Met behulp van een combinatie van telescopen, waaronder de Very Large Telescope (VLT) van de Europese Zuidelijke Sterrenwacht (ESO), hebben astronomen een stelsel van zes exoplaneten ontdekt, waarvan er vijf in een bijzonder ritme om hun moederster cirkelen. De onderzoekers denken dat het stelsel belangrijke aanwijzingen kan verschaffen over de manier waarop planeten, waaronder die in ons eigen zonnestelsel, ontstaan en evolueren (Astronomy & Astrophysics, 25 januari). De eerste keer dat het onderzoeksteam TOI-178 – een ster op ongeveer 200 lichtjaar afstand in het sterrenbeeld Sculptor (Beeldhouwer) – waarnam, dachten de wetenschappers dat ze twee planeten hadden ontdekt die in dezelfde baan om de ster draaiden. Maar bij nadere inspectie bleek het iets heel anders te zijn. Het nieuwe onderzoek heeft uitgewezen dat het stelsel zes planeten telt en dat deze, op de binnenste planeet na, zijn verstrikt in een ritmische dans. Met andere woorden: ze zijn in resonantie. Dit betekent dat er telkens terugkerende patronen te zien zijn in de bewegingen van de planeten rond de ster, waarbij sommige planeten om de paar omlopen op één lijn komen te staan. Een vergelijkbare resonantie is waarneembaar bij drie van de manen van de planeet Jupiter: Io, Europa en Ganymedes. De binnenste van de drie voltooit vier volledige omlopen om Jupiter in de tijd dat de buitenste, Ganymedes, er één volbrengt, en twee omlopen in de tijd dat Europa er één voltooit. De vijf buitenste planeten van het TOI-178-stelsel volgen een veel ingewikkeldere resonantieketen, een van de langste die tot nu toe bij een planetenstelsel zijn ontdekt. Waar de drie Jupitermanen in een resonantie van 4:2:1 verkeren, vormen de vijf buitenste planeten van TOI-178 een keten van 18:9:6:4:3. In de tijd dat de tweede planeet vanaf de ster (de eerste in de resonantieketen) achttien omlopen volbrengt, volbrengt de derde planeet vanaf de ster (tweede in de keten) er negen, enzovoort. Het is zelfs zo dat de wetenschappers aanvankelijk slechts vijf planeten in het stelsel hadden ontdekt, en de zesde planeet pas wisten op te sporen toen ze op basis van dit resonantie-ritme hadden berekend waar deze extra planeet zich tijdens hun volgende waarnemingssessie zou moeten bevinden. Deze dans van resonerende planeten is meer dan een curiositeit: hij verschaft informatie op het verleden van dit stelsel. Als het stelsel eerder in zijn bestaan duidelijk verstoord zou zijn geweest, bijvoorbeeld door een grote inslag, zou deze kwetsbare configuratie van banen dit niet hebben overleefd. Waar de rangschikking van de planeetbanen netjes geordend is, zijn de dichtheden van de planeten veel minder op elkaar afgestemd. Het lijkt erop dat een planeet met de dichtheid van de aarde wordt gevolgd door een heel ‘donzige’ planeet met de halve dichtheid van Neptunus, en die weer door een planeet met de dichtheid van Neptunus. In ons eigen zonnestelsel zijn de planeten wel netjes op dichtheid gesorteerd: de rotsachtige dichtere planeten bevinden zich dicht bij de centrale ster (de zon), de gasplaneten met lage dichtheid verder naar buiten. Het contrast tussen de ritmische harmonie van de baanbewegingen en de wanordelijke dichtheden laat zich volgens de onderzoekers niet gemakkelijk verklaren. (EE)
Meer informatie:
→ Volledig persbericht
Nieuw onderzoek wijst erop dat de zeven rotsachtige planeten van de ster TRAPPIST-1 vrijwel dezelfde dichtheid hebben. Dat wijst erop dat ze ook qua samenstelling veel op elkaar lijken (Planetary Science Journal, 22 januari). Het planetenstelsel van de slechts 40 lichtjaar verre ster TRAPPIST-1 is in 2016 ontdekt met de Transiting Planets and Planetesimals Small Telescope (TRAPPIST) in Chili. Het is het grootste volledig uit min of meer aarde-achtige planeten bestaande planetenstelsel dat we kennen. Sinds haar ontdekking is deze bijzondere familie van planeten met tal van telescopen op aarde en in de ruimte onderzocht, waaronder NASA-ruimtetelescoop Spitzer. Totdat Spitzer in januari 2020 uit bedrijf werd genomen, heeft deze meer dan duizend uur gerichte waarnemingen van TRAPPIST-1 gedaan. Deze waarnemingen zijn nu gebruikt om de massa’s en afmetingen – en daarmee ook de dichtheden – van de zeven planeten nauwkeuriger te berekenen. Daarbij is gebleken dat de planeten nog meer op elkaar lijken dan al werd vermoed. Dat de dichtheden van de planeten van TRAPPIST-1 dicht bij elkaar liggen, kan betekenen dat ze vergelijkbare hoeveelheden ijzer, zuurstof, magnesium en silicium bevatten. Maar omdat hun dichtheden ongeveer acht procent lager zijn dan die van de aarde, lijkt hun samenstelling wel duidelijk te verschillen van die van onze planeet. Om te onderzoeken of de geringere dichtheid te maken zou kunnen hebben met de aanwezigheid van water – en dan in veel grotere hoeveelheden dan op aarde – hebben planeetwetenschappers modelberekeningen gedaan van het inwendige en de atmosferen van de zeven planeten. Dit brengt hen tot de conclusie dat de drie planeten die zich het dichtst bij de ster TRAPPIST-1 bevinden waarschijnlijk geen water op hun oppervlak hebben. En de overige vier hebben niet meer dan een paar procent water, mogelijk in vloeibare vorm, op hun oppervlakken. Dat is hoe dan ook te weinig om hun lagere dichtheid te verklaren. Een andere verklaring voor de lagere dichtheid zou kunnen zijn dat de samenstelling van de zeven planeten lijkt op die van de aarde, maar dan met een aanzienlijk kleiner aandeel ijzer. Ook is het denkbaar de planeten minder ijzer bevatten en dat dit ijzer voor een belangrijk deel geoxideerd is. Ook dat resulteert in een lagere dichtheid. (EE)
Meer informatie:
→ TRAPPIST-1’s 7 Rocky Planets May Be Made of Similar Stuff
Een team onder leiding van Munazza Alam van het Center for Astrophysics van de Harvard-universiteit en het Smithsonian Institution (VS) heeft ontdekt dat de Jupiter-achtige exoplaneet WASP-62b geen wolken of smoglaag in zijn atmosfeer heeft. De gasreus draait om een ster op 575 lichtjaar afstand en is in 2012 opgespoord bij de Wide Angle Search for Planets (WASP) South survey. WASP-62b behoort tot de zogeheten hete Jupiters, wat betekent dat hij zich heel dicht bij zijn moederster bevindt. Waar ‘onze’ Jupiter er bijna twaalf jaar over doet om een rondje om de zon te maken, doet de exoplaneet slechts vierenhalve dag over een omwenteling. Door de geringe afstand tot zijn moederster is WASP-62b extreem heet. Alam heeft met behulp van de Hubble-ruimtetelescoop waarnemingen gedaan van WASP-62b. Daarbij zijn spectroscopische gegevens verzameld, die informatie geven over de aan- of afwezigheid van bepaalde chemische elementen, zoals kalium en natrium. De waarnemingen zijn gedaan op drie momenten waarop de planeet vanaf de aarde gezien voor zijn ster langs schoof. In het spectrum van de planeet werd geen kalium aangetroffen, maar de aanwezigheid van natrium kon overtuigend worden aangetoond. Dat is een sterke aanwijzing dat er geen ‘obstakels’ in de atmosfeer van WASP-62b zitten die het natriumgas aan het zicht onttrekken. De atmosfeer van de planeet lijkt dus volkomen transparant. Wolkenloze exoplaneten zijn schaars, maar WASP-62b is niet enig in zijn soort. Al in 2018 werd vastgesteld dat de Saturnus-achtige planeet WASP-96b een transparante atmosfeer heeft. Exoplaneten zonder wolkendek hebben het voordeel dat zich gemakkelijker laat vaststellen waar de eigenlijke planeet uit bestaat. (EE)
