wijngaarden daarvan ligt in een ronde depressie van ongeveer 220 meter breed en 30 meter diep, en de eigenaars gebruiken de hypothese dat het de inslagkrater van een meteoriet is als marketingstunt voor hun wijn. Deze verklaring werd al in de jaren 50 door verschillende geologen opgevoerd, maar later door befaamdere collega’s afgeschreven. Samen met zijn vrouw verzamelde Brenker gesteentemonsters voor analyse in de laboratoria van de Goethe Universiteit, en daarin werden inderdaad tekenen van een inslag ontdekt. Uit de microanalyse bleek dat donkergekleurde lagen in een van de schisten in het gesteente, die gewoonlijk veel mica bevatten, schokaders zouden kunnen zijn, ontstaan door het schuren en breken van het gesteente tijdens een inslag. Ook werd breccie aangetroffen – hoekig gesteentepuin dat bijeengehouden wordt door een soort ‘cement’ dat eveneens bij een meteorietinslag kan ontstaan. Het jaar daarop nam Brenker zijn collega Andreas Junge en een groep studenten mee naar Zuid-Frankrijk om de krater in detail te onderzoeken. Zij ontdekten dat het aardmagnetisch veld ter plaatse iets zwakker is dan in de omgeving. Dit is kenmerkend voor inslagkraters, omdat de inslag het gesteente verbrijzelt of zelfs smelt, waardoor het minder kan bijdragen aan het aardmagnetisch veld. Met behulp van sterke magneten die aan een plaat waren bevestigd, vonden de onderzoekers minuscule ijzeroxidebolletjes met diameters tot één millimeter. Dergelijke microbolletjes zijn eerder ook in andere inslagkraters aangetroffen. Uit latere laboratoriumanalyses bleek dat de bolletjes tevens nikkelhoudend ijzer bevatten en een kern van mineralen omsluiten die karakteristiek zijn voor de krateromgeving. Daarnaast hebben de onderzoekers talrijke microdiamantjes ontdekt die zijn ontstaan door de hoge druk die bij de inslag optrad. In combinatie met het zwakkere magnetische veld en de overige geologische en mineralogische ontdekkingen is volgens de onderzoekers dan ook maar één conclusie mogelijk: er is hier inderdaad een meteoriet ingeslagen. (EE)
Meer informatie:
→ Meteorite crater discovered in French winery
