Nieuwe waarnemingen van de Webb-ruimtetelescoop suggereren dat het feit dat het heelal nu sneller uitdijt dan miljarden jaren geleden niet het gevolg is van een meetfout, maar van een nog onbekend kosmisch fenomeen. De nieuwe data onderschrijven de metingen die Webb’s voorganger Hubble heeft gedaan van afstanden tussen nabije sterren en sterrenstelsels, en bieden de mogelijkheid om de discrepantie in de metingen van de mysterieuze uitdijing van het heelal – de zogeheten Hubble-spanning – aan te pakken (The Astrophysical Journal, 9 december). ‘De discrepantie tussen de waargenomen uitdijingssnelheid van het heelal en de voorspellingen van het zogeheten standaardmodel van de kosmologie suggereert dat ons begrip van het heelal mogelijk onvolledig is’, aldus hoofdauteur Adam Riess, hoogleraar natuur- en sterrenkunde aan de Johns Hopkins Universiteit. ‘Nu twee NASA-ruimtetelescopen elkaars bevindingen bevestigen, moeten we deze Hubble-spanning zeer serieus nemen.’ Het nieuwe onderzoek bouwt voort op de ontdekking, door Riess en anderen, dat de uitdijing van het heelal versnelt onder invloed van een mysterieuze ‘donkere energie’. Riess en collega's hebben gebruik gemaakt van de grootste dataset die de Webb-telescoop tijdens zijn eerste twee jaar in de ruimte heeft verzameld, om de eerdere meting van de kosmische uitdijingssnelheid – een getal dat de Hubble-constante wordt genoemd – door de Hubble-telescoop te verifiëren. Ze gebruikten drie verschillende methoden om de afstanden te meten tot sterrenstelsels waarin supernova-explosies plaatsvonden. Daarbij hebben ze vooral gekeken naar afstanden die eerder door de Hubble-telescoop waren gemeten en waarvan bekend is dat ze de nauwkeurigste ‘lokale’ metingen van dit getal opleveren. Omdat de waarnemingen van beide telescopen nauw op elkaar aansloten, kan de Hubble-ruimtetelescoop niet de veroorzaker van de Hubble-spanning kan zijn. Toch blijft de Hubble-constante een raadsel, omdat metingen op basis van telescoopwaarnemingen van het huidige heelal hogere waarden opleveren in vergelijking met schattingen op basis van het zogeheten standaardmodel van de kosmologie. Dit model verklaart de evolutie van sterrenstelsels, de kosmische achtergrondstraling, de hoeveelheden chemische elementen in het heelal en allerlei andere belangrijke waarnemingen op basis van de bekende natuurkundige wetten. De aard van de donkere materie en de donkere energie – twee mysterieuze kosmische bestanddelen die bijna alle energie en materie in het heelal voor hun rekening nemen en verantwoordelijk zijn voor diens versnelde uitdijing – kan het model echter niet goed verklaren. Waar het standaardmodel een Hubble-constante van 67 à 68 kilometer per seconde per megaparsec oplevert, laten metingen op basis van telescoopwaarnemingen vaak een hogere waarde zien van gemiddeld 73 km/s/Mpc. Kosmologen verbazen zich over dit verschil, omdat het te groot is om simpelweg aan fouten in metingen of waarneemtechnieken te kunnen toeschrijven. Naast hun analyse van cepheïden – pulserende sterren die een belangrijke maatstaf zijn bij het meten van kosmische afstanden – heeft het team van Riess ook metingen op basis van koolstofrijke sterren en de helderste rode reuzensterren in dezelfde sterrenstelsels gecontroleerd. Alles bij elkaar leverden de Webb-waarnemingen een Hubble-constante van 72,6 km/s/Mpc op – vrijwel gelijk aan de waarde van 72,8 km/s/Mpc die Hubble vond.‘Een mogelijke verklaring voor de Hubble-spanning zou kunnen zijn dat er iets ontbreekt in ons begrip van het vroege heelal, zoals een nieuwe materiecomponent – vroege donkere energie die het heelal een onverwachte schop gaf na de oerknal’, zegt kosmoloog Marc Kamionkowski van Johns Hopkins, die niet betrokken was bij het nieuwe onderzoek. ‘En er zijn nog meer ideeën, zoals vreemde eigenschappen van donkere materie, exotische deeltjes, een veranderlijke elektronmassa en magnetische oervelden. Theoretici kunnen zich nu lekker uitleven.’ (EE)
Meer informatie:
→ Webb Telescope’s Largest Study of Universe Expansion Confirms Challenge to Cosmic Theory
Onderzoek onder leiding van wetenschappers van de Universiteit van Maryland (VS) wijst erop dat het Zuidpool-Aitken-bekken op de maan ronder is dan tot nu toe werd aangenomen. Dat betekent dat het object dat de krater miljarden jaren geleden heeft veroorzaakt mogelijk onder een veel stompere hoek is ingeslagen dan gedacht (Earth and Planetary Science Letters, 28 november). Jarenlang zijn planeetwetenschappers ervan uitgegaan dat het Zuidpool-Aitken-bekken is ontstaan door een object dat onder een scherpe hoek op de maan is ingeslagen, ongeveer zoals een steen die over het water stuitert. Als dat inderdaad zo is, zullen zich maar heel weinig brokstukken van de inslag over de zuidpool van de maan hebben verspreid. Maar volgens het nieuwe onderzoek is dat lang niet zeker. ‘Vanwege zijn enorme omvang laat het Zuidpool-Aitken-bekken zich maar moeilijk als geheel bestuderen. Daarom zijn wetenschappers nog steeds bezig om zijn vorm en grootte te bepalen. Bovendien zijn er sinds de vorming van het bekken vier miljard jaren verstreken, en hebben latere inslagen zijn oorspronkelijke uiterlijk verdoezeld,’ aldus Hannes Bernhardt, hoofdauteur van het nieuwe onderzoeksverslag. ‘Ons onderzoek stelt veel van de bestaande ideeën over deze grote inslag op de proef.’ Met behulp van nauwkeurige meetgegevens van de Lunar Reconnaissance Orbiter van NASA hebben Bernhardt en zijn team een innovatieve benadering ontwikkeld om de complexe structuur van het Zuidpool-Aitken-bekken te begrijpen. Ze identificeerden en analyseerden meer dan tweehonderd bergformaties rond het bekken, waarvan het vermoeden bestaat dat het oude overblijfselen zijn van de oorspronkelijke inslag. Op basis van de verdeling en de vormen van deze bergachtige structuren, realiseerde het team zich dat de inslag een meer cirkelvormige krater zou hebben moeten vormen, van waaruit grote brokken gesteente over het maanoppervlak, inclusief het zuidpoolgebied, werden verspreid. ‘Een rondere vorm wijst erop dat het maanoppervlak onder een meer verticale hoek is getroffen’, zegt Bernhardt. ‘Dit impliceert dat de brokstukken van de inslag gelijkmatiger over de maan zijn verspreid dan oorspronkelijk werd gedacht, en dat toekomstige astronauten of robotverkenners in het Zuidpoolgebied wellicht op gesteenten van diep in de mantel of korst van de maan zullen stuiten – gesteenten waar we normaal gesproken niet bij kunnen.’ Zulke gesteenten kunnen cruciale inzichten verschaffen over de chemische samenstelling van de maan en de theorie helpen onderbouwen over hoe de maan kan zijn ontstaan door een botsing tussen de aarde en een ander object van planetaire afmetingen. Recent heeft de Indiase maanverkenner Chandrayaan-3 nabij de zuidpool van de maan inderdaad mineralen ontdekt die uit mantelmateriaal lijken te bestaan, wat in overeenstemming is met een meer verticale inslag. (EE)
Meer informatie:
→ The Moon’s Biggest and Most Ancient Crater Is More Circular Than Previously Thought
Astronomen hebben de unieke mogelijkheden van de Hubble-ruimtetelescoop benut om dieper dan ooit in de ‘keel’ te kijken van een superzwaar zwart gat dat een zogeheten quasar aandrijft. Een quasar is de kern van een sterrenstelsel die helder gloeit doordat het centrale zwarte gat materie uit zijn naaste omgeving opslokt. Volgens astronoom Bin Rin van de Universiteit van de Côte d'Azur (Frankrijk) zijn op de nieuwe Hubble-opnamen van de omgeving van de quasar allerlei ‘vreemde dingen’ te zien. ‘We zien een paar blobs van verschillende grootte en een raadselachtig L-vormig filament – allemaal binnen 16.000 lichtjaar van het zwarte gat.’ Sommige van deze objecten zouden kleine sterrenstelsels kunnen zijn die om het zwarte gat draaien en deze van materie voorzien. De nu onderzochte quasar, 3C 273, werd in 1963 ontdekt door de in Nederland geboren astronoom Maarten Schmidt. Wat in eerste instantie een heldere ster leek te zijn, was met een afstand van 2,5 miljard lichtjaar veel te ver weg voor een ster. Hij produceerde veel meer energie dan voor mogelijk werd gehouden en was tien keer zo helder als de helderste elliptische sterrenstelsels. De meest plausibele verklaring voor de enorme energieproductie was (en is) dat deze wordt geleverd door materie die op een zwart gat neerstort. Voor de Hubble-ruimtetelescoop is het bestuderen van de naaste omgeving van 3C 273 vergelijkbaar met het staren in een verblindende koplamp, om een ‘mier’ over de rand ervan te zien lopen. De quasar stoot duizenden keren zoveel energie uit als alle sterren van het omringende sterrenstelsel bij elkaar. Hubble is echter uitgerust met een coronagraaf die het felle licht van de quasar tegenhoudt, net zoals de maan het felle licht van de zon tegenhoudt tijdens een totale zonsverduistering. Dankzij deze voorziening konden astronomen acht keer dichter bij het zwarte gat kijken dan ooit tevoren. Een van de dingen waar Bin Rin en zijn team naar hebben gekeken is de driehonderdduizend lichtjaar lange jet van materie die 3C 273 met bijna de lichtsnelheid de ruimte in schiet. Door de aldus verkregen beelden te vergelijken met opnamen die 22 jaar geleden zijn gemaakt, hebben de astronomen vastgesteld dat de jet sneller beweegt naarmate hij verder van het zwarte gat verwijderd is. Verspreid over de hemel zijn minstens een miljoen quasars te zien, die voor allerlei astronomische waarnemingen als als nuttige ‘schijnwerpers’ dienen. Quasar waren ongeveer drie miljard jaar na de oerknal op hun talrijkst, toen botsingen tussen sterrenstelsels vaker voorkwamen dan nu. Met een afstand van ‘slechts’ 2,5 miljard lichtjaar is 3C 273 een van de dichtstbijzijnde quasars. Als hij veel dichterbij stond – enkele tientallen lichtjaren van de aarde – zou hij aan onze hemel net zo helder zijn als de zon. (EE)
Meer informatie:
→ NASA's Hubble Takes the Closest-Ever Look at a Quasar