Meer informatie:
→ Astronomers discover first cloudless, Jupiter-like planet
Een interdisciplinair team van wetenschappers heeft een nieuwe theorie opgesteld die kan verklaren waarom het binnenste deel van ons zonnestelsel zo sterk verschilt van het buitenste deel. Anders dan bij het meest gangbare model is daarin geen hoofdrol weggelegd voor de planeet Jupiter (Science, 22 januari). De binnenste planeten – Mercurius, Venus, de aarde en Mars – zijn relatief klein en droog. Daarin onderscheiden ze zich van de planeten Jupiter, Saturnus, Uranus en Neptunus, die voor een groot deel uit vluchtige elementen bestaan. In de afgelopen jaren is ontdekt dat de twee delen van ons zonnestelsel zich op nog een ander belangrijk punt van elkaar onderscheiden. Afhankelijk van uit welk deel ze afkomstig zijn vertonen meteorieten een andere samenstelling. De bestaande verklaring voor de onderlinge verschillen tussen planeten en meteorieten is ongeveer als volgt. Toen 4,5 miljard jaar geleden het zonnestelsel begon te ontstaan uit een schijf van gas en stof, ontstond Jupiter als eerste. Deze planeet veegde daarbij zoveel materiaal op, dat de planeetvormende schijf werd verdeeld in een binnen- en een buitendeel. Daarbij werd de uitwisseling van materiaal tussen beide delen geblokkeerd. Op basis van computersimulaties is het onderzoeksteam nu tot een andere verklaring voor de tweedeling van het zonnestelsel gekomen. Volgens hun model verliep het ontstaan van het zonnestelsel in twee fasen. Tijdens de eerste fase was de zon nog aan het ontstaan, en vormden zich in haar naaste omgeving de eerste planetaire bouwstenen, zogeheten planetesimalen. Deze waren rijk aan water, wat zou betekenen dat ook de aarde direct al heel waterrijk zou moeten zijn geweest. Dat dit niet zo is, komt volgens de wetenschappers door het verval van het eveneens in de planetesimalen aanwezige radioactieve element aluminium-26. Bij dat verval komt warmte vrij, waardoor de planetesimalen smolten en hun water kwijtraakten. Vervolgens gebeurde er ongeveer een half miljoen jaar niets. Daarna kwam de vorming van planetesimalen in het buitenste deel van het zonnestelsel op gang. Omdat het radioactieve aluminium al was vervallen, bleven deze planetesimalen koud en hielden ze meer vluchtige stoffen vast. Als gevolg daarvan kregen de buitenste planeten een heel andere samenstelling dan de binnenste. (EE)
Meer informatie:
→ How our planets were formed
Ver onder de ‘mistige’ atmosfeer van Titan, de grootste maan van Saturnus, ligt Kraken Mare, een zee van vloeibare methaan. Onderzoekers van Cornell University schatten dat het centrale deel van deze zee zeker 300 meter diep is. Ze baseren dat vermoeden op gegevens van de ruimtesonde Cassini, die in augustus 2014 zijn verzameld tijdens een van diens laatste scheervluchten langs Titan. De ijzige Saturnusmaan Titan is gehuld in een dichte atmosfeer van gasvormige stikstof. Daaronder ligt een wereld verscholen die op het eerste gezicht sterk aan de aarde doet denken. Er zijn rivieren, meren en zeeën, die echter niet met water zijn gevuld, maar met vloeibare methaan. Deze oppervlaktestructuren zijn door Cassini met behulp van radarapparatuur ontdekt. Door radargolven naar het oppervlak te zenden, en te meten hoe lang het duurt voor de reflecties ervan bij de ruimtesonde arriveren, zijn de hoogteverschillen in het landschap in kaart gebracht. De diepte van methaanzeeën wordt gemeten door te kijken naar het tijdsverschil tussen de weerkaatsing van radargolven aan het oppervlak en aan de bodem van de zee. Bij Moray Sinus, een baai aan de noordkant van Kraken Mare, resulteerde dit in een gemeten diepte van ongeveer 85 meter. Maar het centrale deel van Kraken Mare bleek dermate diep te zien, dat er geen radarreflectie van de bodem werd geregistreerd. Door te meten hoe sterk het radarsignaal door de vloeistof in zo’n zee wordt geabsorbeerd, wordt tevens een indicatie verkregen van de samenstelling ervan. De Cassini-gegevens laten zien dat Kraken Mare weliswaar een mengsel is van vloeibare methaan en ethaan, maar dat methaan de hoofdmoot vormt. Dat is verrassend, omdat wetenschappers dachten dat Kraken Mare, vanwege zijn grote omvang en zijn zuidelijke uitlopers, meer ethaan zou bevatten. Waar al dat methaan op Titan vandaan komt, is overigens nog een raadsel. Onder invloed van zonlicht wordt in de atmosfeer van de Saturnusmaan voortdurend methaan omgezet in ethaan. Eigenlijk zou er op het oppervlak van Titan daardoor vrijwel geen methaan meer te vinden moeten zijn. (EE)
Meer informatie:
→ Astronomers estimate Titan’s largest sea is 1,000-feet deep
Een internationaal team van sterrenkundigen, onder leiding van Jozsef Varga (Universiteit Leiden), heeft een wervelwind van stof en gruis ontdekt in een baan rond een jonge ster. In het gruis is zich mogelijk een planeet aan het vormen. De bevindingen worden binnenkort gepubliceerd in het vakblad Astronomy & Astrophysics. De exoplaneet-in-wording draait in een nauwe baan om de ster HD 163296. Dat is een door astronomen veel bestudeerde jonge ster op ongeveer 330 lichtjaar afstand in het sterrenbeeld Boogschutter. Eerder al vonden sterrenkundigen aanwijzingen voor de vorming van drie grote exoplaneten in een wijde baan om de ster. Nu komt daar dus mogelijk een vierde planeet dichtbij de ster bij. De onderzoekers bestudeerden de ster tijdens vier nachten in maart en juni 2019. Ze hadden hun telescoop gericht op het binnenste deel van de schijf van stof en gruis die om de ster draait. De sterrenkundigen zagen een ring van warm, fijn stof op een afstand van de ster die te vergelijken is met de baan van Mercurius om onze zon. Opmerkelijk was dat een deel van de ring veel helderder, en dus heter, was dan de rest van de ring. Deze hete vlek leek in een maand een rondje te draaien om de ster. De astronomen vermoeden dat de hete vlek met warm, fijn stof een wervelwind in de schijf is waaruit een planeet kan worden gevormd. Ze kunnen hun vermoeden onderbouwen met simulaties. Terwijl in de rest van de schijf stof en gruis samenklontert, worden in de wervelwind de kiezels juist vermalen tot fijn stof. Dat fijne stof is zichtbaar in de hete vlek. De onderzoekers deden hun ontdekking met het nieuwe MATISSE-instrument. Dat instrument combineert en analyseert het licht van vier telescopen van de Very Large Telescope van de ESO-sterrenwacht op Cerro Paranal, in het noorden van Chili. Daardoor ontstaat een samengestelde telescoop met een virtuele diameter van 200 meter. Het MATISSE-instrument is speciaal gemaakt om infraroodstraling te analyseren. Die straling ontstaat als iets, bijvoorbeeld een planeet of stofschijf, warmte afgeeft. Het instrument wordt gekoeld zodat het niet zelf infraroodstraling uitzendt. Het gekoelde deel van MATISSE is gebouwd door de Nederlandse Onderzoekschool voor Astronomie (NOVA), in samenwerking met de Nederlandse industrie.
