11 februari 2012

Hubble zoomt in op een sterk verbogen sterrenstelsel


Wat je hierboven ziet is een unieke blik op een helder en zéér ver verwijderd sterrenstelsel. Die gele vlekjes in het midden zijn de sterrenstelsels die behoren tot de cluster genaamd RCS2 032727-132623. Waar het om gaat zijn die vele gekromde en blauwgekleurde boogjes, met name die links van de cluster. Die boogjes zijn ‘lenzen’ van één sterrenstelsel, welke zich vanaf de aarde gezien áchter de cluster bevindt en dat met behulp van de Hubble ruimtetelescoop in beeld is gebracht door een team sterrenkundigen onder leiding van Jane Rigby (NASA’s Goddard Space Flight Center in Greenbelt, VS). Dat ene sterrenstelsel – het heet zelf heel poëtisch RCSGA 032727-132609, ahum… -  ligt wel tien miljard lichtjaar van de aarde, terwijl de cluster halverwege ligt. Het licht van dat ver verwijderde sterrenstelsel passeert onderweg naar de aarde de cluster en door de gravitatie van de massa van de cluster wordt het licht verbogen en gekromd in allerlei boogjes, een verschijnsel dat al door Albert Einstein werd voorspeld. Dergelijke gravitatielenzen zorgen er niet alleen voor dat het licht van het er achter liggende stelsel sterk verbogen wordt tot boogjes – soms worden zelfs complete cirkels gevormd, de zogenaamde Einsteinringen – maar ook dat het licht versterkt wordt. Daardoor kon Hubble het sterrenstelsel achter RCS2 032727-132623 zien, iets wat zonder de versterking niet zou hebben gekund. Rigby’s team is er tevens in geslaagd om enigzins het echte uiterlijk van het sterrenstelsel achter de cluster te reconstrueren. Dat zie je hieronder, waarin middels de kleine rechthoek in het midden wordt aangegeven wáár dat sterrenstelsel zich ergens moet bevinden.

Meer info over deze opmerkelijke gravitatielens in dit wetenschappelijke artikel, dat binnenkort zal verschijnen in The Astrophysical Journal. :bron: Bron: Hubble.

Melkweg telt miljarden zware planeten zonder ster

Onderzoek van een internationaal team van sterrenkundigen onder leiding van de Japanner Takahiro Sumi (Osaka Universiteit in Japan) heeft aangetoond dat de Melkweg tsjokvol zit met zware planeten – kaliber Jupiter of nog zwaarder – die geheel los door de ruimte zwerven, zonder ster in de buurt. Dit is de uitkomst – 19 mei te verschijnen in Nature – van het zogenaamde Microlensing Observations in Astrophysics (MOA) project. Gewoonlijk proberen ze exoplaneten te detecteren door te kijken of licht van sterren varieert als er een planeet omheen draait en deze vanaf de aarde gezien voor òf achter de ster langs schuift en door te zien of sterren een tikkeltje heen en weer bewegen als nabije exoplaneten met hun zwaartekracht aan hen trekken. Bij MOA gebruiken ze een andere techniek: hou zoveel mogelijk sterren in de gaten en kijk of hun licht niet varieert als er een planeet voorlangs trekt. Dat lijkt op die eerste genoemde techniek, maar het verschil is dat MOA kijkt naar het zogenaamde gravitatielens-effect, welke door Einstein werd voorspeld. De lichtkracht van een achtergrondster kan versterkt worden als een zware planeet die zich precies tussen ster en waarnemer op aarde bevindt het licht afbuigt. Hoe dat precies gaat zie je in deze animatie:

De uitleg van de video kan je hier lezen. Om kans te maken om zo’n gebeurtenis waar te nemen moest men heel veel sterren in de gaten houden en dàt heeft Sumi’s team gedaan: gedurende één jaar van waarnemingen in 2006 en 2007 keek het MOA-team met de 1.8-meter telescoop van het Mount John Universiteit-Observatorium in Nieuw Zeeland naar 50 miljoen (!) sterren in de richting van het centrum van de Melkweg. Dat leverde 1000 kandidaat-lenzen op, waarvan er 500 ‘hard’ genoeg waren om mee verder te kunnen. Van die 500 bleven er uiteindelijk 10 over, die voldeden aan één specifiek kenmerk van een verduistering door een Jupiter-achtige exoplaneet, namelijk dat zo’n verduistering ongeveer 2 dagen moet duren. Van die 10 kandidaten konden er 7 bevestigd worden door een ander project, genaamd OGLE, dat staat voor Optical Gravitational Lensing Experiment. De afstand van de planeten tot de aarde zou tussen de 10.000 en 20.000 lichtjaar liggen. Op basis van de 10 kandidaten en wat extrapolatie denken Sumi en z’n collegae dat de Melkweg miljarden zware planeten moet tellen. Er zouden zelfs meer losse planeten kunnen zijn dan sterren! Een deel van die planeten zou net als een ster ontstaan uit het ineenstorten van een wolk vol gas en stof, maar de meesten zullen ontstaan zijn als onderdeel van een planetenstelsel bij een ster. Door instabiliteit zouden ze vervolgens zijn weggekatapulteerd en als wees-planeten, in het Engels ‘orphan planets’, door de Melkweg struinen. :bron: Bron: NASA.