De geautomatiseerde STELLA-sterrenwacht op Tenerife heeft zestien jaar lang het oppervlak van een ster onderzocht. Anders dan onze zon vertoont deze ster een chaotische, niet-periodieke vlekkencyclus, wat erop wijst dat in zijn inwendige een fundamenteel ander dynamo-mechanisme aan het werk is. De metingen hebben een uniek filmpje opgeleverd van de evolutie van het steroppervlak dat, vanaf de aarde gezien, normaal gesproken slechts een nietig stipje aan de hemel is (Nature Communications, 4 december). Het is bekend dat op het oppervlak van onze zon vaak donkere vlekken te zien zijn, die mettertijd systematisch veranderen en ons iets vertellen over haar interne dynamo en structuur. Astronomen krijgen maar af en toe de kans om de equivalente vlekken op andere sterren te bekijken, maar meestal niet lang genoeg om veranderingen te kunnen waarnemen. Maar nu hebben ze, sinds de ingebruikname van de STELLA-sterrenwacht in 2006, een van de ‘vlekkerigste’ sterren aan de hemel – XX Trianguli – elke heldere nacht kunnen waarnemen. Deze ster werd gekozen, omdat hij bij een eerder onderzoek een reusachtige stervlek vertoonde – tienduizend keer zo groot als de grootste vlekkengroep die ooit op de zon is gezien – en dus heel geschikt leek voor een langetermijnonderzoek. Stervlekken zijn de tegenhangers van zonnevlekken op andere sterren, maar dan met de grote beperking dat zich op de oppervlakken van andere sterren doorgaans geen details laten onderscheiden. Bij de nieuwe studie van XX Trianguli heeft een onderzoeksteam van het Leibniz Instituut voor Astrofysica in Potsdam (Duitsland) en het HUN-REN Onderzoekscentrum voor Astronomie en Aardwetenschappen (Hongarije) gebruik gemaakt van een indirecte techniek die doppler-imaging wordt genoemd. Met behulp van deze techniek kunnen details op het oppervlak van een ster worden gereconstrueerd. Dat heeft 99 snapshots van het oppervlak van de ster opgeleverd, verspreid over een periode van zestien jaar. Deze snapshots zijn vervolgens samengevoegd tot een drie minuten durend filmpje. Een analyse van de beelden laat zien dat er in XX Trianguli een heel ander soort dynamo actief is als in de zon, waardoor er geen duidelijke vlekkencyclus optreedt. XX Trianguli is een heldere reuzenster die deel uitmaakt van een dubbelstersysteem. Hij heeft slechts tien procent meer massa dan onze zon, maar is tien keer zo groot. Zijn oppervlaktetemperatuur bedraagt 4350 graden Celsius en zijn rotatieperiode van 24 dagen loopt synchroon met de omlooptijd van de dubbelster. (EE)
Meer informatie:
→ A star’s surface revealed: 16-year study shows chaotic dynamo
Uit waarnemingen met de Webb-ruimtetelescoop blijkt dat er om de ster Kepler-51 niet drie, maar minstens vier planeten cirkelen. De ontdekking werd gedaan toen astronomen van Pennsylvania State University (VS) en Osaka University (Japan) de ruimtetelescoop op Kepler-51 hadden gericht om diens derde planeet – Kepler-51d – goed onder de loep te kunnen nemen. De betreffende waarneming ging bijna de mist in doordat de planeet twee uur eerder dan verwacht voor de ster langs schoof. Na bestudering van nieuwe en bestaande gegevens van verschillende telescopen in de ruimte en op aarde zijn de onderzoekers tot de conclusie gekomen dat de beste verklaring voor deze vervroegde planeetovergang een vierde planeet is, wiens zwaartekracht de banen van de overige planeten in het stelsel beïnvloedt (Astronomical Journal, 3 december). Wanneer een planeet vanaf de aarde gezien voor zijn ster langs schuift houdt hij een deel van het licht van de ster tegen, waardoor diens helderheid een beetje afneemt. De duur en de grootte van deze afname levert informatie op over de grootte en andere kenmerken van de planeet. Op die manier was eerder al vastgesteld dat de drie bekende planeten van Kepler-51 sterk opgezwollen zijn: ze zijn ongeveer zo groot als Saturnus, maar hebben slechts enkele malen zoveel massa als de aarde. Als gevolg daarvan hebben ze ongeveer de dichtheid van een suikerspin, maar onduidelijk is hoe ze in stand kunnen blijven: de intense straling van hun ster zou hun atmosferen eigenlijk moeten wegblazen. Vandaar dat de astronomen een van deze planeten wilden bekijken met de Webb-ruimtetelescoop. De onderzoekers hadden geen reden om aan te nemen dat het bestaande drie-planetenmodel van Kepler-51 niet klopte. In mei 2023 was met de telescoop van het Apache Point Observatory nog een overgang van planeet Kepler-51b waargenomen die precies op het verwachte tijdstip plaatsvond. Maar een maand later ging het bij Kepler-51d dus bijna mis: de planeetovergang begon veel te vroeg, maar werd gelukkig nog net geregistreerd. Op zoek naar een verklaring, hebben de onderzoekers nog geprobeerd om het drie-planetenmodel van Kepler-51 in overeenstemming te brengen met de vroege verschijning van Kepler-51d, maar dat lukte met geen mogelijkheid. Pas nadat een vierde planeet aan het plaatje was toegevoegd werd de afwijking begrijpelijk. Over die vierde planeet, die de aanduiding Kepler-51e heeft gekregen, is verder nog niet zo veel bekend. Waarschijnlijk heeft hij ongeveer dezelfde massa als de drie overige planeten, en doorloopt hij een cirkelbaan met een omlooptijd van 264 dagen. Maar het is ook mogelijk dat hij méér massa heeft en in een wijdere baan om de ster cirkelt. (EE)
Meer informatie:
→ New planet in Kepler-51 system discovered using James Webb Space Telescope
Een onderzoeksteam, bestaande uit Henry Hsieh (Planetary Science Institute), Scott Sheppard (Carnegie Institution for Science) en Audrey Thirouin (Lowell Observatory), heeft vastgesteld dat een mysterieus object dat drie jaar geleden in de planetoïdengordel tussen Mars en Jupiter werd ontdekt een zogeheten hoofdgordelkomeet is. Hoofdgordelkometen zijn ijsachtige objecten die zich in de planetoïdengordel ophouden, in plaats van in het koude buitengebied van ons zonnestelsel, waar veel van zulke objecten te vinden zijn. Ze vertonen komeetachtige eigenschappen, zoals een van de zon af gerichte ’staart’ of een halo van waterdamp, die ontstaan doordat hun ijs verdampt onder invloed van de zonnewarmte. De eerste van deze objecten is in 2006 ontdekt. De hoofdgordelkometen maken deel uit van een grotere familie van objecten die actieve planetoïden worden genoemd. Deze laatste lijken eveneens op kometen, maar volgen planetoïde-achtige banen in het binnengebied van ons zonnestelsel. Ook actieve planetoïden vertonen staarten, maar deze zijn niet ontstaan door opwarming, maar doordat ze heel snel om hun as tollen of doordat er een kleiner object op hun oppervlak is ingeslagen. Zowel hoofdgordelkometen als actieve planetoïden zijn relatief schaars, maar er worden er wel steeds meer ontdekt. Hsieh en zijn collega’s hebben afgelopen oktober waarnemingen gedaan van de ‘actieve planetoïde’ 456P/PANSTARRS. Daarbij hebben ze ontdekt dat dit geen planetoïde is, maar een hoofdgordelkomeet – de veertiende, om precies te zijn. ‘Dit object is niet zomaar een planetoïde die een eenmalige gebeurtenis heeft meegemaakt waardoor het eventjes activiteit vertoonde, maar een inherent actief, ijzig hemellichaam dat vergelijkbaar is met de kometen in het buitengebied van ons zonnestelsel,’ aldus Hsieh. Als de activiteit van 456P/PANSTARRS te wijten zou zijn aan iets anders dan verdamping van ijs, dan zou hij naar verwachting slechts éénmaal een staart van ijs en stof hebben vertoond en niet, zoals nu is vastgesteld, steeds wanneer hij de zon nadert. Zodra hij zich van de zon verwijdert, stopt zijn activiteit – precies zoals je bij een hoofdgordelkomeet mag verwachten. (EE)
Meer informatie:
→ PSI researchers confirm new main-belt comet
Een internationaal onderzoeksteam onder leiding van astronomen van de Swinburne University of Technology (Australië) heeft de meest detailrijke kaarten van kosmische zwaartekrachtgolven tot nu toe gemaakt. Het onderzoek heeft ook de grootste galactische zwaartekrachtgolfdetector ooit opgeleverd en nieuwe aanwijzingen opgeleverd voor een ‘achtergrond’ van zwaartekrachtgolven: onzichtbare maar ongelooflijk snelle rimpelingen in de ruimte die kunnen helpen bij het ontsluieren van enkele grote kosmische mysteries. De vandaag gepubliceerde resultaten bieden nieuwe inzichten in de grootste zwarte gaten van het heelal, hoe ze het heelal hebben gevormd, en de kosmische architectuur die ze hebben achtergelaten (MNRAS, 2 december). Hoofdauteur van twee van de publicaties en onderzoeker aan Swinburne, Matt Miles, zegt dat het onderzoek nieuwe wegen opent om het heelal waarin we leven te begrijpen. ‘Door de achtergrond te bestuderen, kunnen we afstemmen op de echo’s van kosmische gebeurtenissen die zich in de loop van miljarden jaren hebben afgespeeld’, legt hij uit. ‘Het laat zien hoe sterrenstelsels en het heelal zelf zich in de loop van de tijd hebben ontwikkeld.’ Daarnaast heeft het onderzoek bewijs gevonden voor zwaartekrachtgolfsignalen afkomstig van samensmeltende superzware zwarte gaten, waarbij een signaal is opgevangen dat sterker is dan de signalen die met zwaartekrachtgolfdetectoren op aarde zijn geregistreerd, en dat in slechts een derde van de tijd. Bij hun onderzoek hebben Miles en collega’s gebruik gemaakt van de MeerKAT-radiotelescoop in Zuid-Afrika – een van de meest gevoelige en geavanceerde instrumenten in zijn soort. MeerKAT werd ingezet om pulsars waar te nemen en tot op enkele nanoseconden nauwkeurig te timen. Pulsars – snel ronddraaiende neutronensterren – fungeren als natuurlijke klokken, en met hun constante pulsen kunnen wetenschappers de minuscule veranderingen detecteren die door voorbijkomende zwaartekrachtgolven worden veroorzaakt. Tezamen vormen de pulsars een detector van galactische properties waarmee zwaartekrachtgolven aan de hemel in kaart kunnen worden gebracht, om daarin optredende patronen en variaties te ontdekken. Op de zeer detailrijke hemelkaart van zwaartekrachtgolven die dit heeft opgeleverd is een intrigerende anomalie te zien: een onverwachte ‘hotspot’ in het signaal die op het bestaan van een sterke bron van zwaartekrachtgolven wijst – bijvoorbeeld twee om elkaar wentelende superzware zwarte gaten met elk miljarden keren zoveel massa als onze zon. (EE)
Meer informatie:
→ New map of the universe uses gravitational waves to reveal hidden black holes and cosmic structure
Decennialang zijn wetenschappers ervan uitgegaan dat Venus ooit veel meer op de aarde heeft geleken dan nu. Maar volgens onderzoekers van de Universiteit van Cambridge (VK) is onze naaste buurplaneet nooit ‘leefbaar’ geweest. Waarschijnlijk waren de omstandigheden op haar oppervlak van het begin af aan vijandig voor leven (Nature Astronomy, 2 december). Van een afstand lijken Venus en de aarde sprekend op elkaar. Ze zijn bijna even groot en net als de aarde is Venus een rotsachtige planeet. Maar daar houden de overeenkomsten ook wel zo’n beetje op. Venus is gehuld in dikke wolken van zwavelzuur, en de temperatuur op haar oppervlak bedraagt bijna vijfhonderd graden Celsius. Ondanks deze extreme omstandigheden speculeren astronomen al tientallen jaren over de mogelijkheid dat er op Venus ooit oceanen van water zijn geweest waarin leven kon gedijen, of dat er zelfs nu nog primitieve organismen kunnen rondzweven in haar dichte wolkendek. Om daar meer inzicht in te krijgen, hebben onderzoekers van de Universiteit van Cambridge de chemische samenstelling van de atmosfeer van Venus geanalyseerd. Daarbij zijn ze tot de conclusie gekomen dat het binnenste van de planeet veel te droog is om ooit genoeg water te hebben bevat voor oceanen. Er bestaan twee basistheorieën over hoe de omstandigheden op Venus, sinds haar ontstaan 4,6 miljard jaar geleden, zijn veranderd. Volgens de eerste zijn de omstandigheden op haar oppervlak ooit gematigd genoeg geweest voor de instandhouding van vloeibaar water, maar zorgde een op hol geslagen broeikaseffect – veroorzaakt door sterke vulkanische activiteit – ervoor dat de planeet steeds heter en droger werd. De tweede theorie stelt dat Venus al vanaf haar ontstaan heet was, en dat er nooit vloeibaar water op haar oppervlak kan zijn geweest. ‘Beide theorieën zijn gebaseerd op klimaatmodellen, maar wij kozen een andere benadering, op basis van waarnemingen van de huidige atmosferische chemie van Venus’, zegt Tereza Constantino, postdoc aan het Cambridge Institute of Astronomy. ‘Om de atmosfeer van Venus stabiel te houden, moeten alle chemische stoffen die uit de atmosfeer worden verwijderd ook weer worden aangevuld, omdat het binnenste en het buitenste van de planeet in verbinding staan met elkaar.’ Constantino en haar medewerkers hebben berekend in welk tempo de water-, koolstofdioxide- en koolstofsulfide-moleculen in de atmosfeer van Venus worden vernietigd, en vervolgens door vulkanische gassen moeten worden aangevuld om de atmosfeer stabiel te houden. Vulkanisme biedt, door de toevoer van gassen naar de atmosfeer, een venster op het inwendige van rotsachtige planeten zoals Venus. Als magma uit de mantel opstijgt naar het oppervlak, komen er gassen vrij uit de diepere delen van de planeet. Op aarde gaat het daarbij, vanwege het waterrijke binnenste van onze planeet, voornamelijk om stoom – waterdamp dus. Maar op basis van de samenstelling van de vulkanische gassen die nodig zijn om de atmosfeer van Venus in stand te houden, ontdekten de onderzoekers dat vulkanische gassen op Venus voor niet meer dan zes procent uit water bestaan. En dat betekent dat het binnenste van Venus erg droog moet zijn. Aan het einde van dit decennium zal NASA-ruimtesonde DAVINCI onderzoeken of Venus inderdaad altijd al droog is geweest, door dicht langs de planeet te vliegen en een meetsonde te laten afdalen. De resultaten van deze missie kunnen volgens Constantinou ook van belang zijn voor de zoektocht naar leefbare planeten buiten ons zonnestelsel. ‘Als Venus in het verleden leefbaar is geweest, kan dat betekenen dat andere planeten die we hebben ontdekt ook leefbaar zijn’, aldus Constantinou. ‘Maar als Venus nooit leefbaar is geweest, zijn Venus-achtige planeten elders dat wellicht ook niet.’ (EE)
Meer informatie:
→ Researchers deal a blow to theory that Venus once had liquid water on its surface
Australische onderzoekers hebben in opgeslagen laag-frequente data van de Murchison Widefield Array – een voorloper van de in aanbouw zijnde Square Kilometre Array (SKA) – een bijzonder bron van radiostraling ontdekt. Het object produceert elke drie uur een puls van radiostraling die dertig tot zestig seconden duurt. Daarmee is dit de langdurigste radio transient (‘vluchtige radiobron’) die ooit is waargenomen. Langperiodieke radio transients zijn een betrekkelijk nieuwe ontdekking en het is nog steeds niet duidelijk hoe ze radiogolven genereren. Maar bij de meest recente ontdekking denken de onderzoekers ook de waarschijnlijke bron van de uitbarsting van radiostraling te hebben geïdentificeerd. Alle transients die tot nu toe waren gedetecteerd bevonden zich diep in ons dichtbevolkte Melkwegstelsel, temidden van ontelbare sterren, waardoor zich maar moeilijk liet vaststellen waar de radiogolven precies vandaan kwamen. Maar de nu ontdekte transient, met de aanduiding GLEAM-X J0704-37, werd ontdekt in een relatief leeg buitengebied van de Melkweg op ongeveer vijfduizend lichtjaar van de aarde. Hierdoor kon de bron van het verschijnsel – een ster in het zuidelijke sterrenbeeld Puppis (Achtersteven) – snel worden opgespoord met een andere voorloper van SKA: de MeerKAT-radiotelescoop in Zuid-Afrika. Uit vervolgwaarnemingen met een optische telescoop in Chili blijkt dat het om een rode dwergster gaat. Rode dwergen zijn de meest voorkomende sterren in het heelal. Ze hebben veel minder massa dan de zon en stralen ook minder fel. Zo’n kleine ster is eigenlijk niet in staat om zoveel radiostraling te produceren als nu is waargenomen. Het vermoeden bestaat dan ook dat hij gezelschap heeft van een ander object – waarschijnlijk de kern van een uitgedoofde ster, een zogeheten witte dwerg. Tezamen produceren ze de pulsen van radiostraling. Het team werkt aan vervolgwaarnemingen die de aard van het stersysteem definitief moeten blootleggen. Bij het doorspitten van de archieven van de Murchison Widefield Array ontdekten de astronomen dat GLEAM-X J0704-37 al minstens sinds de ingebruikname van deze radiotelescoop, tien jaar geleden, actief is, maar wellicht is hij dat al veel langer. In dat geval kunnen er in de archieven van andere radiotelescopen nog veel meer detecties van het traag pulserende radio-object te vinden zijn. (EE)
Meer informatie:
→ Astronomers May Have Discovered the Answer to a Mysterious Stellar Event
Door rekening te houden met een verschijnsel dat voor het eerst werd gesuggereerd door Isaac Newton en later werd bevestigd door Albert Einstein, hebben onderzoekers een manier gevonden om de exacte posities van kleine objecten in het zonnestelsel te bepalen, waaronder objecten in de Kuipergordel en de Oortwolk (MNRAS, 25 november). In een nieuw onderzoeksartikel presenteert Barco Novillo van de Universiteit van Murcia (Spanje) een nauwkeurige berekening van de zwaartekrachtsafbuiging van licht door langzaam bewegende objecten zoals de zon of een verre planeet. Het idee dat licht wordt afgebogen door de zwaartekracht werd al in de 17de eeuw gesuggereerd door de Engelse geleerde Isaac Newton en later uitgewerkt door Albert Einstein. Laatstgenoemde voorspelde met succes hoe sterk sterlicht dat vlak langs de zon scheert wordt afgebogen. Novillo en zijn collega’s hebben nu een exacte vergelijking opgesteld voor het geval waarbij zowel de bron als de waarnemer zich op willekeurige afstand van een stilstaande massa bevinden. Concreet betekent dit dat astronomen met behulp van deze formule de exacte locaties van planetoïden en andere kleine objecten in ons zonnestelsel kunnen bepalen. Daardoor kunnen hun banen om de zon nauwkeuriger worden berekend en objecten die de aarde kunnen bedreigen gemakkelijker worden opgespoord. Ook zou de berekening van Novillo een preciezere locatie kunnen opleveren van de op één na dichtstbijzijnde ster, Proxima Centauri. En als diens exacte locatie kan worden vastgesteld, kunnen ook de omloopbanen van de drie planeten die om hem heen cirkelen nauwkeurig worden bepaald. De nieuwe berekening kan tevens helpen bij het nauwkeuriger lokaliseren van verre sterrenstelsels waarvan het licht door een grote tussenliggende massa, zoals een cluster van sterrenstelsels, door de zwaartekracht wordt afgebogen. Dit zou kunnen resulteren in nauwkeuriger kaarten van de massaverdeling in zo’n cluster. (EE)
Meer informatie:
→ Earth-bound asteroids ‘could be tracked more precisely’ with new equation
Diamantregen? Super-ionisch water? Dat zijn slechts twee van de ideeën die planeetwetenschappers hebben bedacht voor wat er onder de dikke, blauwachtige atmosferen van de ijsreuzen Uranus en Neptunus ligt. Planeetwetenschapper Burkhard Militzer van de Universiteit van Californië in Berkeley stelt nu een alternatieve theorie voor: het binnenste van beide planeten bestaat uit lagen die zich – net als olie en water – niet vermengen. Deze configuratie verklaart de vreemde magnetische velden van de twee planeten en impliceert dat eerdere theorieën over hun inwendige waarschijnlijk niet kloppen (PNAS, 25 november). Militzer stelt dat er een diepe oceaan van water net onder de wolkenlagen ligt, met daaronder een sterk samengeperst vloeibaar mengsel van koolstof, stikstof en waterstof. Computersimulaties laten zien dat bij de druk en temperatuur in het binnenste van beide planeten een combinatie van water, methaan en ammoniak zich op natuurlijke wijze in twee lagen zou scheiden, voornamelijk omdat de waterstof uit het methaan en de ammoniak wordt geperst die een groot deel van het diepe binnenste in beslag nemen. Deze niet-mengbare lagen zouden verklaren waarom noch Uranus noch Neptunus een magnetisch veld heeft zoals dat van de aarde. Dat was een van de verrassende ontdekkingen over de beide ijsreuzen die de ruimtesonde Voyager 2 eind jaren 80 deed. Als een planeet van buiten naar binnen afkoelt, zinkt koud, dichter materiaal omlaag, terwijl bellen van hetere vloeistof opstijgen – een proces dat convectie wordt genoemd. Wanneer het binnenste elektrisch geleidend is, zal een dikke laag convecterend materiaal een magnetisch veld opwekken zoals dat van een staafmagneet. Op die manier is ook het magnetische veld van onze eigen planeet ontstaan. Maar Voyager 2 ontdekte dat geen van beide ijsreuzen zo’n dipoolveld heeft, alleen ongeordende magnetische velden. Dit impliceert dat er geen convectie plaatsvindt in hun diepe inwendige. Om deze waarnemingen te verklaren, stelden twee onderzoeksteams meer dan twintig jaar geleden voor dat zich lagen in het inwendige van Uranus en Neptunus bevinden die zich niet kunnen mengen, waardoor er geen convectie optreedt en er dus ook geen magnetisch veld kan ontstaan. Maar onduidelijk was waar deze niet-mengbare lagen dan uit zouden bestaan. Tien jaar geleden probeerde Militzer dit probleem op te lossen met behulp van computersimulaties van ongeveer honderd atomen koolstof, zuurstof, stikstof en waterstof in de verhoudingen zoals die in het vroege zonnestelsel hebben bestaan. Maar bij de bekende druk en temperatuur in het binnenste van de ijsreuzen vormde zich daarbij geen gelaagde structuur. Vorig jaar is het hem echter gelukt om, met behulp van machine learning, simulaties met 540 atomen te maken, en tot zijn verbazing ontdekte hij dat de atomen bij verhitting en samenpersing op natuurlijke wijze lagen vormden. Militzer voorspelt nu dat onder de vijfduizend kilometer dikke atmosfeer van Uranus een ongeveer achtduizend kilometer dikke, waterrijke laag ligt, met daaronder een koolstofrijke laag van eveneens achtduizend kilometer dik. Zijn rotsachtige kern zou ongeveer zo groot zijn als de planeet Mercurius. De getallen voor Neptunus zijn vergelijkbaar, maar zijn kern zou ongeveer zo groot zijn als Mars – iets groter dus dan die van Uranus. (EE)
Meer informatie:
→ A clue to what lies beneath the bland surfaces of Uranus and Neptune
Een consortium met daarin sterrenkundigen uit Nederland heeft drie miljoen euro van de Europese Unie gekregen om plannen uit te werken voor een telescoop die na 2040 het licht moet gaan zien. Bijzonder aan de Wide-field Spectroscopic Telescope (WST) is dat hij een stuk kleiner wordt dan de telescopen die nu in aanbouw zijn. Het consortium van negentien onderzoeksinstituten uit Europa en Australië wil graag een telescoop in Chili bouwen met een spiegeldiameter van slechts twaalf meter. Ter vergelijking: de nu in aanbouw zijnde Extremely Large Telescope krijgt een hoofdspiegel van 39 meter. De kracht van de WST zit ‘m in twee dingen. Ten eerste krijgt de beoogde telescoop twintigduizend glasvezels die elk apart kunnen worden aangestuurd en dus elk apart een ster, sterrenstelsel of ander object in de gaten kunnen houden. Ten tweede krijgt de telescoop een breed gezichtsveld van zo’n drie vierkante graden (ongeveer twaalf volle manen). De onderzoekers willen met de telescoop onder meer de vorming van sterrenstelsels onderzoeken en zien hoe sterren en planeten ontstaan. Ook is de telescoop ideaal voor het onderzoek van kortdurende verschijnselen, zoals samensmeltende neutronensterren. De komende drie jaar werken de onderzoekers hun plannen uit. Daarmee zijn ze precies op tijd voor de oproep van de Europeses Zuidelijke Sterrenwacht (ESO) voor ideeën voor een nieuwe Europese telescoop die in 2040 in Chili gebouwd zou moeten worden.