Meer informatie:
→ Volledig persbericht
Onderzoek door Franse en Italiaanse wetenschappers wijst erop dat de schuine stand van de rotatieas van Saturnus is veroorzaakt door de migratie van zijn manen, en vooral door die van zijn grootste maan, Titan (Nature Astronomy, 18 januari). Recente waarnemingen hebben aangetoond dat Titan en de overige manen zich geleidelijk veel sneller van Saturnus verwijderen dan astronomen eerder hadden ingeschat. Door deze verhoogde migratiesnelheid in hun berekeningen op te nemen, komen de onderzoekers tot de conclusie dat dit proces van invloed is op de stand van de rotatieas van Saturnus: naarmate de satellieten verder weg bewegen, kantelt de planeet steeds meer. Volgens de wetenschappers was de rotatieas van Saturnus tot ongeveer een miljard jaar geleden slechts lichtjes gekanteld. Vanaf dat moment veroorzaakte de geleidelijke beweging van zijn satellieten een resonantieverschijnsel dat tot de dag van vandaag voortduurt: er ontstond een wisselwerking tussen de schommeling van de rotatieas van Saturnus en de baanbeweging van de verre planeet Neptunus. Hierdoor kantelde de as tot zijn huidige helling van 27 graden. Astronomen waren het al eerder eens over het bestaan van deze resonantie, maar ze dachten dat het verschijnsel al heel vroeg, meer dan vier miljard jaar geleden, op gang was gekomen als gevolg van een verandering in de baan van Neptunus. Aangenomen werd dat de stand van de rotatieas van Saturnus sindsdien stabiel was gebleven. Maar in feite kantelt Saturnus nog steeds: de komende paar miljard jaar zou zijn ashelling zelfs meer dan verdubbelen. Naar verwachting zal de planeet Jupiter als gevolg van de migratie van zijn vier grootste manen ook steeds schuiner komen te staan. Bij hem resulteert dat in een resonantie met de baanbeweging van de planeet Uranus, die ervoor kan zorgen dat de helling van zijn rotatieas (3 graden) toeneemt van tot meer dan dertig graden. (EE)
Meer informatie:
→ Saturn’s tilt caused by its moons
Een team van sterrenkundigen, met onder anderen de UvA-astronomen Frank Backs en Hanneke Poorta, heeft ontdekt dat zware sterren die samen rond een gemeenschappelijk zwaartepunt draaien in wijde banen worden geboren, maar al binnen een miljoen jaar snel naar elkaar toe bewegen. Het resultaat van het onderzoek onder leiding van María Claudia Ramírez-Tannus van het Max-Planck-Institut für Astronomie in Heidelberg (Duitsland), verschijnt vandaag in Astronomy & Astrophysics. Sterren worden geboren in groepen (clusters) binnen gas- en stofwolken. Een relatief klein aantal heeft een massa van meer dan acht keer die van de zon, en valt binnen de categorie ‘zwaar’. Ze vormen vaak sterparen waarbij de onderlinge afstand tussen de sterren klein is. Het is tot nu toe onbegrepen hoe dit precies tot stand komt. De vorming van een nabije partner zou moeten gebeuren in de snel roterende binnenste delen van een gasschijf rond de zwaardere hoofdster. Echter, het gas in die gebieden heeft niet de neiging in te storten en een partner te vormen. De afgelopen jaren hebben de astronomen verscheidene jonge stervormingsgebieden bestudeerd. Met behulp van spectrografen op ESO’s Very Large Telescope in het noorden van Chili hebben ze van individuele zware sterren de radiële snelheid kunnen afleiden (de snelheid langs de gezichtslijn). Door de data te combineren kwamen ze tot de snelheidsdispersie van de zware sterren: de statistische spreiding in de radiële snelheid die het gevolg is van het hebben van een (vaak niet waargenomen) partner. De belangrijkste component van de radiële snelheid van de sterren is hun baansnelheid. Dat is de snelheid waarmee de sterren om elkaar heen draaien. Deze snelheid wordt hoger wanneer de sterren dichter bij elkaar staan. De astronomen vonden een correlatie tussen de snelheidsdispersie van zware sterren in clusters en hun leeftijd: de dispersie neemt binnen een miljoen jaar aanzienlijk toe. Ze concluderen dat de baansnelheden van de dubbelsterren toenemen, en de banen dus kleiner worden. Partners worden dus in de buitendelen van de gasschijven gevormd, waar gas wel kan samenklonteren tot een ster, en pas daarna naderen ze elkaar voor een innige dans.
Meer informatie:
→ Volledig persbericht
Er is een nieuwe ontwikkeling rondom KIC 8462852, beter bekend als Tabby’s ster. Deze ster kwam in 2015 in de schijnwerpers te staan doordat haar helderheid op onvoorspelbare momenten tijdelijk flink vermindert. Voor dat merkwaardige gedrag werden verschillende verklaringen bedacht, waaronder zelfs de mogelijkheid dat er een kolossaal bouwsel om de ster wentelt. Maar de meest waarschijnlijke verklaring is dat de ster omgeven is door stof of grover puin, afkomstig van uit elkaar vallende kometen of botsende planetoïden. Er is een nieuw puzzelstukje gevonden die deze verklaring nog wat versterkt. Tabby’s ster lijkt namelijk een andere ster als begeleider te hebben. Dat blijkt uit waarnemingen door een team van astronomen onder leiding van Logan Pearce van de Universiteit van Arizona. Pearce en collega’s houden sinds 2016 een zwak sterretje in de gaten dat vanaf de aarde gezien vlak naast Tabby’s ster staat. Op website arXiv hebben ze nu een preprint geplaatst van de resultaten van deze waarnemingen, die later ook in het vakblad The Astrophysical Journal zullen worden gepubliceerd. Metingen met de Keck-telescoop op Hawaï en gegevens van de Europese satelliet Gaia brengen de astronomen tot de conclusie dat de beide sterren vrijwel zeker een vast koppel vormen. Tabby’s ster – nu aangeduid als KIC 8462852 A – is de grootste van de twee: ze is ongeveer anderhalf keer zo groot als de zon. Haar begeleider, KIC 8462852 B, is een rode dwergster die ongeveer half zo groot is als de zon. De afstand tussen beide sterren is op dit moment 132 miljard kilometer (880 keer de afstand zon-aarde). Dat betekent dat KIC 8462852 B geen directe invloed kan hebben op de helderheid van Tabby’s ster. Maar computersimulaties van wijde dubbelsterren hebben laten zien dat deze systemen erg gevoelig kunnen zijn voor (zwaartekrachts)invloeden van buitenaf. Dat kan ertoe leiden dat de banen van eventuele planeten of kleinere objecten zoals kometen of planetoïden zodanig worden verstoord dat het tot botsingen komt. En dat zou het rijkelijk aanwezige stof en puin rond Tabby’s ster kunnen verklaren. (EE)
Meer informatie:
→ The Mysterious 'Alien Megastructure' Star Is Not Alone, Astronomers Discover
Nieuw onderzoek, onder leiding van theoretisch fysicus Benjamin Safdi van het Lawrence Berkeley National Laboratory, wijst erop dat nog niet eerder waargenomen deeltjes, axionen geheten, de bron kunnen zijn van de hoogenergetische röntgenstraling die bij een aantal neutronensterren is waargenomen (Physical Review Letters, 12 januari). Axionen zijn hypothetische deeltjes die in de jaren 70 werden geïntroduceerd als oplossing voor een fundamenteel probleem in de deeltjesfysica. Naar verwachting zouden ze geproduceerd moeten worden in de kernen van sterren, en in aanwezigheid van een magnetisch veld in lichtdeeltjes (fotonen) veranderen. Ook zouden axionen de verklaring kunnen zijn voor de donkere materie – de geheimzinnige materie die 85 procent van de totale massa van het heelal voor zijn rekening neemt. Een verzameling neutronensterren, bekend als de Magnificent Seven, wordt gezien als een goede proeftuin voor de speurtocht naar axionen. De neutronensterren – compacte restanten van ontplofte sterren – hebben sterke magnetische velden, zijn met afstanden van enkele honderden lichtjaren tamelijk dichtbij, en zouden naar verwachting alleen zachte (laagenergetische) röntgenstraling en ultraviolet licht mogen produceren. Dat ze desondanks een bron van harde (hoogenergetische) straling zijn, komt dus als een verrassing. De meest eenvoudige verklaring zou zijn dat deze straling van objecten achter de neutronensterren afkomstig is. Maar dan zou de straling ook tot uiting moeten komen in data van de röntgensatellieten XMM-Newton en Chandra, en dat lijkt niet het geval. Safdi en zijn medewerkers hopen dan ook dat de harde röntgenstraling van de Magnificent Seven inderdaad van axionen afkomstig is. Helemaal zeker daarvan zijn ze nog niet, en het is best mogelijk dat er nog een andere verklaring voor wordt gevonden. Om hun vermoeden verder te onderbouwen, willen de natuurkundigen witte dwergsterren onder de loep gaan nemen. Ook dat zijn compacte sterrestanten met sterke magnetische velden, maar deze zenden van zichzelf nog minder röntgenstraling uit. Als daar óók sporen van hoogenergetische röntgenstraling worden aangetroffen, komt de axionen-hypothese een stuk sterker te staan. (EE)
Meer informatie:
→ X-Rays Surrounding ‘Magnificent 7’ May Be Traces of Sought-After Particle
De kernmassa van de reusachtige exoplaneet WASP-107b is veel geringer dan nodig wordt geacht voor de ontwikkeling van een immens omhulsel van gas zoals planeten als Jupiter en Saturnus die vertonen. Deze intrigerende ontdekking onder leiding van astronomen van de Universiteit van Montreal (Canada) wijst erop dat zulke gasreuzen zich veel gemakkelijker kunnen vormen dan tot nu toe werd aangenomen (Astronomical Journal, 18 januari). Exoplaneet WASP-107b werd in 2017 ontdekt bij WASP 107, een ster op ongeveer 212 lichtjaar afstand in het sterrenbeeld Maagd. De planeet, die ongeveer net zo groot is als Jupiter, bevindt zich heel dicht bij zijn ster: hun onderlinge afstand is zestien keer zo klein als de afstand zon-aarde. Kort na zijn ontdekking werd geschat dat WASP-107b acht keer zo weinig massa heeft als Jupiter. Maar nieuwe waarnemingen van de schommelbeweging van moederster WASP-107, verricht met de Keck-telescoop op Hawaï, laten zien dat WASP-107b nóg minder om het lijf heeft: hij heeft tien keer zo weinig massa als Jupiter en behoort daarmee definitief tot de ‘suikerspin-planeten’. Modelberekeningen wijzen erop dat de vaste kern van de planeet hooguit vier keer zoveel massa heeft als de aarde. Dat zou betekenen dat de gasmantel van WASP-107b maar liefst 85 procent van zijn totale massa vertegenwoordigt. Ter vergelijking: bij de ongeveer even grote planeet Neptunus komt slechts ongeveer 10 procent van de massa voor rekening van de gaslaag. De grote vraag is nu hoe zo’n bescheiden ‘groeikern’ van vier aardmassa’s zoveel gas om zich heen heeft weten te verzamelen. Volgens de Canadese astronomen is de meest waarschijnlijke verklaring dat WASP-107b op grote afstand van zijn ster is ontstaan. Daar waren de temperaturen tijdens het vorming van de planeet laag genoeg om grote hoeveelheden gas aan te trekken. Vervolgens zou de planeet, bijvoorbeeld na interacties met naburige planeten, naar zijn huidige krappe omloopbaan zijn ‘gemigreerd’. De recente Keck-waarnemingen lijken inderdaad in deze richting te wijzen. Er is nu namelijk een tweede planeet bij WASP-107 ontdekt, die drie keer zoveel massa heeft als WASP-107b. De nieuwe planeet, WASP-107c, bevindt zich bovendien veel verder van de ster en doorloopt een sterk ellipsvormige baan. Dat laatste wijst erop dat het planetenstelsel een roerig verleden heeft gehad. (EE)
Meer informatie:
→ A ‘super-puff’ planet like no other
Met de MeerKAT-radiotelescoop in Zuid-Afrika zijn twee nog onbekende reusachtige radiosterrenstelsels ontdekt. Dat zijn sterrenstelsels die een sterke bron van radiostraling zijn. De ontdekking doet vermoeden dat er meer objecten van dit type bestaan dan werd aangenomen (Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 18 januari). Radiosterrenstelsels zijn relatief talrijk, maar slechts een paar honderd ervan vertonen twee ’jets’ van een paar miljoen lichtjaar lang die een krachtige bron van radiostraling zijn. Een jet is een bundel van energierijke geladen deeltjes en magnetische velden, die hun oorsprong vinden in de kern van het sterrenstelsel. Hoewel deze kolossale radiostelsels dus vrij schaars zijn, heeft een team onder leiding van de Australische, momenteel in Zuid-Afrika werkzame astronoom Jacinta Delhaize de twee nieuwe stelsels opgespoord bij een verkenning van een stukje hemel dat slechts vier keer zo groot is als de volle maan. Statistisch gezien is de kans dat in zo’n klein hemelgebied twee grote radiosterrenstelsels worden aangetroffen minder dan 0,0003 procent. Daarom vermoeden de astronomen dat stelsels van dit type talrijker zijn dan gedacht. De beide reuzenradiostelsels zijn opgemerkt op nieuwe radiokaarten van de zuidelijke hemel die zijn gemaakt in het kader van de MeerKAT International Gigahertz Tiered Extragalactic Exploration (MIGHTEE)-survey – een van de grote survey-projecten die met de MEERKAT-radiotelescoop worden gedaan. MEERKAT is een voorloper van de Square Kilometre Array (SKA), een radiotelescoop bestaande uit duizenden, onderling verbonden ontvangers, die verspreid over Zuid-Afrika en Australië worden opgesteld. De constructie van SKA zal naar verwachting eind dit jaar van start gaan en zes jaar gaan duren. De eerste waarnemingen kunnen mogelijk al in 2023 worden gedaan. (EE)
Meer informatie:
→ Cosmic beasts and where to find them
Al zestig jaar weten astronomen dat de schijf van de Melkweg, waar het leeuwendeel van zijn honderden miljarden sterren verblijft, niet vlak is, maar aan de ene kant wat omhoog, en aan de andere kant omlaag is gekromd. Gegevens van de Sloan Digital Sky Survey bevestigen dit, en laten bovendien zien dat deze golving eens in de ongeveer 440 miljoen jaar om het Melkwegcentrum draait. Ongeveer vijftig tot zeventig procent van alle spiraalstelsels – de categorie van sterrenstelsels waartoe onze Melkweg behoort – vertoont een kromming. De Melkweg zelf ook, maar dat laat zich niet zo gemakkelijk vaststellen, omdat we ons zo ongeveer in het schijfvlak bevinden. Om meer te weten te komen over de vorm van de Melkweg, moeten astronomen de posities en bewegingen van grote aantallen sterren verspreid over de hele Melkweg onderzoeken. Dat is ook precies wat een team onder leiding van Xinlun Cheng van de Universiteit van Virginia (VS) aan de hand van gegevens van de Sloan Digital Sky Survey, de Apache Point Observatory Galactic Evolution Experiment (APOGEE) en de Europese astrometrische ruimtetelescoop Gaia heeft gedaan. Aan de hand van gegevens van honderdduizenden sterren hebben Cheng en zijn collega’s vastgesteld dat de kromming van de Melkweg in feite een golf is die om het Melkwegcentrum draait. Het effect is vergelijkbaar met de Mexicaanse golf in een voetbalstadion, die ontstaat wanneer groepen mensen beurtelings opstaan en weer gaan zitten: de sterren gaan op en neer, op het ritme van de golf. De driedimensionale sterrenkaart die de astronomen aan de hand van APOGEE- en Gaia-gegevens hebben samengesteld, strekt zich tot op grotere afstand van het Melkwegcentrum uit dan eerdere kaarten. Hierdoor kon nu een nauwkeuriger beeld verkregen van de omvang van de stellaire golf en de snelheid waarmee deze zich verplaatst. De meest waarschijnlijke oorzaak van de golf is een relatief recente interactie tussen de Melkweg en een van zijn satellietstelsels. Modelberekeningen van Chang zijn team geven aan dat de betreffende ontmoeting ongeveer drie miljard jaar geleden heeft plaatsgevonden. (EE)
Meer informatie:
→ The Milky Way Does The Wave