Meer informatie:
→ Nederlandse sterrenkundigen denken na over Europese telescoop na 2040
De schokgolf die door een van de vijf sterrenstelsels van het Kwintet van Stephan teweeggebracht wordt, is minder ontwrichtend dan verwacht. Waarschijnlijk wordt de schok gedempt door stofdeeltjes in het omringende gas. Dat blijkt uit de analyse van de eerste wetenschappelijke waarnemingen met WEAVE – een deels in Nederland ontwikkeld instrument voor een telescoop op het Spaanse eiland La Palma. Een groep van meer dan vijftig astronomen, onder leiding van Marina Arnaudova (Universiteit van Hertfordshire, VK), presenteert deze eerste wetenschappelijke resultaten vandaag in het vakblad Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. De onderzoekers hebben gekeken naar de bewegingen van gas in het Kwintet van Stephan. Dat is een groepje van vijf sterrenstelsels op 300 miljoen lichtjaar afstand dat in 1877 is ontdekt door de Franse astronoom Édouard Stephan. Een van de vijf sterrenstelsels, NGC 7318b, raast met een snelheid van 3,2 miljoen kilometer per uur door het gebied. Dat veroorzaakt een schokgolf die op zijn beurt voor chaotische bewegingen van gaswolken zorgt. De onderzoekers ontdekten dat de schokgolf twee gezichten heeft. Als de schok door koud gas trekt, verplaatst hij zich met hoge snelheid, worden elektronen van atomen losgerukt en blijft er een gloeiend spoor van geladen gas achter. Als de schok echter door heet gas heen gaat, zwakt hij af. De onderzoekers vermoeden dat er in het hete gas stofdeeltjes aanwezig zijn die de schokgolf opvangen. WEAVE staat voor ‘William Herschel Telescope Enhanced Area Velocity Explorer’. Met het instrument kunnen astronomen onder andere snelheden van duizend sterren en sterrenstelsels tegelijk meten. Het hart van WEAVE bestaat uit bijna tweeduizend verplaatsbare glasvezels die wel wat weghebben van een weefgetouw. WEAVE is ontwikkeld en gebouwd door Nederland, Spanje en het Verenigd Koninkrijk, met hulp van Frankrijk en Italië. In de zomer van 2021 was het instrument bijna klaar voor gebruik en eind 2022 werden de eerste waarnemingen verricht. Nu, eind 2024, zijn daarvan de resultaten geanalyseerd en gepubliceerd. De zogeheten first light-waarnemingen werden gedaan met de Large Integral Field Unit. Dit systeem is ontwikkeld en gebouwd door de Optische/Infraroodgroep van de Nederlandse Onderzoekschool voor Astronomie.
Meer informatie:
→ Oorspronkelijk persbericht
Het Melkwegstelsel is lang beschouwd als het ideale voorbeeld voor het onderzoek van de evolutie van sterrenstelsels. Maar een drietal nieuwe onderzoeken, mede geleid door wetenschappers van Stanford University (VS), roept de vraag op of de Melkweg wel echt zo representatief is voor andere sterrenstelsels in het heelal (The Astrophysical Journal, 18 november). Stanford-hoogleraar Risa Wechsler is medeoprichtster van het driedelige onderzoeksprogramma SAGA, dat sterrenstelsels vergelijkt die qua massa op de Melkweg lijken. Na meer dan tien jaar de hemel te hebben afgespeurd, heeft het SAGA-team 101 Melkweg-achtige stelsels weten op te sporen. De resultaten laten zien dat de evolutie van de Melkweg in veel opzichten afwijkt van die van stelsels van vergelijkbare omvang. De Melkweg bestaat uit gewone atomaire materie, zoals waterstof en ijzer. Maar gewone materie maakt slechts ongeveer vijftien procent uit van de materie in het heelal. De overige 85% bestaat uit mysterieuze, onzichtbare donkere materie. Studies tonen aan dat sterrenstelsels zich vormen in enorme structuren van donkere materie die halo’s worden genoemd. Een halo van donkere materie mag dan onzichtbaar zijn, maar met zijn enorme omvang veroorzaakt hij een zwaartekracht die sterk genoeg is om gewone materie uit zijn omgeving aan te trekken, en om te vormen tot sterren en sterrenstelsels. Een belangrijk doel van het SAGA-onderzoek is om te bepalen hoe deze halo’s van donkere materie de ontwikkeling van sterrenstelsel beïnvloeden. Als eerste richtte het SAGA-team zich op galactische satellieten – kleine sterrenstelsels die in banen om veel grotere moederstelsels zoals de Melkweg draaien. Rond ons Melkwegstelsel werden vier van deze begeleiders geteld, waaronder de Grote en de Kleine Magelhaense Wolk. Vervolgens gingen de wetenschappers op zoek naar satellieten rond andere sterrenstelsels van vergelijkbare massa. Aan de hand van telescoopbeelden vonden ze uiteindelijk 378 satellietstelsels rond 101 Melkweg-achtige moederstelsels. Daarbij stelden de astronomen vast dat het aantal satellieten per moederstelsel varieerde van nul tot dertien. Met vier begeleiders valt ons Melkwegstelsel binnen dit bereik, maar het onderzoek liet ook zien dat moederstelsels met begeleiders ter grootte van de Magelhaense Wolken gemiddeld méér satellieten hebben, terwijl de Melkweg juist minder begeleiders heeft dan vergelijkbare stelsels. In dat opzicht is ons sterrenstelsel dus een buitenbeentje. De tweede SAGA-studie richtte zich op de stervorming in satellietstelsels – een belangrijke maatstaf om te begrijpen hoe sterrenstelsels evolueren. Uit dit onderzoek blijkt dat bij een gemiddeld moederstelsel kleinere satellieten nog steeds sterren vormen, terwijl in het geval van de Melkweg alleen de twee Magelhaense Wolken nog aan stervormig doen. Verder liet het onderzoek zien dat de vorming van nieuwe sterren het vaakst stilvalt in satellietstelsels die zich dichter bij hun moederstelsel bevinden. ‘Nu zitten we met een raadsel,’ zegt Wechsler. ‘Wat heeft ervoor gezorgd dat de stervorming in de kleine satellieten is gestopt? Misschien heeft de Melkweg – in tegenstelling tot het gemiddelde moederstelsel – een unieke combinatie van oudere satellieten die hun stervorming hebben gestaakt en nieuwe, actieve satellieten – de Magelhaense Wolken – die pas vrij recent in de halo van donkere materie van de Melkweg zijn beland. In hun derde studie vergelijken de astronomen de nieuwe gegevens met computersimulaties en roepen ze op tot de ontwikkeling van een nieuw model voor de vorming van sterrenstelsels. Volgens Wechsler is er nog veel werk te doen. (EE)
Meer informatie:
→ The Milky Way represents an outlier among similar galaxies
‘We zijn er voor het eerst in geslaagd om in te zoomen op een stervende ster in een sterrenstelsel buiten onze eigen Melkweg,’ zegt Keiichi Ohnaka, astrofysicus van de Universidad Andrés Bello in Chili. De ster – WOH G64 – is maar liefst 160.000 lichtjaar van ons verwijderd en kon in beeld worden gebracht dankzij de uitzonderlijke beeldscherpte van de Very Large Telescope Interferometer (VLTI) van de Europese Zuidelijke Sterrenwacht (ESO). De nieuwe waarnemingen tonen een ster die gas en stof uitstoot in het laatste stadium voordat hij een supernova wordt. ‘We ontdekten een eivormig cocon dat de ster nauw omsluit’, zegt Ohnaka, hoofdauteur van het onderzoeksverslag dat vandaag in Astronomy & Astrophysics wordt gepubliceerd. ‘We zijn enthousiast, omdat dit verband kan houden met de enorme uitstoot van materie die een stervende ster produceert in de aanloop naar een supernova-explosie.’ Astronomen hebben een stuk of twintig ingezoomde foto’s gemaakt van sterren in ons Melkwegstelsel, en zo hun eigenschappen kunnen vaststellen. Maar het overgrote deel van de sterren maakt deel uit van andere sterrenstelsels. En die staan zo ver weg dat het heel veel moeite kost om er zelfs maar eentje gedetailleerd waar te nemen. Tot nu toe dan. De nu een beeld gebrachte ster, WOH G64, maakt deel uit van de Grote Magelhaense Wolk, een van de kleine sterrenstelsels die de Melkweg begeleiden. Astronomen weten al tientallen jaren van het bestaan van deze ster en betitelen hem als een ‘reuzenster’. WOH G64 is namelijk ongeveer tweeduizend keer zo groot als onze zon en staat te boek als een rode superreus. Ohnaka en zijn team waren al een hele tijd geïnteresseerd in deze reuzenster. In 2005 en 2007 gebruikten ze de VLTI van ESO in de Chileense Atacama-woestijn om meer te weten te komen over zijn kenmerken. Maar een echte foto van de ster kon toen nog niet worden gemaakt. Voor de gewenste opname moest het team wachten op de ontwikkeling van een nieuw instrument van de VLTI: GRAVITY. Nadat ze hun nieuwe resultaten hadden vergeleken met eerdere waarnemingen van WOH G64, ontdekten de astronomen tot hun verbazing dat de ster de afgelopen tien jaar zwakker was geworden. De nieuwe opname laat bovendien zien dat de omhullende cocon uitgerekt is. Dit laatste kwam als een verrassing omdat wetenschappers op basis van eerdere waarnemingen en computermodellen een andere vorm hadden verwacht. Het team denkt dat de eivorm van de cocon kan zijn veroorzaakt door de materie-uitstoot van de ster of door de invloed van een nog niet ontdekte begeleidende ster. Naarmate de ster zwakker wordt, zal het steeds moeilijker worden om er close-up foto’s van te maken – zelfs voor de VLTI. Geplande updates van de instrumenten van de telescoop, zoals de toekomstige GRAVITY+, beloven hier echter snel verandering in te zullen brengen. (EE)
Meer informatie:
→ Volledig persbericht
De maantjes van Mars zouden het overblijfsel kunnen zijn van een planetoïde die te dicht bij de rode planeet is gekomen (Icarus, 1 januari 2025). De meeste manen in ons zonnestelsel zijn groot en rond. Maar de Marsmanen Phobos en Deimos zijn klein en aardappelvormig. Er zijn twee theorieën over hun ontstaan. De eerste is dat de beide maantjes in feite planetoïden zijn die op enig moment door Mars zijn ingevangen. Dit kan echter niet verklaren waarom ze in stabiele, cirkelvormige banen om de evenaar van Mars cirkelen. De andere theorie is dat ze – net als onze eigen maan – zijn gevormd uit puin dat vrijkwam bij een grote inslag. Planeetwetenschapper Jacob Kegerreis van het Ames Research Center van NASA komt nu met een tussenoplossing: Misschien heeft Mars een planetoïde ingevangen die onder de daarbij optredende getijdenkrachten is bezweken. Zijn overblijfselen zouden een tijdelijke gordel van puin om Mars hebben gevormd, en uit dat puin zouden vervolgens Phobos en Deimos zijn ontstaan. Ter onderbouwing hebben Kegerreis en zijn collega’s honderden computersimulaties uitgevoerd van planetoïden die dicht langs Mars scheerden. Steeds ontstond daarbij een ring van puin, met voldoende materiaal voor de vorming van enkele kleine maantjes. Of het inderdaad zo gegaan is, zal de Japanse Mars Moons Exploration-missie wellicht kunnen vaststellen. Deze ruimtesonde, die volgend jaar wordt gelanceerd, moet bodemmateriaal van Phobos naar de aarde brengen. Als de bodemmonsters ongeveer dezelfde samenstelling hebben als Mars, ondersteunt dat de inslag-theorie. Maar als hun samenstelling meer op die van planetoïden lijkt, staat de suggestie van Kegerreis sterker. Bij eerder onderzoek dat in oktober 2023 werd gepubliceerd, kwamen Kegerreis en zijn team tot een enigszins vergelijkbaar scenario voor de vorming van de ringen van de planeet Saturnus. Die zouden zijn ontstaan uit het ijzige puin dat vrijkwam bij een botsing tussen twee voormalige manen. (EE)