Nieuw onderzoek door planeetwetenschapper Thomas Watters van het Smithsonian Institution in Washington DC wijst erop dat Mercurius de afgelopen vier miljard jaar veel minder is gekrompen dan tot nu toe werd aangenomen. En dat eert dat de planeet zijn oorspronkelijke inwendige warmte goed heeft weten vast te houden. Een en ander wordt afgeleid uit opnamen en topografische gegevens van NASA-ruimtesonde MESSENGER, die tussen 2011 en 2015 om Mercurius cirkelde (Nature Communications Earth & Environment, 14 januari). De korst van Mercurius bestaat niet uit in elkaar passende tektonische platen, zoals de aardkorst, maar vormt één grote plaat. Vanaf het moment dat hij ongeveer 3,9 miljard jaar geleden, net als de andere rotsachtige planeten, een groot bombardement van planetoïden heeft ondergaan, koelt de planeet af. Daardoor kromp hij en ontstonden er tal van breuken in zijn korst die herkenbaar zijn als steile kliffen. Over hoe sterk Mercurius precies gekrompen is, bestaat discussie. Eerdere schattingen kwamen uit op een krimp (in diameter) van veertien kilometer, maar Watters houdt het nu op maximaal twee tot vier kilometer. Deze relatief kleine krimp suggereert dat Mercurius zijn inwendige warmte de afgelopen vier miljard jaar goed heeft kunnen vasthouden. Dat past ook in het recent ontstane beeld dat het inwendige van de planeet nog heet genoeg is om een vloeibare kern te hebben, wat wordt afgeleid uit het feit dat hij nog over een globaal magnetisch veld beschikt. Ook zijn er aanwijzingen voor recente tektonische activiteit. Of Watters gelijk heeft, zal waarschijnlijk in 2025 duidelijk worden, als de nieuwe Europese ruimtesonde BepColombo bij Mercurius aankomt. BepiColombo zal de hoogteverschillen op de planeet nauwkeuriger in kaart kunnen brengen dan zijn voorganger. (EE)
Meer informatie:
→ Study Reveals That Mercury Is the Not-So-Shrunken Planet
Wetenschappers hebben, tijdens de virtuele bijeenkomst van de American Astronomical Society die deze week wordt gehouden, een bijzonder afbeelding gepresenteerd van het bekende Draaikolkstelsel, een spiraalvormig sterrenstelsel op 31 miljoen lichtjaar afstand. Op de afbeelding is voor het eerst het volledige magnetische veld van het stelsel ingetekend. De afbeelding laat duidelijk zien dat de magnetische veldlijnen in de buitenste ‘armen’ niet de spiraalvorm van het stelsel volgen en vervormd zijn. De oorzaak van deze ‘magnetische chaos’ is waarschijnlijk tweeledig. Een belangrijke factor is de grote stervormingsactiviteit in dit deel van het sterrenstelsel. Maar ook de aanwezigheid van het kleine naburige sterrenstelsel NGC 5195, dat aan het uiteinde van een van de spiraalarmen ligt, lijkt bij te dragen aan de wanorde. (EE)
Meer informatie:
→ Magnetic Chaos Hidden Within the Whirlpool Galaxy
Het Amerikaanse ruimteagentschap NASA staakt de pogingen om de 40 centimeter lange pen met temperatuursensoren van de Marslander InSight de bodem in te ‘hameren’. De ‘mol’, zoals de warmtesonde ook wel wordt genoemd, heeft niet genoeg grip en weet zich daardoor niet verder dan een centimeter of 43 de bodem in te werken. Dat had eigenlijk minstens drie meter moeten zijn. Sinds 28 februari 2019 zijn diverse pogingen gedaan om de mol zijn ding te laten doen, voor het laatst op 9 januari jl. Nadat hij zich met behulp van zijn hamermechanisme had ‘ingegraven’ zou hij de inwendige temperatuur van Mars op verschillende diepten hebben gemeten, maar dat deel van de InSight-missie is nu definitief geschrapt. De overige onderdelen van InSight werken wel naar behoren. Daarom is onlangs ook besloten om de missie te verlengen tot december 2022. De extra tijd zal onder meer worden gebruikt om de kabel die de Marslander met zijn even verderop geplaatste seismometer in te graven. Dat gebeurt met de robotarm van InSight. Het ingraven van de kabel moet de temperatuurwisselingen die deze ondervindt, en die ruis in de seismische veroorzaken, onderdrukken. Daarnaast worden weergegevens verzameld en wordt het wetenschappelijke experiment met de radiozender van InSight voortgezet, dat nauwkeurige metingen over het rotatiegedrag van Mars moet opleveren. Op die manier hopen wetenschappers te kunnen vaststellen of de kern van de planeet vloeibaar of vast is. (EE)
Meer informatie:
→ NASA InSight’s ‘Mole’ Ends Its Journey on Mars
Op opnamen die gemaakt zijn voor de DESI Legacy Imaging Surveys zijn meer dan 1200 nieuwe zwaartekrachtlenzen ontdekt. Daarmee is het aantal bekende lenzen ongeveer verdubbeld. De vervormde en uitgerekte beelden van verre sterrenstelsels zijn opgespoord met behulp van ‘machine learning’, een methode waarbij een computeralgoritme aan de hand van bestaande opnamen nieuwe vergelijkbare objecten leert herkennen. Een zwaartekrachtlens (of gravitatielens) is een sterk zwaartekrachtveld, zoals dat van een sterrenstelsel of een zwart gat, dat het licht van een daarachter liggend object afbuigt. Dit lenseffect treedt alleen op wanneer waarnemer, zwaartekrachtveld (lens) en achterliggend object (bron) ongeveer op één lijn staan. Als gevolg daarvan kunnen rond zo’n ‘lens’ meerdere vervormde beelden van een ver sterrenstelsel te zien zijn. Bij slechts ongeveer 1 op de 10.000 massarijke sterrenstelsels worden tekenen van het zwaartekrachtlenseffect aangetroffen. De kans dat zo’n lens bij toeval wordt opgemerkt, is dus niet zo groot. Om het zoekproces te vergemakkelijken, hebben wetenschappers van de University of San Francisco een computer geleerd om ‘gelensde’ sterrenstelsels op te sporen op opnamen van de DESI Legacy Surveys. De talrijke nieuwe lenzen die daarbij zijn ontdekt kunnen onder meer worden gebruikt voor het meten van kosmologische parameters, zoals de Hubble-constante – een getal dat de uitdijingssnelheid van het heelal aangeeft. Voorwaarde daarbij is wel dat in het achtergrondstelsel een supernova wordt gedetecteerd, die door de lenswerking van het voorgrondstelsel, als meerdere lichtpunten wordt waargenomen. Nu astronomen weten welke sterrenstelsels als lens fungeren, weten ze ook waar ze naar zulke meervoudige supernova’s moeten uitkijken. (EE)
Meer informatie:
→ Doubling the Number of Known Gravitational Lense
Astronomen hebben hemelopnamen, gemaakt door het Kitt Peak National Observatory en het Cerro Tololo Inter-American Observatory, aan elkaar geknoopt tot de grootste fotografische hemelkaart die tot nu toe is gemaakt. Op de kaart, die is gepresenteerd tijdens de (virtuele) bijeenkomst van de American Astronomical Society, zijn meer dan een miljard sterrenstelsels te zien. De nieuwe hemelkaart zal worden gebruikt om bijna veertig miljoen sterrenstelsels te selecteren voor nader onderzoek met het Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI). Dat instrument zal de afstanden van de sterrenstelsels meten, want dan uiteindelijk moet resulteren in de grootste driedimensionale hemelkaart die ooit is gemaakt. De DESI-survey heeft tot doel om meer inzicht te krijgen in de versnellende uitdijing van het heelal, die wordt toegeschreven aan de (hypothetische) ‘donkere energie’. De nu gepresenteerde tweedimensionale hemelkaart beslaat de helft van de hemel. Hij is het resultaat van een zes jaar durend waarnemingsprogramma waarbij drie telescopen en gegevens van de ruimtetelescoop WISE zijn gebruikt. Bij het project waren 150 waarnemers en 50 andere onderzoekers van over te hele wereld betrokken en werd een miljoen gigabyte aan data gegenereerd. De geplande driedimensionale hemelkaart zal over ongeveer vijf jaar gereed zijn. (EE)
Meer informatie:
→ Giant Map of the Sky Sets Stage for Ambitious DESI Survey
Astronomen hebben op 15 april 2020 een korte gammaflits waargenomen die waarschijnlijk afkomstig was van een magnetar – een neutronenster met een extreem sterk magnetisch veld. Het object maakt deel uit van NGC 253, een sterrenstelsel op 11,4 miljoen lichtjaar afstand. Het is voor het eerst dat een ‘magnetarflits’ in een extragalactisch stelsel zo nauwkeurig is gelokaliseerd. Net als een ‘gewone’ neutronenster is een magnetar het compacte overblijfsel van een supernova-explosie. Hoewel zo’n object slechts een kilometer of twintig groot is, bevat het meer massa dan onze zon. Magnetars tollen om de paar seconden om hun as en hebben het sterkste magnetische veld van alle bekende objecten in het heelal. Zelfs vrij geringe verstoringen van dat magnetische veld kunnen uitbarstingen van röntgenstraling veroorzaken die soms weken of maanden voortduren. Al geruime tijd bestaat het vermoeden dat deze exotische objecten ook de bron zijn van sommige korte gammaflitsen – heldere flitsen van energierijke gammastraling die in de jaren 70 voor het eerst werden waargenomen. Ook in ons Melkwegstelsel zijn gammaflitsen waargenomen die van magnetars afkomstig lijken te zijn, maar die waren zo intens dat de detectors waarmee ze werden geregistreerd ‘verblind’ raakten. Bovendien worden waarnemingen binnen de Melkweg gehinderd door stof. Vandaar dat astronomen al geruime tijd uitkijken naar flitsen van magnetars in sterrenstelsels buiten het onze. De detectie van gammaflits GRB 200415A, die slechts 0,14 seconde duurde, is de meest nauwkeurige tot nu toe. Ook een handjevol andere korte gammaflitsen – twee in onze Melkweg en vier daarbuiten – worden aan magnetars toegeschreven. De oorzaak van de ‘magnetarflitsen’ wordt nog niet geheel begrepen. Maar astronomen vermoeden dat de veldlijnen die aan het oppervlak van een magnetar ontspringen, sterk verstrengeld kunnen raken. Dat veroorzaakt zoveel spanning in de korst van het object, dat er breuken ontstaan en het magnetische veld zich ‘herschikt’ in een lagere energietoestand. De energie die bij deze reconnectie vrijkomt, ontsnapt deels als gammastraling. Het verslag van de ontdekking is woensdag 13 januari gepresenteerd tijdens de 237ste (virtuele) bijeenkomst van de American Astronomical Society, en gepubliceerd in de tijdschriften Nature en Nature Astronomy. (EE)
Meer informatie:
→ Astronomers find signature of magnetar outbursts in nearby galaxies
Een internationaal team van astronomen heeft ontdekt dat wat zes jaar geleden nog voor een supernova-explosie werd aangezien in werkelijkheid een periodiek verschijnsel is. Het wordt waarschijnlijk veroorzaakt door een superzwaar zwart gat dat eens in de 114 dagen materie van een ster af rukt. In november 2014 registreerde de All-Sky Automated Survey for Supernovae (ASAS-SN) – een wereldwijd netwerk van autonoom werkende telescopen – een heldere uitbarsting in het hart van het ruim 570 miljoen lichtjaar verre sterrenstelsel ESO 253-G003 in het zuidelijke sterrenbeeld Pictor. Het verschijnsel werd in eerste instantie aangezien voor een supernova – een kolossale sterexplosie – maar ook toen al werd rekening gehouden met de mogelijkheid dat de uitbarsting, die de aanduiding ASASSN-14ko kreeg, verband hield met het superzware zwarte gat in het centrum van het stelsel. Om daar uitsluitsel over te krijgen, is het gedrag van ESO 253−G003 in de jaren daarna gevolgd. Daarbij werd een reeks van zeventien uitbarstingen geregistreerd, die met regelmatige tussenpozen optraden. Op basis daarvan voorspelde het onderzoeksteam dat er op 17 mei 2020 opnieuw een uitbarsting zou plaatsvinden. Deze voorspelling kwam uit, net als twee latere voorspellingen. De meest waarschijnlijke verklaring voor de periodiek optredende uitbarstingen is dat het om een gedeeltelijke ‘tidal disruption event’ (TDE) gaat. Een TDE ontstaat wanneer een ster te dicht in de buurt van een superzwaar zwart gat komt, waardoor hij door laatstgenoemde aan flarden wordt getrokken. Daarbij wordt een deel van de stermaterie de ruimte in geslingerd, terwijl de rest naar het zwarte gat toe valt en daarbij een schijf van heet, helder gas vormt. In dit specifieke geval is de ster blijkbaar niet in één keer door het zwarte gat aan flarden gescheurd, maar verliest hij bij elke nadering een deel van zijn materie. Dat kan natuurlijk niet eeuwig zo doorgaan, dus op enig moment zou er een einde moeten komen aan de reeks uitbarstingen. Onduidelijk is wanneer dat het geval zal zijn. De astronomen weten wel ongeveer hoeveel materie de de ster steeds verliest, maar niet hoeveel massa hij oorspronkelijk heeft gehad. Het is dus een kwestie van afwachten. De resultaten van het nieuwe onderzoek zijn gepresenteerd tijdens de 237ste (virtuele) bijeenkomst van de American Astronomical Society, die deze week plaatsvindt, en zijn geaccepteerd voor publicatie in de Astrophysical Journal. (EE)
Meer informatie:
→ Mistaken Identity: A Presumed Supernova Is Actually Something Much Rarer
Beeldgegevens van de ruimtesonde New Horizons zijn gebruikt om een schatting te maken van het totale aantal sterrenstelsels in het heelal. Dat aantal lijkt aanzienlijk kleiner te zijn dan een eerdere schatting aangaf. Astronomen kunnen het totale aantal sterrenstelsels in het heelal schatten door alles wat ze op een ‘diepe’ opname van de Hubble-ruimtetelescoop zien te tellen, en de uitkomst daarvan met het totale hemeloppervlak te vermenigvuldigen. Maar op die manier zien ze ongetwijfeld veel sterrenstelsels over het hoofd: die zijn zo ver weg dat Hubble ze niet kan waarnemen. Om dit probleem te omzeilen, kan worden geprobeerd om het zwakke schijnsel te meten dat alle sterrenstelsels bij elkaar produceren. Dat schijnsel zorgt ervoor dat de ruimte tussen de sterren niet volmaakt zwart is, maar ook weer niet helder genoeg om in ons deel van het zonnestelsel meetbaar te zijn. De verstrooiing van zonlicht aan interplanetair stof gooit roet in het eten. Wetenschappers kunnen nu echter beschikken over een ruimtesonde met moderne apparatuur die, na een verkenning van de ijzige dwergplaneet Pluto, de zon ver achter zich heeft gelaten: New Horizons. Beeldgegevens van deze ruimtesonde hebben nu laten zien dat het aantal verre, en daardoor ‘onzichtbare’ sterrenstelsels enkele honderden miljarden zal bedragen. Dat is aanzienlijk minder dan de twee biljoen waarop een eerdere schatting leken te wijzen. Deze schatting berustte op wiskundige modellen die aangaven hoeveel sterrenstelsels te klein en te zwak zijn om door de Hubble-ruimtetelescoop te worden opgemerkt. De uitkomst was dat misschien wel negentig procent van alle stelsels buiten het bereik van Hubble zou vallen. Maar dat lijkt dus mee te vallen: slechts de helft wordt door de ruimtetelescoop over het hoofd gezien. (EE)
Meer informatie:
→ New Horizons Spacecraft Answers Question: How Dark Is Space?