Meer informatie:
→ Mars’ potato-shaped moons could be the remains of a shredded asteroid (ScienceNews)
Astrofysicus Mustapha Ishak-Boushaki van de Universiteit van Texas in Dallas en zijn collega’s van het Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) zijn bezig met een vijfjarig project om gegevens te verzamelen die het antwoord kunnen geven op een van de meest raadselachtige vraagstukken in de astrofysica: Waarom lijkt de uitdijing van het heelal te versnellen? Voor het verschijnsel zijn diverse verklaringen bedacht. Eén daarvan is dat donkere energie sterrenstelsels op de een of andere manier uit elkaar duwt. Een andere mogelijkheid is dat de zwaartekracht – de aantrekkende kracht die bijvoorbeeld de hemellichamen in ons zonnestelsel bij elkaar houdt – op kosmische schaal anders werkt dan op de schaal van ons zonnestelsel, en moet worden aangepast om de versnellende uitdijing van het heelal te verklaren. De DESI-samenwerking, waar meer dan negenhonderd wetenschappers van meer dan zeventig instituten bij betrokken zijn, heeft nu een nieuwe data-analyse gepresenteerd die de eerste mogeijkheid ondersteunt: uit de gegevens blijkt dat de manier waarop sterrenstelsels clusters vormen in overeenstemming is met het standaardmodel voor de zwaartekracht, Einsteins algemene relativiteitstheorie (arXiv, 19 november). Het DESI-project is in mei 2021 van start gegaan. Het maakt gebruik van een gevoelig spectroscopisch instrument dat gekoppeld is aan de 4-meter Mayall-telescoop op Kitt Peak (Arizona, VS). Deze combinatie kan het licht van vijfduizend sterrenstelsels tegelijk opvangen. Bij de nieuwste analyse is gebruik gemaakt van gegevens van bijna 6 miljoen sterrenstelsels en quasars, waarmee onderzoekers 11 miljard jaar in het verleden kunnen kijken. ‘De nieuwe analyse is consistent met onze eerdere bevindingen die de theorie ondersteunen dat donkere energie niet constant is, maar dynamisch, wat een zeer belangrijk resultaat is voor kosmische versnelling’, aldus Ishak-Boushaki. Daarnaast levert de analyse ook nieuwe bovengrenzen op voor de massa van neutrino’s, de enige fundamentele deeltjes waarvan de massa nog niet nauwkeurig is gemeten. Het DESI-experiment is nu bezig aan zijn voorlaatste onderzoeksjaar. Naar verwachting zullen tegen de tijd dat het project afloopt gegevens van 40 miljoen sterrenstelsels en quasars zijn verzameld. (EE)
Meer informatie:
→ New DESI data shed light on gravity’s pull in the universe
Simulaties van ontplofte, sterk gemagnetiseerde sterren die ineenstorten tot zwarte gaten laten zien dat deze sterren hun magnetische velden doorgeven aan hun ‘nakomelingen’ (The Astrophysical Journal Letters, 18 november). Hoewel zwarte gaten vooral bekendstaan om het feit dat ze alles in hun omgeving opslokken, kunnen ze ook krachtige bundels van geladen deeltjes uitstoten. Dat resulteert in explosieve uitbarstingen van gammastraling waarbij binnen een paar tellen meer energie vrijkomt dan onze zon in haar hele leven zal uitstralen. Om zo’n spectaculaire gebeurtenis te laten plaatsvinden, moet een zwart gat een krachtig magnetisch veld hebben. Maar waar dit magnetisme vandaan komt, is – of wellicht was – een raadsel. Zwarte gaten kunnen ontstaan nadat een ster als supernova is ontploft. Daarbij blijft een compacte kern achter: een zogeheten proto-neutronenster. ‘Proto-neutronensterren zijn de ‘moeders’ van zwarte gaten in die zin dat wanneer ze verder ineenstorten, er een zwart gat wordt geboren’, aldus Ore Gottlieb, onderzoeker aan het Flatiron Institute’s Center for Computational Astrophysics in New York City (VS). ‘We hebben vastgesteld dat wanneer zich zo’n zwart gat vormt, de omringende schijf van de proto-neutronenster zijn magnetische lijnen als het ware vastpint aan het zwarte gat.’ Gottlieb en zijn team waren in eerste instantie van plan om de hele ontwikkeling van ster tot zwart gat te modelleren, inclusief de zich daarbij vormende jets die zogeheten gammaflitsen veroorzaken. Daarbij stuitte het team echter op een probleem: onduidelijk was hoe magnetische velden zich tijdens de ineenstorting van een neutronenster tot een zwart gat gedragen. Het grootste probleem was dat sterk magnetisme in een ineengestorte ster ervoor zorgt dat deze langzamer gaat draaien. En zonder snelle draaiing kan een pasgeboren zwart gat geen accretieschijf vormen – de schijf van gas, plasma, stof en deeltjes rond een zwart gat – en ook geen jets en gammaflitsen kan produceren. Er moest dus iets anders aan de hand zijn. Op zoek naar een oplossing besloot het team om terug te gaan naar de bron: de ‘ouder’ van een zwart gat. De onderzoekers realiseerden zich dat eerdere simulaties van ineenstortende neutronenster wellicht geen volledig beeld gaven. ‘Bij eerdere simulaties werd alleen gekeken naar neutronensterren en zwarte gaten afzonderlijk, en ging tijdens de ineenstorting al het magnetisme verloren. Wij kwamen er echter achter dat ook proto-neutronensterren een accretieschijf hebben, net als zwarte gaten,’ zegt Gottlieb. ‘Het idee is nu dat deze accretieschijf het magnetische veld van de neutronenster kan redden. In dat geval zal zich een zwart gat vormen met dezelfde magnetische veldlijnen als die door de neutronenster heen liepen.’ Uit de berekeningen van het team blijkt dat, voordat zijn magnetische veld volledig door het pasgevormde zwarte gat wordt opgeslokt, de schijf van de neutronenster door het zwarte gat wordt geërfd en de magnetische veldlijnen worden verankerd. Op die manier stelt de schijf het zwarte gat in staat om het magnetische veld van zijn ‘moeder’, de neutronenster, over te nemen. (EE)
Meer informatie:
→ We finally know where black holes get their magnetic fields: Their parents
Astronomen hebben bij toeval een bijzondere kosmische ‘samenstand’ ontdekt: twee sterrenstelsels die miljarden lichtjaren van elkaar verwijderd zijn, maar vanaf de aarde gezien precies op één lijn liggen. Daardoor werken ze als een samengestelde lens die het licht van een quasar achter hen uitvergroot – een verschijnsel dat het zwaartekrachtlenseffect wordt genoemd. Het bijzondere aan deze specifieke zwaartekrachtlens is dat een deel van het quasarlicht een zigzagpad om de beide sterrenstelsels volgt. Volgens zijn ontdekkers zal deze eerste dubbele lens het mogelijk maken om nauwkeurige metingen te doen van de uitdijingssnelheid van het heelal: de zogeheten Hubble-constante (arXiv, 8 november). Er zijn al ongeveer duizend gevallen bekend waarbij, zoals voorspeld door Einsteins algemene relativiteitstheorie, de sterke zwaartekracht van een groot object, zoals een sterrenstelsel of een cluster van sterrenstelsels, licht afbuigt dat afkomstig is van een heldere bron daarachter. Clusters van sterrenstelsels zijn onvolmaakte lenzen die vervormde beelden produceren. Maar elliptische sterrenstelsels zijn min of meer symmetrisch en werken daardoor als eenvoudige lenzen die een verre heldere bron kunnen omzetten in een boog van licht (een ‘Einstein-ring’) of een viertal afzonderlijke beelden (een ‘Einstein-kruis’). Dat laatste is wat onderzoekers in 2017 dachten te hebben ontdekt in het geval van J1721+8842, een elliptisch sterrenstelsel dat het licht van een achtergrondquasar viervoudig afbeeldt. Zulke gevallen zijn nuttig omdat de helderheid van een quasar in de loop van de tijd varieert. En omdat het licht dat elk beeld produceert een ander pad volgt om het stelsel dat als lens fungeert, geeft de veranderlijke helderheid van het beeld informatie over de vertraging van de verschillende omwegen die het licht heeft gevolgd. Aan de hand van deze omwegen en vertragingen kunnen astronomen berekenen hoe snel het heelal uitdijt. Om variaties in de vier quasarbeelden waar te nemen, hebben Frédéric Dux van de Technische Universiteit van Lausanne (Zwitserland) en zijn collega’s J1721+8842 twee jaar lang waargenomen met de Nordic Optical Telescope. In hun opnamen verschenen twee zwakkere beelden, waarvan ze aanvankelijk aannamen dat dit ‘gelensde’ duplicaten waren van een tweede quasar die dicht naast de eerste stond. Ook dachten ze dat een roodachtige Einstein-ring die eveneens op de beelden te zien was, een vervormd beeld van het moederstelsel van een of beide quasars was. Maar toen ze de zwakkere beelden nauwkeuriger bekeken, bleken die precies overeen te komen met het oorspronkelijke Einstein-kruis. Alles bij elkaar zagen ze dus zes versies van het licht van één quasar – een mogelijkheid die theoretici al hadden voorspeld. Bovendien lieten gegevens van de Webb-ruimtetelescoop zien dat de rode Einstein-ring niet op dezelfde afstand staat als de quasar, maar tussen deze en J1721+8842 in staat. De ring was in feite een tweede lens-stelsel. Om deze configuratie nader te analyseren, hebben Dux en zijn collega’s een computermodel gemaakt, en daaruit blijkt dat twee van de zes beelden worden veroorzaakt door licht dat om de twee sterrenstelsels zigzagt. Met behulp van de zes lichtpaden en bijbehorende vertragingen hoopt het team de Hubble-constante heel nauwkeurig te kunnen bepalen. Maar omdat dit systeem uit twee objecten op verschillende afstanden bestaat – de quasar en het rode lens-stelsel – kan nog een andere kosmische parameter worden berekend: die van de donkere energie die het heelal versneld doet uitdijen. De noodzakelijke berekeningen zijn echter heel lastig, en het zal waarschijnlijk meer dan een jaar gaan duren voordat de uitkomst ervan bekend is. (EE)
Meer informatie:
→ First known double gravitational lens could shed light on universe’s expansion (Science)
Uit twee afzonderlijke analyses van maanstenen die door de Chinese maanlander Chang’e-6 naar de aarde zijn gebracht, blijkt dat deze pas ongeveer 2,8 miljard jaar geleden uit afkoelende magma zijn gevormd. De onderzoeken kunnen de vraag helpen beantwoorden waarom de achterkant van de maan zo anders is als de voorkant, maar roepen tegelijkertijd nieuwe vragen op over de vulkanische geschiedenis van de maan. (ScienceNews, 15 november). De beide halfronden van de maan verschillen als dag en nacht. De voorkant is voor bijna een derde bedekt met enorme lavavlakten – ook wel maanzeeën genoemd – en vertoont heel veel inslagkraters. Maar slechts ongeveer twee procent van de achterkant vertoont sporen van lava. Tot voor kort waren alle stenen die van de maan waren opgehaald afkomstig van diens ‘voorkant’. Het onderzoek van deze maanstenen, verzameld tijdens de bemande Apollo-missies en onbemande Loena-missies van de jaren 60 en 70, suggereerden dat de maan ongeveer vier miljard jaar geleden het meest vulkanisch actief was en ongeveer een miljard jaar later grotendeels was afgekoeld. Gesteenten van de maanlander Chang’e-5, verzameld in 2020, gaven al een iets ander beeld te zien, met sporen van vulkanisme van slechts ongeveer twee miljard jaar geleden. Maar over de achterkant van de maan was tot nu toe weinig concreets bekend, totdat maanlander Chang’e-6 afgelopen juni twee kilogram aan bodemmonsters afleverde die hij in het Zuidpool-Aitken-bekken – de oudste en grootste maankrater en de bron van het meeste vulkanische materiaal aan de achterkant van de maan – had verzameld. Twee onderzoeksteam hebben de betreffende gesteenten onderzocht met behulp van radiometrische datering: een techniek om de leeftijd van een object te schatten op basis van de relatieve hoeveelheden van bepaalde radioactieve elementen die het bevat. Geochemicus Le Zhang van de Chinese Academie van Wetenschappen in Guangzhou en collega’s bestudeerden 35 stukken basalt, en ontdekten dat hun leeftijden allemaal rond de 2,830 miljard jaar lagen (Science, 15 november). Li en collega’s onderzochten 108 andere stukken basalt en vonden vergelijkbare leeftijden: 2,807 miljard jaar (Nature, 15 november). De uitkomst valt jonger uit dan verwacht vanwege een ander kenmerk dat beide groepen monsters vertonen: een gebrek aan warmte-producerende radioactieve elementen als uranium en thorium. Aan de voorkant kan het verval van deze elementen de maanmantel warm genoeg hebben gehouden om het vulkanisme tot twee miljard jaar geleden in stand te houden. Maar zonder deze elementen is het niet duidelijk hoe de achterkant van de maan zo lang gesmolten kon blijven. De resultaten wijzen ook op langdurig vulkanisme. Zo vond Li’s team een maansteen die 4,2 miljard jaar oud is. Het enige bekende maangesteente dat ouder is, is een meteoriet waarvan onbekend is van welk deel van de maan hij komt. Tezamen met de jongere monsters wijzen de gesteente erop dat het vulkanisme aan de achterkant van de maan minstens 1,4 miljard jaar heeft geduurd. (EE)
Meer informatie:
→ A first look at rocks from the lunar farside create a volcanic mystery (ScienceNews)
Bij nieuw onderzoek dat binnenkort in The Astrophysical Journal Letters wordt gepubliceerd, hebben astronomen de halo van de zogeheten Grote Magelhaense Wolk (GMW) opgemeten. Tot hun verbazing blijkt deze halo een middellijn van slechts 50.000 lichtjaar te hebben. Daarmee is hij tien keer zo klein als de halo’s van sterrenstelsels die ongeveer net zo groot zijn als de GMW. De Grote Magelhaense Wolk is een van de naaste buren van ons Melkwegstelsel. Met een schijnbare diameter van twintig keer de volle maan is dit dwergsterrenstelsel een opvallende verschijning aan de zuidelijke hemel. Veel astronomen denken dat het niet in een baan om ons sterrenstelsel draait, maar hier vlak langs scheert, en vrij recent zijn dichtste nadering heeft volbracht. Hoewel de GMW daarbij flinke averij heeft opgelopen, heeft het dwergstelsel een compacte halo van gas weten te behouden – iets was niet was gelukt als het lichter was geweest. De GMW heeft tien procent van de massa van de Melkweg en is daarmee zwaarder dan de meeste dwergstelsels. Het grootste deel van de oorspronkelijke halo van de Grote Magelhaense Wolk is weggeblazen door een verschijnsel dat ram pressure (‘ramdruk’) wordt genoemd. Het dichte medium van de Melkweg oefent een tegendruk uit op de inkomende GMW, waardoor zich een kielzog van gas achter het kleine sterrenstelsel vormt, vergelijkbaar met de staart van een komeet. Doordat de ramdruk een groot deel van de halo van de Grote Magelhaense Wolk wegduwt, wordt het daarin aanwezige gas afgeremd en zal het uiteindelijk neerregenen op de Melkweg. Maar omdat het kleine stelsel pas net zijn dichtste nadering achter de rug heeft, en zich weer verwijdert, verwachten de astronomen niet dat zijn halo volledig verloren zal gaan. Bij hun onderzoek hebben de astronomen gebruik gemaakt van gearchiveerde data van de Cosmic Origins Spectrograph (COS) van de Hubble-ruimtetelescoop. Aan de hand van deze spectrografische gegevens kon de aanwezigheid van het gas in de halo van de GMW worden afgeleid uit de manier waarop het bepaalde kleuren licht van verre achtergrondobjecten (zogeheten quasars) absorbeert. Een spectrograaf splitst het licht op in zijn samenstellende kleuren, en dat levert informatie op over de toestand, temperatuur, snelheid, afstand en samenstelling van het onderzochte object. In dit geval hebben de astronomen de COS-gegevens gebruikt om de snelheid van het gas rond de Grote Magelhaense Wolk te meten. Daaruit kon vervolgens de grootte van diens halo worden afgeleid. Als volgende wil het team nu de de voorkant van de halo van de GMW bestuderen – een gebied dat nog niet eerder onderzocht is. (EE)
Meer informatie:
→ NASA's Hubble Sees Aftermath of Galaxy's Scrape with Milky Way
Een internationaal team, onder leiding van de Universiteit van Genève (Zwitserland), heeft drie ultrazware sterrenstelsels opgespoord die zich al tijdens de eerste miljard jaar na de oerknal hebben gevormd, maar desondanks elk bijna net zoveel massa hebben als ons Melkwegstelsel. Deze verrassende ontdekking, gedaan met de Webb-ruimtetelescoop, wijst erop dat de vorming van sterren in het vroege heelal veel efficiënter verliep dan tot nu toe werd aangenomen (Nature, 13 november). Het team heeft een systematische analyse uitgevoerd van een aantal emissielijnstelsels (ELG’s) binnen de eerste miljard jaar van de kosmische geschiedenis. ELG’s vertonen heldere emissielijnen in hun spectrum, die op specifieke golflengten afsteken tegen de donkere achtergrond van het spectrum. Dankzij het bestaan van deze emissielijnen kon het team de afstanden van de sterrenstelsels nauwkeurig bepalen en bovendien een betrouwbare schatting maken van de hoeveelheid sterren die de stelsels bevatten. Daarbij vielen drie sterrenstelsels op door hun grote sterrenrijkdom. Tot nu toe werd aangenomen dat alle sterrenstelsels geleidelijk zijn ontstaan binnen grote halo’s van donkere materie die normale materie in de vorm van gasatomen en -moleculen bijeenbrachten. Geschat werd dat hooguit twintig procent van dit gas binnen sterrenstelsels in sterren werd omgezet. De nieuwe waarnemingen stellen deze zienswijze echter op de proef en wijzen erop dat het stervormingsproces in het vroege heelal mogelijk veel sneller en efficiënter verliep. Met behulp van de geavanceerde Webb-ruimtetelescoop heeft het team systematisch sterrenstelsels in het zeer verre (en dus vroege) heelal onderzocht. Daarbij ontdekten de astronomen dat de meeste stelsels aan de bestaande modellen voldoen. Maar ze ontdekten ook drie verrassend zware sterrenstelsels die ongeveer dezelfde stellaire massa hebben als ons huidige Melkwegstelsel. De drie sterrenstelsels vormen bijna tweemaal zo efficiënt sterren als stelsels van lagere massa in hetzelfde tijdperk of gewone stelsels op latere momenten in de kosmische geschiedenis. Omdat de drie stelsels vanwege hun hoge stofgehalte duidelijk rood gekleurd zijn, worden ze de Rode Monsters genoemd. Hoewel de nieuwe bevindingen niet in strijd zijn met het meest gangbare kosmologische model, roepen ze wel vragen op over de bestaande theorieën voor de vorming van sterrenstelsels, en met name over het feit dat er onverwacht veel massarijke sterrenstelsels in het vroege heelal zijn. Mogelijk vonden er in het vroege heelal unieke processen plaats, die ervoor zorgden dat bepaalde vroege sterrenstelsels in heel snel tempo sterren konden vormen en zo dus al heel vroeg in de geschiedenis konden ontstaan. (EE)
Meer informatie:
→ Astronomers discover mysterious ‘Red Monster’ galaxies in the early Universe