Tijdens de virtuele bijeenkomst van de American Astronomical Society, die deze week plaatsvindt, hebben wetenschappers van de Apache Point Observatory Galactic Evolution Explorer (APOGEE)-survey resultaten gepresenteerd die erop wijzen dat een recent ontdekte ‘sterrenstroom’ in de Melkweg een andere oorsprong heeft dan werd aangenomen. Ons Melkwegstelsel heeft in de loop van zijn bestaan tientallen botsingen met kleinere sterrenstelsels meegemaakt. Terwijl deze stelsels door de Melkweg worden ‘opgeslokt’, worden ze verscheurd door getijdenkrachten. Door dit proces is in de halo – het ijle buitenste omhulsel van de Melkweg – een ingewikkeld netwerk van sterrenstromen ontstaan. Sommige van de stromen binnen dit netwerk lijken met elkaar verbonden te zijn, en vinden hun oorsprong wellicht bij één en hetzelfde opgeslokte stelsel. Maar de ‘spaghetti’ van sterrenstromen is nog lang niet ontward. Een van de meest recent ontdekte stromen is de Jhelum-stroom. De oorsprong ervan was tot nu toe onduidelijk, maar er leek een verband te bestaan met ‘Gaia-Enceladus’, een fors dwergstelsel dat ongeveer tien miljard jaar geleden door de Melkweg is opgeslokt. Restanten van deze ‘fusie’ zijn verspreid over ons hele sterrenstelsel terug te vinden, ook op plek waar de Jhelum-stroom is aangetroffen. In het kader van de APOGEE-survey is nu het spectrum vastgelegd van de helderste rode reuzenster van de Jhelum-stroom. Het spectrum van een ster bevat informatie over diens chemische samenstelling en beweging binnen de Melkweg. In combinatie met nauwkeurige positiebepalingen van de Europese Gaia-satelliet heeft dit geleid tot de ontdekking dat de rode reus een heel andere koers volgt dan de overige restanten van de Gaia-Enceladus-fusie. Hieruit leiden de astronomen af dat de Jhelum-stroom waarschijnlijk het restant is van een ander klein sterrenstelsel of misschien zelfs van een bolvormige sterrenhoop die aan de getijdenkrachten van de Melkweg is bezweken. (EE)
Meer informatie:
→ Untangling the streamers in the Milky Way
Een onderzoeksteam onder leiding van Feige Wang van de Universiteit van Arizona heeft een quasar op 13,03 miljard lichtjaar afstand opgespoord – de verste tot nu toe. Het object bestond al 670 miljoen jaar na de oerknal, toen het heelal nog maar vijf procent van zijn huidige leeftijd had. In het hart van de quasar, die formeel J0313-1806 heet, gaat een superzwaar zwart gat van 1,6 miljard zonsmassa’s schuil. Een quasar is de extreem heldere kern van een ver sterrenstelsel. In deze kern bevindt zich een superzwaar zwart gat dat omgeven is door een schijf van gas. Als gas vanuit de schijf naar het zwarte gat toe valt, komt er energie vrij in de vorm van elektromagnetische straling. Tegelijkertijd kan er ook heet gas uit de schijf ontsnappen. J0313-1806 is niet alleen de verste – en daarmee ook de vroegste – quasar die we kennen, maar ook de eerste in zijn soort die tekenen van ontsnappend heet gas vertoont. Bovendien vertoont het sterrenstelsel waar de quasar deel van uitmaakt een grote stervormingsactiviteit. Quasar J0313-1806 staat slechts 20 miljoen lichtjaar verder weg dan de vorige recordhouder, maar zijn centrale zwarte gat heeft twee keer zoveel massa. Astronomen worstelen al een tijdje met de vraag hoe zo kort na de oerknal al zulke kolossale zwarte gaten kunnen zijn ontstaan. Oorspronkelijk was de gedachte dat het simpelweg ‘samenballingen’ zouden zijn van talrijke kleinere zwarte gaten die bij supernova-explosies zijn gevormd. Maar dit scenario kost veel te veel tijd. En datzelfde geldt inmiddels ook voor varianten die uitgaan van uitzonderlijke zware sterren of van compacte sterrenhopen die tot een zwart gat samentrekken. Volgens de ontdekkers van J0313-1806 moet het daarin aanwezige superzware zwarte gat dus op een heel andere manier zijn gevormd. Ze gaan uit van een scenario waarbij grote hoeveelheden koud waterstofgas rechtstreeks zijn samengetrokken tot een fors zwart gat van ongeveer tienduizend zonsmassa’s, dat vervolgens gas en sterren uit zijn omgeving heeft aangetrokken. Alleen op die manier kan het zwarte gat in J0313-1806 zo snel zijn grote massa hebben bereikt. Uit de helderheid van de quasar leiden astronomen af dat het superzware zwarte gat jaarlijks nog steeds het equivalent van 25 zonnen aan materie opslokt. In diezelfde tijd produceert het omringende sterrenstelsel ongeveer 200 zonsmassa’s aan nieuwe sterren. Netto neemt het aantal sterren in het stelsel dus nog toe. De resultaten van het nieuwe onderzoek zijn gepresenteerd tijdens de 237ste (virtuele) bijeenkomst van de American Astronomical Society, die deze week plaatsvindt, en zijn geaccepteerd voor publicatie in de Astrophysical Journal Letters. (EE)
Meer informatie:
→ Most distant quasar discovered sheds light on how black holes grow
De Nederlandse sterrenkundige Selma de Mink is benoemd tot een van de wetenschappelijk directeuren van het Max-Planck-Institut für Astrophysik (Garching, Duitsland). Dat heeft het instituut zojuist bekendgemaakt. Een directeurschap van een Max Planck Instituut is een van de meest prestigieuze benoemingen in de natuurwetenschappen. De Mink gaat een onderzoeksgroep opzetten rond de levensloop van sterren. Selma de Mink (1983) studeerde natuurkunde en wiskunde aan de Universiteit Utrecht. Ze promoveerde in Utrecht in 2010 cum laude op onderzoek naar de evolutie van dubbelsterren. Vervolgens was ze onderzoeker aan de Universität Bonn (Duitsland), het Space Telescope Institute (Baltimore, VS) en het California Institute for Technology (Pasadena, VS). In 2014 werd ze universitair (hoofd)docent aan de Universiteit van Amsterdam. In 2019 aanvaardde ze een positie als associate professor aan Harvard University (VS) en bleef ze verbonden aan de Universiteit van Amsterdam. De onderzoeksgroep die De Mink bij het Max-Planck-Institut für Astrophysik in Garching gaat opzetten, draait om het bestuderen van sterren in het algemeen en de zwaarste sterren in het bijzonder. Zware sterren zijn de voorlopers van supernovae, neutronensterren en zwarte gaten. Zware sterren produceren bijna alle zware elementen in het heelal, zoals zuurstof, ijzer en in speciale gevallen zelfs goud. De Mink liet zien dat de meeste zware sterren onderdeel zijn van een dubbelster. Ze voorspelde hoe zulke dubbelsterren uiteindelijk veel zwaardere zwarte gaten kunnen nalaten dan werd verwacht. Onlangs zijn zulke zware zwarte gaten gevonden met behulp van metingen aan zwaartekrachtsgolven. Haar theorie wordt als een van de mogelijke verklaringen gezien voor de oorsprong van deze zwarte gaten. Een directeurschap van een Max Planck Instituut is een van de meest prestigieuze banen in de natuurwetenschappen. Wetenschappelijk directeuren van een Max Planck Instituut worden benoemd tot hun pensioen. Daarbij krijgen ze per jaar een fors budget voor hun onderzoeksgroep en hebben ze weinig onderwijsverplichtingen.
Meer informatie:
→ Volledig persbericht
Op opnamen die tussen 2015 en 2018 door de ruimtesonde Dawn zijn gemaakt is te zien dat het oppervlak van de dwergplaneet Ceres plaatselijk een blauwe gloed vertoont. De oorzaak van deze verkleuring was tot nu toe onbekend, maar laboratoriumexperimenten onder leiding van planeetwetenschapper Stefan Schröder van het Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt hebben het raadsel opgelost (Nature Communications, 12 januari). Ceres heeft geen atmosfeer, waardoor waterijs op zijn oppervlak niet stabiel is en snel sublimeert (direct van ijs in damp overgaat). Maar onder het oppervlak van Ceres bevinden zich aantoonbaar wél aanzienlijke hoeveelheden bevroren water. In het laboratorium hebben de wetenschappers nu kunnen nabootsen wat er gebeurt wanneer waterijs dat bijvoorbeeld bij een inslag op Ceres eerst in de kristalstructuur van bepaalde kleimineralen is beland, aan de oppervlakte komt liggen en vervolgens sublimeert. Wat dan achterblijft is een poreuze, bijna schuimige stoflaag die in wit zonlicht een blauwachtige glans vertoont. Dit effect is vergelijkbaar met het verschijnsel dat de (onbewolkte) hemel op aarde blauw lijkt. Dat komt doordat de blauwe component van het zonlicht sterker wordt verstrooid door de minuscule moleculen van de aardatmosfeer dan de groene en rode component. Een soortgelijk effect treedt op in de microscopisch kleine holtes die het ontsnappende water in kleimineralen op Ceres achterlaat. (EE)
Meer informatie:
→ Why do some regions on the dwarf planet Ceres appear blue?