Het standaardmodel voor de vorming van sterrenstelsels in het vroege heelal voorspelde dat de Webb-ruimtetelescoop zwakke signalen zou zien van kleine, primitieve sterrenstelsels. Maar de gegevens zijn niet in overeenstemming met de gevestigde hypothese dat onzichtbare donkere materie de vroegste sterren en sterrenstelsels hielp samenklonteren. De oudste sterrenstelsels zijn juist groot en helder, wat in overeenstemming is met een alternatieve theorie voor de zwaartekracht (The Astrophysical Journal, 12 november). ‘Wat de [standaard] theorie over donkere materie voorspelde, is niet wat we zien’, aldus astrofysicus McGaugh, wiens vandaag gepubliceerde artikel de structuurvorming in het vroege heelal beschrijft. McGaugh, professor en directeur astronomie aan Case Western Reserve University in Ohio (VS), zegt dat de zogeheten MOND-theorie van de Israëlische natuurkundige Mordehai Milgrom al in 1998 voorspelde dat de structuurvorming in het vroege heelal veel sneller verliep dan de gangbare theorie van de koude donkere materie (het lambda-CDM-model) suggereerde. Het Lambda-CDM-model voorspelt dat sterrenstelsels geleidelijk zijn gevormd door het aantrekken van materie, als gevolg van de extra zwaartekracht die voor rekening komt van de mysterieuze donkere materie. ‘Astronomen hebben donkere materie verzonnen om te verklaren hoe je van een heel egaal vroeg heelal naar de huidige grote sterrenstelsels met veel lege ruimte daartussen komt’, aldus McGaugh. ‘De verwachting was dat elk groot sterrenstelsel dat we in het nabije heelal zien, stukje bij beetje is ontstaan.’ Als kleine stukjes samenklonterden tot steeds grotere structuren totdat er sterrenstelsels ontstonden, zou Webb het zwakke licht van die kleine bouwstenen moeten kunnen zien. Maar zelfs bij steeds grote roodverschuiving – dus als we dieper het heelal in kijken – zijn de signalen groter en helderder dan verwacht. De MOND-theorie voorspelt dat de massa die nodig is om een sterrenstelsel te vormen zich heel snel verzamelt en in eerste instantie uitdijt met de rest van het heelal. De sterkere zwaartekracht vertraagt de uitdijing en keert deze vervolgens om, zodat zich een sterrenstelsel kan vormen, zonder dat daar donkere materie aan te pas komt. De grote, heldere structuren die Webb heel vroeg in het heelal heeft waargenomen, werden volgens McGaugh al meer dan een kwart eeuw geleden door de MOND-theorie voorspeld. ‘Mijn conclusie is: ‘zie je nou wel?’ Dat klinkt misschien onbeleefd, maar zo werkt de wetenschappelijke methode nu eenmaal: voorspellingen doen en dan controleren welke uitkomen.’ Daar voegt McGaugh overigens aan toe dat het nog een hele uitdaging zal zijn om een theorie te vinden die verenigbaar is met zowel de MOND-theorie als de algemene relativiteitstheorie. (EE)
Meer informatie:
→ Astronomers’ theory of how galaxies formed may be upended
Toen NASA-ruimtesonde Voyager 2 in 1986 langs Uranus vloog, zagen wetenschappers deze gekantelde planeet voor het eerst – en tot nu toe voor het laatst – van dichtbij. Bij die gelegenheid werden niet alleen nieuwe manen en ringen bij Uranus ontdekt, ook bleek dat de magnetische velden om de planeet, en de daarin verstrikt geraakte energierijke deeltjes, mysterieus gedrag vertoonden. Een nieuwe analyse van de gegevens die destijds werden verzameld laat zien dat dit stom toeval was: kort vóórdat Voyager 2 Uranus bezocht was de magnetosfeer van Uranus getroffen door een stroom energierijke zonnedeeltjes (Nature Astronomy, 11 november). ‘Als Voyager 2 slechts een paar dagen eerder was aangekomen, zou hij een compleet andere magnetosfeer bij Uranus hebben waargenomen,’ aldus Jamie Jasinski van het Jet Propulsion Laboratory van NASA en hoofdauteur van het nieuwe onderzoek dat in Nature Astronomy is gepubliceerd. ‘De ruimtesonde zag Uranus onder omstandigheden die maar ongeveer vier procent van de tijd voorkomen.’ Magnetosferen fungeren als beschermende bubbels rond planeten die een magnetische kern en magnetische velden hebben. Zo’n magnetisch veld beschermt de planeet tegen de stromen van geïoniseerd gas – zogeheten plasma – die de zon uitstoot. Wat wetenschappers in 1986 in de gegevens van Voyager 2 zagen, verbaasde hen dan ook enorm. Binnen de magnetosfeer van Uranus bevonden zich stralingsgordels van elektronen met een intensiteit die eerder alleen bij de veel grotere planeet Jupiter waren waargenomen. Maar vreemd genoeg was er geen bron van energierijke deeltjes die deze actieve gordels kon voeden. Sterker nog: in de magnetosfeer van Uranus was bijna geen plasma te bekennen. Het gebrek aan plasma verbaasde de wetenschappers ook, omdat ze wisten dat de vijf grote manen van Uranus een magnetische bel van waterionen zouden moeten produceren, zoals ook de ijzige manen van de overige grote planeten dat doen. Daaruit trokken ze de conclusie dat deze manen volkomen inactief moesten zijn. Waarom werd er dan geen plasma waargenomen en wat had de stralingsgordels van Uranus een boost gegeven? De nieuwe data-analyse wijst naar de zonnewind. Toen het plasma van de zon inbeukte op de magnetosfeer van de planeet en deze samenperste, werd het daarin aanwezige plasma waarschijnlijk verdreven. De zonnewind zou daarbij ook kortstondig de dynamiek van de magnetosfeer van Uranus hebben versterkt, door diens stralingsgordels te ‘injecteren’ met elektronen. De nieuwe bevindingen zijn mogelijk goed nieuws voor de vijf grote manen van Uranus: sommige van hen zijn wellicht toch geologisch actief. Dankzij hun verklaring voor het destijds ontbrekende plasma, houden Jasinski en zijn collega’s het nu voor mogelijk dat deze manen de magnetische bel van hun moederplaneet voortdurend van ‘verse ionen’ voorzien. Voyager 2 kan dat niet meer nagaan. De ruimtesonde heeft Uranus inmiddels ver achter zich gelaten en bevindt zich nu in de interstellaire ruime, op bijna 21 miljard kilometer van de aarde. (EE)
Meer informatie:
→ Mining Old Data From NASA’s Voyager 2 Solves Several Uranus Mysteries
De planetoïde 99942 Apophis, genoemd naar de oude Egyptische god van duisternis en wanorde, vormt voorlopig geen bedreiging voor onze planeet, maar de aarde vormt mogelijk wel een bedreiging voor Apophis, zo blijkt uit nieuwe computersimulaties door een team van planeetwetenschappers onder leiding van Ronald Ballouz van Johns Hopkins University (VS). Wanneer Apophis in 2029 dicht langs de aarde scheert, zullen de daarbij optredende zwaartekrachtinteracties het oppervlak van de ruimterots waarschijnlijk flink door elkaar schudden (arXiv, 4 oktober). Toen Apophis in 2004 werd ontdekt, gaven berekeningen aan dat deze 335 meter grote planetoïde in april 2029 in botsing zou kunnen komen met de aarde. Inmiddels is echter duidelijk geworden dat het zo’n vaart niet zal lopen: Apophis komt niet dichterbij dan ruwweg dertigduizend kilometer. Bekend is dat de oppervlakken van ‘aardscheerders’ zoals Apophis uit grof puin bestaan. Dat is het gevolg van hun miljarden jaren lange verblijf in de ruimte, waar ze blootstaan aan de zonnewind en een bombardement van micrometeoroïden. Maar hoe het oppervlak van Apophis er precies bij ligt, is onzeker. Wel zijn er aanwijzingen dat Apophis tweelobbig is, wat erop wijst dat hij uit twee objecten bestaat die zich met elkaar hebben verenigd, net als in het geval van de aardappelvormige planetoïde Itokawa. Vanwege deze gelijkenis hebben Ballouz en zijn collega’s Itokawa als uitgangspunt genomen voor hun berekeningen aan Apophis. Daarbij hebben ze vastgesteld dat laatstgenoemde tijdens zijn dichtste nadering van de aarde flink door elkaar wordt geschud. Daarbij kunnen niet alleen rotsblokken worden opgetild, die vervolgens weer terugvallen naar het oppervlak, maar verandert mogelijk ook de tuimelende draaibeweging van Apophis. Het Europese ruimteagentschap ESA is van plan om de gebeurtenissen rond Apophis van dichtbij te volgen met behulp van de ruimtesonde Ramses, die in februari 2029 bij Apophis moet aankomen. Maar tijdens zijn scheervlucht langs zullen aardbewoners de planetoïde ook met het blote oog kunnen waarnemen als een klein stipje – ongeveer zo helder als de sterren van de Grote Beer – dat zich met grote snelheid langs de hemel verplaatst. (EE)
Meer informatie:
→ Giant 'God of Darkness' Asteroid May Not Escape Earth Unscathed (ScienceAlert)
Bij recent onderzoek is nieuw geval ontdekt van een uitgeputte zware ster die – ondanks zijn grote massa – geen supernova-explosie heeft ondergaan, maar wel een zwart gat heeft gevormd. De gebeurtenis speelde zich af in het Andromedastelsel (M31) – de grootste ‘buur’ van ons Melkwegstelsel (arXiv, 18 oktober). Een ster bestaat uit lichtgevend plasma dat voornamelijk uit waterstof bestaat. De druk en temperatuur in zo’n hemellichaam is dermate hoog dat er kernfusiereacties plaatsvinden, waarbij enorme hoeveelheden energie worden geproduceerd. Maar de waterstofvoorraad van een ster is eindig – zelfs wanneer hij ongeveer acht keer zoveel massa heeft als onze zon. Zodra de waterstof in zo’n zware ster begint op te raken, leggen de zwakker wordende kernfusiereacties het af tegen de zwaartekracht en stort de sterkern in elkaar. Doorgaans resulteert dit in een supernova-explosie waarbij de ster wordt vernietigd en een zwart gat of een neutronenster achterblijft. Maar bij de ster M31-2014-DS1 liep het anders. In 2014 merkten astronomen op dat M31-2014-DS1 gestaag helderder werd en dat vervolgens nog duizend dagen bleef. Maar in de duizend dagen daarna nam zijn helderheid sterk af. Volgens postdoc Kishalay De van het Massachusetts Institute of Technology en zijn co-auteurs had de ster bij zijn ontstaan ongeveer twintig keer zoveel massa als de zon. Aan het eind was daar nog maar zes à zeven zonsmassa’s van over. Hun waarnemingen suggereren dat de ster is omgeven door een recent uitgestoten schil van stof, alhoewel er geen heldere supernova-explosie lijkt te hebben plaatsgevonden. Maar wat kan ervoor zorgen dat een zware ster niet als supernova explodeert, terwijl hij daar wel genoeg massa voor heeft? Supernovae zijn complexe gebeurtenissen. De dichtheid in de instortende kern van de ster is zo extreem hoog, dat elektronen gedwongen worden om zich met protonen te verenigen – een proces waarbij zowel neutronen als neutrino’s ontstaan. Dit resulteert in een krachtige uitbarsting van neutrino’s: de zogeheten neutrinoschok. Zo’n neutrinoschok valt altijd stil, maar soms leeft hij weer op. En als dat gebeurt, veroorzaakt hij een explosie die zo heftig is dat het buitenste omhulsel van de ster wordt weggeblazen. Als de neutrinoschok niet stilvalt, stort de ster ineen en vormt zich een zwart gat. Dat laatste lijkt in het geval van M31-2014-DS1 te zijn gebeurd. Dat leiden Kishalay De en zijn collega’s af uit het feit dat de hoeveelheid materiaal die door de ster werd uitgestoten veel geringer was dan bij een normale supernova: het grootste deel van de stermaterie – ongeveer vijf zonsmassa’s – is op de sterkern gestort. Daarbij werd de maximummassa van een neutronenster overschreden en vormde zich een zwart gat van ongeveer zesenhalve zonsmassa. M31-2014-DS1 is overigens niet de enige mislukte supernova die we kennen. In 2009 ontdekten astronomen er ook al eentje (N6946-BH1) in het zogeheten Vuurwerkstelsel. (EE)
Meer informatie:
→ A Star Disappeared in Andromeda, Replaced by a Black Hole (Universe Today)
In de eerste week van december worden vanaf een lanceerbasis in India twee minisatellieten van het Europese ruimteagentschap ESA gelanceerd. Ze zullen, op een vaste afstand van ongeveer 150 meter van elkaar, in een langgerekte baan om de aarde worden gebracht. Tezamen vormen ze de Proba-3-missie, die tot doel heeft om de corona van de zon tot dicht bij zonsrand te onderzoeken en de zogeheten zonneconstante te meten. Proba-3 kan kortweg worden omschreven als een coronagraaf in de ruimte. Een coronagraaf is een speciale telescoop waarin het felle licht van de zon wordt afgeschermd door een ondoorzichtig schijfje dat de zon precies afdekt. Op die manier kunnen verschijnselen worden waargenomen die zich buiten de rand van de zon voordoen – iets wat anders alleen tijdens een totale zonsverduistering mogelijk is. Een van de kleine satellieten van Proba-3 – de Occulter Spacecraft (OSC) – is voorzien van een schijf die precies groot genoeg is om ervoor te zorgen dat vanuit de andere satelliet – de Coronagraph Spacecraft (CSC) – een permanente zonsverduistering te zien is. Het is de bedoeling dat vanuit diens positie de corona tot op ongeveer een tiende van de straal van de zon (695.500 kilometer) waarneembaar zal zijn. Omdat de OSC toch al permanent op de zon moet worden gericht, is aan zijn zonkant een Zwitsers instrument gemonteerd dat voortdurend zal meten hoeveel energie de zon uitstraalt – een belangrijke grootheid in het klimaatonderzoek, die ook wel de zonneconstante wordt genoemd, maar die in werkelijkheid kleine variaties vertoont die het gevolg zijn van de veranderlijke activiteit van de zon. De Proba-3-missie zal worden gelanceerd met een Indiase draagraket en gaat naar verwachting twee jaar duren. (EE)
Meer informatie:
→ Proba-3 will constantly measure Sun’s energy output
Sinds hun ontdekking in 2007 zijn talrijke snelle radioflitsen – extreem energierijke pulsen van radiostraling – aan de hemel waargenomen. Hun aantallen lopen inmiddels al in de honderden en astronomen zijn steeds meer te weten gekomen over hun oorsprong: sterk magnetische neutronensterren die ‘magnetars’ worden genoemd. En nu hebben onderzoekers onder leiding van Caltech ook ontdekt wáár in het heelal snelle radioflitsen het vaakst voorkomen: in zware sterrenstelsels met veel stervormingsactiviteit. Het nieuwe onderzoek suggereert met name dat de exotische ‘dode’ sterren, waarvan de magnetische velden honderd biljoen keer zo sterk zijn als die van de aarde, vaak ontstaan wanneer twee sterren samensmelten en vervolgens een supernova-explosie ondergaan. Tot nu toe was het onduidelijk of magnetars op deze manier ontstaan of door de explosie van één enkele ster (Nature, 6 november). De ontdekking is het resultaat van een speurtocht naar snelle radioflitsen met behulp van de Deep Synoptic Array-110 (DSA-110), een Caltech-project dat is gevestigd in het Owens Valley Radio Observatory bij Bishop, Californië. Tot nu toe heeft deze grote radiotelescoop zeventig snelle radioflitsen gedetecteerd en van elk vastgesteld in welk sterrenstelsel deze plaatsvond. Daarnaast zijn nog 23 andere snelle radioflitsen gelokaliseerd met andere telescopen. Hoewel al bekend was dat snelle radioflitsen vaak optreden in sterrenstelsels die actief sterren vormen, ontdekten de Caltech-onderzoekers tot hun verrassing dat de radioflitsen vaker voorkomen in zware sterren-vormende stelsels dan in kleine sterrenstelsels. Tot nu toe dachten astronomen dat ze in alle soorten actieve sterrenstelsels optreden. Met deze nieuwe informatie begon het team na te denken over wat de resultaten ons over snelle radioflitsen kunnen vertellen. Zware sterrenstelsels zijn vaak rijk aan metalen, omdat de metalen in ons heelal – elementen die door sterren worden aangemaakt – tijd nodig hebben om zich in de loop van de kosmische geschiedenis op te bouwen. Het feit dat snelle radioflitsen vaker voorkomen in deze metaalrijke stelsels, impliceert dat ook hun bron – de magnetars – vaker voorkomt in dit soort stelsels. Sterren die rijk zijn aan metalen – wat in astronomische context betekent dat ze veel elementen bevatten die zwaarder zijn dan waterstof en helium – worden doorgaans groter en zwaarder dan andere sterren. Bovendien maken de meeste zware sterren die als supernova exploderen deel uit van een dubbelstersysteem. ‘Een metaalrijke ster wordt groter, en draagt meer massa over aan zijn begeleider, wat in een fusie resulteert, waarbij een nog zwaardere ster wordt gevormd met een magnetisch veld dat sterker is dan dat van een afzonderlijke ster,’ aldus Kritti Sharma, postdoc bij Caltech. Kortom, omdat snelle radioflitsen bij voorkeur worden waargenomen in zware, metaalrijke sterrenstelsels, worden hun veroorzakers – de magnetars – waarschijnlijk gevormd in een metaalrijke omgeving die bevorderlijk is voor het samensmelten van twee sterren. De resultaten wijzen er daarom op dat alle magnetars het resultaat zijn van stellaire fusies. (EE)
Meer informatie:
→ Mighty Radio Bursts Linked to Massive Galaxies
In augustus 2017 waren astronomen voor het eerst getuige van een botsing tussen twee neutronensterren – een gebeurtenis die met diverse telescopen verspreid over de wereld kon worden gevolgd. Bij de botsing ontstond niet alleen het kleinste zwarte gat dat ooit is waargenomen, maar ook een vuurbal die uitdijde met bijna de snelheid van het licht, en honderden miljoenen keren feller straalde dan de zon. De gebeurtenis – een zogeheten kilonova met de formele aanduiding AT2017gfo – dankte zijn grote helderheid aan straling veroorzaakt door het verval van de zware radioactieve elementen die bij de explosie werden gevormd. Door metingen van telescopen in Australië, Zuid-Afrika en in de ruimte met elkaar te combineren, is een internationaal onderzoeksteam onder leiding van het Cosmic DAWN Center van het Niels Bohr Instituut in Kopenhagen (Denemarken) meer te weten gekomen over de explosie, en dichter bij het antwoord gekomen op de vraag waar elementen zwaarder dan ijzer vandaan komen (Astronomy & Astrophysics, 30 oktober). Kort na de botsing bereikte de gefragmenteerde stermaterie een temperatuur van vele miljarden graden. Dat is duizend maal heter dan het centrum van de zon en vergelijkbaar met de temperatuur van ons heelal, één seconde na de oerknal. Zulke extreme temperaturen leiden ertoe dat elektronen niet aan atoomkernen gebonden zijn, maar vrij ‘ronddansen’ in een zogeheten geïoniseerd plasma. In de daaropvolgende seconden, minuten, uren en dagen koelde de stermaterie af, net het heelal na de oerknal. Een van de concrete resultaten van het onderzoek is de detectie van zware elementen zoals strontium en yttrium. Deze zijn gemakkelijk te detecteren, maar waarschijnlijk zijn tegelijkertijd ook veel van de overige zware elementen gevormd waarvan de oorsprong tot nu toe onduidelijk was. ‘We kunnen nu het moment zien waarop atoomkernen en elektronen zich verenigen in de nagloed van de explosie. Voor het eerst kunnen we de vorming van de atomen zien, de temperatuur van de materie meten en de micro-fysische processen aspecten van deze verre kosmische explosie waarnemen. Het is alsof we de kosmische achtergrondstraling aanschouwen die ons van alle kanten omringt, maar in dit geval zien we het allemaal van buitenaf gebeuren. We zijn getuige van wat zich voor, tijdens en na het ontstaan van de atomen heeft afgespeeld,’ aldus Rasmus Damgaard, promovendus aan het Cosmic Dawn Center. (EE)
Meer informatie:
→ Dance of electrons measured in the glow from exploding neutron-stars
Lang geleden stroomden er rivieren op Mars en ontstond er een meer ter grootte van de Middellandse Zee onder een dik beschermend ijsdek, aldus wetenschapper Peter Buhler van het Planetary Science Institute (VS). De oorzaak: koolstofdioxide (CO2) bevroor uit de Marsatmosfeer en zette zich af op de kappen van bevroren water bij de polen. Op die manier werd de warmte uit het binnenste van Mars vastgehouden en nam de druk op het ijs toe. Dit zorgde ervoor dat ruwweg de helft van de totale watervoorraad van de planeet smolt en over het oppervlak stroomde, zonder dat er klimaatopwarming nodig was. Bij zijn nieuwe studie maakte Buhler gebruik van een model dat de uitwisseling van CO2 met de regoliet op Mars nabootst (Journal of Geophysical Research: Planet, 1 november). Wetenschappers weten al sinds de jaren 70 dat een groot deel van de CO2 van Mars momenteel gebonden is aan de regoliet: het CO2-ijs vormt laagjes van slechts één molecuul dik rond elke zandkorrel. Toen Buhler de regoliet opnam in zijn model, ontdekte hij dat de Marsatmosfeer als het ware fungeert als doorgeefluik tussen de regoliet en de zuidelijke poolkap. Dit resulteert in een cyclus die wordt gereguleerd door de stand van de rotatie-as van Mars, die met tussenpozen van honderdduizend jaar heen en weer schommelt. Wanneer de planeet bijna rechtop staat, ontvangen de polen niet veel direct zonlicht, terwijl de evenaar juist opwarmt. Onder deze omstandigheden ontsnapt het kooldioxidegas uit de regoliet naar de atmosfeer. En wanneer het de koude polen bereikt, slaat het neer op de ijskap. Als Mars dan weer kantelt, warmen de polen op en sublimeert het kooldioxide-ijs: het verandert rechtstreeks van ijs in gas, om vervolgens door de koude regoliet te worden ‘opgezogen’. Dit model werkt goed voor de huidige planeet Mars, en daarom wilde Buhler testen hoe het zou presteren in een tijd waarin de planeet een veel dichtere CO2-atmosfeer had – ongeveer 3,6 miljard jaar geleden. In zijn model slaat een ruim zeshonderd meter dikke laag koolstofdioxide neer op bijna vier kilometer dik waterijs – een laag die ongeveer net zo dik is als die op de huidige zuidpool. Het kooldioxide-ijs werkt als een isolator en houdt de warmte vast die door het hete binnenste van de planeet wordt uitgestraald. Ook vergroot het de druk op de kap van waterijs. Als gevolg daarvan worden enorme hoeveelheden smeltwater uit de ijskap gedrukt. Dat water probeert te ontsnappen, maar bevriest uiteindelijk tot permafrost. Zodra de rivieren onder het ijs de rand van het ijsdek bereiken, komen ze in aanraking met de koude atmosfeer, waar ze wegsijpelende stroompjes vormen, die vervolgens uitgroeien tot overkapte ijsrivieren. (EE)
Meer informatie:
→ Carbon dioxide collapse: How water flowed on an icy Mars