Het is eindelijk gelukt om het bestaan aan te tonen van de tweede kandidaat-planeet die in 2009 door de Kepler-ruimtetelescoop werd opgespoord. De potentiële planeet, die de aanduiding KOI-5Ab kreeg, raakte ondergesneeuwd onder de duizenden andere planeten die Kepler tot 2018 ontdekte. Astronomen hebben KOI-5Ab in 2014 nog wel bekeken met onder meer de Keck-telescoop op Hawaï, om aan te tonen dat KOI-5Ab om een ster cirkelt die deel uitmaakt van een systeem van drie sterren. Maar daarbij bleef onduidelijk of de helderheidsdips die Kepler had geregistreerd ook werkelijk door een planeet waren veroorzaakt of door een ‘stoorsignaal’ van een van de beide andere sterren. Dat het bestaan van KOI-5Ab nu alsnog kon worden bekrachtigd, is mede te danken aan Keplers ‘opvolger’, de Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), die in 2018 eveneens regelmatige helderheidsvariaties bij de ster KOI-5A registreerde. Maar ook toen bleef onduidelijk of deze door een planeet werden veroorzaakt. Astronoom David Ciardi van NASA’s Exoplanet Science Institute (NExScI) heeft daarom nog eens alle beschikbare observatiegegevens verzameld en geanalyseerd. En daarbij ontdekte hij in gegevens van de Keck-telescoop dat ster KOI-5A inderdaad de kleine schommelbeweging vertoont die optreedt wanneer er een planeet omheen draait. Planeet KOI-5Ab bestaat dus echt. Hij heeft ongeveer half zoveel massa als de planeet Saturnus. Op relatief geringe afstand van zijn moederster (A) cirkelt een van de andere sterren van het drievoudige stersysteem (B). De derde ster (C) doorloopt een wijdere baan om dit tweetal. Het is niet voor het eerst dat er een planeet in een meervoudig stersysteem is ontdekt. Maar het begint erop te lijken dat dit soort formaties vrij zeldzaam is. Dat kan ermee te maken hebben dat planeten bij enkelvoudige sterren gemakkelijker opspoorbaar zijn. Maar het is ook denkbaar dat het planeetvormingsproces bij meervoudige sterren moeizamer verloopt. (EE)
Meer informatie:
→ A Tale of Planetary Resurrection
Ons Melkwegstelsel bevat mogelijk iets minder donkere materie dan tot nu toe werd aangenomen. Dat blijkt uit metingen van hoe pulsars – snel rondtollende ster-restanten die bundels van straling uitzenden – in banen om het Melkwegcentrum bewegen. Alle objecten in ons Melkwegstelsel ondervinden een versnelling die het gevolg is van de gezamenlijke aantrekkingskracht van donkere materie en de stellaire dichtheid. Een onderzoeksteam onder leiding van Sukanya Chakrabarti van het Institute for Advanced Study (VS) heeft deze aantrekkingskracht nu voor het eerst rechtstreeks gemeten. Daartoe zijn heel nauwkeurige metingen gedaan van de radiopulsen van pulsars die zich in en boven de Melkwegschijf bevinden. Met name sterren die zich in de ijle halo van de Melkweg bevinden – een ruwweg bolvormig gebied dat tot op ongeveer 300.000 lichtjaar van het Melkwegcentrum reikt – zijn gevoelig voor de aantrekkingskracht van de donkere materie in de Melkwegschijf. Deze laatste werd bij eerdere schattingen van de hoeveelheid donkere materie voorgesteld als een schijf in ‘evenwichtstoestand’. In werkelijkheid vertoont de Melkwegschijf echter allerlei golfbewegingen ten gevolge van vroegere ‘aanvaringen’ met kleinere sterrenstelsels en door de aantrekkingskracht van naburige dwergstelsels zoals de beide Magelhaense Woken. Als gevolg daarvan volgen sterren geen vlakke banen om het Melkwegcentrum, maar golven ze een beetje op en neer. Bij het nieuwe onderzoek is geen gebruik gemaakt van deze vereenvoudigde voorstelling van zaken, maar zijn rechtstreekse metingen gedaan van de versnellingen die pulsars ondervinden ten gevolge van de materie in de Melkwegschijf. Op basis van deze metingen en de bekende hoeveelheid zichtbare materie in de Melkweg, hebben onder onderzoekers berekend hoeveel donkere materie ons Melkwegstelsel bevat. De uitkomst ligt dicht bij die van eerdere bepalingen, maar lijkt een tikkie lager uit te vallen. De foutmarge in de nieuwe bepaling is nog wel heel groot. (EE)
Meer informatie:
→ Measurements of Pulsar Acceleration Reveal Milky Way’s Dark Side
Een internationaal team van sterrenkundigen onder leiding van Rob van Holstein (Universiteit Leiden) heeft na jaren speuren en de grenzen van een telescoop tarten, voor het eerst direct gepolariseerd licht opgevangen van een exoplaneet. Ze kunnen uit het licht afleiden dat er een schijf van stof en gas rond de exoplaneet draait waarin mogelijk manen gevormd worden. De onderzoekers publiceren hun bevindingen binnenkort in het vakblad Astronomy & Astrophysics. De ontdekking betreft exoplaneet DH Tau b. Dat is een zeer jonge planeet van slechts 2 miljoen jaar oud op 437 lichtjaar van de aarde in het sterrenbeeld Stier. Exoplaneet DH Tau b lijkt niet op onze aarde. De planeet is minstens elf keer zwaarder dan Jupiter, de zwaarste planeet in ons zonnestelsel. Ook staat de planeet tien keer verder van zijn ster dan onze verste planeet Neptunus. De planeet gloeit nog na van zijn ontstaan. Daardoor zendt hij warmte uit in de vorm van infraroodstraling. De onderzoekers ontdekten dat de infraroodstraling van de planeet gepolariseerd is. Dat betekent dat de lichtgolven in een voorkeursrichting trillen. En dat, zo denken de onderzoekers, komt doordat de infraroodstraling van de planeet wordt verstrooid door een schijf van stof en gas die om de planeet draait. In zo’n stofschijf kunnen manen ontstaan. Verder blijkt de schijf om de planeet een andere oriëntatie te hebben dan de schijf om de ster. Zo'n ‘schuine schijf’ wijst erop dat de planeet waarschijnlijk op grote afstand van de ster is gevormd. Dat gaat tegen de theorie in die zegt dat planeten dichtbij hun ster worden gevormd en dan naar buiten migreren. De astronomen gebruikten voor hun waarnemingen het SPHERE-instrument op de Very Large Telescope van de Europese Zuidelijke Sterrenwacht (ESO) in Chili. Dat instrument kan onder andere het overweldigende licht van de bijbehorende ster afschermen en van het overgebleven licht de polarisatie bepalen.
Meer informatie:
→ Volledig persbericht
Astronomen van het Institute for Astronomy (IfA) van de Universiteit van Hawaï hebben ontdekt dat zogeheten sub-Neptunussen – exoplaneten die qua grootte tussen de aarde en de planeet Neptunus in zitten – in de loop van de miljarden jaren krimpen. Daarbij kunnen ze uiteindelijk van gedaante veranderen. De ontdekking is gebaseerd op gegevens van de Amerikaanse Kepler-satelliet en de Europese satelliet Gaia. Met de eerste zijn grote aantallen exoplaneten opgespoord, de tweede heeft nauwkeurige metingen gedaan van de afstanden van sterren. Deze afstandsinformatie is nodig om de fysieke afmetingen van sterren en hun planeten te kunnen bepalen. De grootte en kleur van een ster geven bovendien een indicatie van diens leeftijd. Met behulp van deze gegevens hebben de astronomen onderzocht in hoeverre de leeftijd van een ster bepalend is voor de planeten die om hem heen cirkelen. Daarbij bleek dat sommige planeten, met name wanneer ze meer dan 150 keer zoveel straling van hun ster ontvangen als de aarde van de zon, binnen een miljard jaar hun atmosfeer verliezen. Dat de omvang van een gasrijke planeet op deze manier afneemt, ligt voor de hand. Maar verrassend is wel dat ook heel oude planeten nog lijken te krimpen. Als gevolg daarvan kunnen sub-Neptunussen op tijdschalen van miljarden jaren in superaardes veranderen – rotsachtige exoplaneten die een slag groter zijn dan de aarde. (EE)
Meer informatie:
→ UH Astronomers Find Evidence for Planets Shrinking Over Billions of Years
Met een gecombineerde observatie van zowel de Low Frequency Array (LOFAR) als de Westerbork Synthese Radiotelescoop (WSRT-Apertif) hebben astronomen de levenscyclus van een superzwaar zwart gat gemeten. Het is voor het eerst dat beide radiotelescopen van het Nederlands instituut voor radioastronomie (ASTRON) gebruikt zijn om hetzelfde deel van het universum gelijktijdig te observeren. Deze proof of concept studie, onderdeel van de LOFAR deep fields surveys, toont aan dat een gecombineerde LOFAR/WSRT-Apertif-observatie kan onthullen in welke fase van zijn levenscyclus een superzwaar gat zich bevindt. Het is bekend van superzware zwarte gaten dat ze zowel ‘actieve’ als ‘stille’ fases hebben. In hun actieve fase stoten ze enorme hoeveelheden energie uit, die uiteindelijk gas en materie aan sterrenstelsels kunnen onttrekken en de vorming van nieuwe sterren kunnen beïnvloeden. Deze uitstoten worden verondersteld enkele tientallen tot honderden miljoenen jaren te duren, wat in de levensduur van een heelal slechts een kort moment is. Na deze actieve fase gaat het superzware gat een stille fase in. Een deel van de uitgestoten energie is in de vorm van radiogolven, zowel op lage als op hoge frequenties. Een gecombineerde observatie van de ASTRON-radiotelescopen LOFAR (lage frequentie radiogolven) en WSRT-Apertif (hoge frequentie radiogolven) is in staat deze uitgezonden radiogolven te detecteren. In een eerder onderzoek is LOFAR ingezet om mogelijke superzware zwarte gaten te ontdekken die zich in hun stervende fase of herstartende fase bevinden. In deze studie zijn dezelfde bronnen bestudeerd, maar dit keer samen met WSRT-Apertif. De relatieve sterkte van de radiogolven op twee verschillende radiofrequenties is vervolgens gebruikt om, naar eerste orde, af te leiden hoe oud een radiobron is en of deze zich al in een stervende fase bevindt. Astronomen vermoeden dat een zwart gat gedurende zijn bestaan meerdere keren een uitstotende cyclus kan initiëren. Door superzware zwarte gaten met zowel LOFAR als WSRT-Apertif te observeren, kunnen wetenschappers vaststellen welke van deze superzwarte gaten zich op dit moment in de uit-fase bevinden en hoe lang geleden ze die fase in gingen. Ook hebben ze gevallen geïdentificeerd waar de uitstotende fase van een superzwaar zwart gat ‘recentelijk’ opnieuw is opgestart.
Meer informatie:
→ Volledig persbericht