Hubble brengt donkere materie Abell 1689 in kaart

De verdeling van donkere materie in Abell 1689

 Abell 1689 is een gigantische cluster van sterrenstelsels, gelegen op een afstand van 2,2 miljard lichtjaar in het sterrenbeeld Maagd (Virgo). Een team sterrenkundigen onder leiding van Dan Coe (NASA’s Jet Propulsion Laboratory in Pasadena) keek met de Advanced Camera for Surveys (ACS) van de Hubble ruimtetelescoop naar de pakweg duizend (!) sterrenstelsels in Abell 1689 en slaagde erin de donkere materie in de cluster letterlijk in kaart te brengen, de blauwgekleurde ‘wolken’ op de foto. Da’s een knap staaltje wat Coe en consorten gepresteerd hebben, want donkere materie is – zoals de naam al doet vermoeden – niet te zien. Het reageert ook niet op gewone materie, dus is het niet op normale manier te fotograferen. Hoe hebben ze die donkere materie dan gefotografeerd? Door te kijken naar de enige manier waarop donkere materie invloed heeft op materie, namelijk door z’n zwaartekracht. Ver achter Abell 1689 liggen 42 sterrenstelsels. Het licht van die stelsels wordt door het door Albert Einstein voorspelde effect van de gravitatielenzen verbogen, hetgeen leidt tot maar liefst 142 lichtboogjes in Abell 1689. Van de zichtbare materie in de cluster heeft Coe’s team een een schatting gemaakt hoeveel massa deze heeft. Die massa is niet genoeg om die 142 boogjes te veroorzaken. De verborgen donkere materie levert wel de benodigde massa. Uit de stand van de lichtboogjes kon men tenslotte de preciese verdeling van de donkere materie afleiden. Het is overigens niet voor het eerst dat men een kaart van de donkere materie heeft gemaakt. In 2007 slaagde men er al in om met behulp van de COSMOS-survey een driedimensionale kaart van dit mysterieuze spul te maken. En dezelfde cluster Abell 1689 heeft sterrenkundigen eerder ook al de weg gewezen naar meer duidelijkheid over de net zo mysterieuze donkere energie. Kortom, een interessante cluster. :bron: Bron: Hubble.

Herschel speurt naar zwaartekrachtslenzen

Vijf door Herschel-ATLAS gevonden zwaartekrachtslenzen

Astronomen hebben een nieuwe manier ontdekt om ‘kosmische zoom-lenzen’ te vinden: met ESA’s Herschel Ruimtetelescoop. Dat is gebeurd binnen het Herschel-ATLAS-project waarbij honderdduizenden sterrenstelsels op sub-millimeter golflengten in kaart worden gebracht. De Leidse astronoom Paul van der Werf is co-auteur van een artikel hierover in Science dat op 5 november verschijnt. De lenswerking ontstaat als het licht van een verre bron wordt afgebogen door de massa van een object op de voorgrond. Dit effect is normaalgesproken extreem klein en doet zich alleen voor als het licht vlak langs een zeer zwaar object gaat, bijvoorbeeld een sterrenstelsel met honderden miljarden sterren. Het signaal wordt door de zwaartekracht zodanig afgebogen, dat het beeld van het verre sterrenstelsel wordt vergroot en versterkt. Hoewel op optische en radio-golflengten de afgelopen tientallen jaren veel van dit soort ‘zwaartekrachtlenzen’ zijn gevonden, zijn de gangbare methoden om ze te ontdekken tijdrovend en niet altijd succesvol. Door met de camera’s op de Herschel-telescoop een deel van de sterrenhemel te scannen hebben astronomen voorbeelden gevonden van zwaartekrachtlenzen op ver-infrarood en sub-millimeter golflengten. Veel van de helderste bronnen binnen deze Herschel-ATLAS-survey blijken versterkt te zijn door lenswerking. De totale survey zal honderdduizenden sterrenstelsels bevatten, de meeste zo ver weg dat hun licht er miljarden jaren over heeft gedaan om ons te bereiken. In de eerste gegevens van een klein stukje sterrenhemel vonden de astronomen vijf bijzonder heldere objecten, in de afbeelding te zien als de rood-oranje puntjes. Toen ze deze met optische telescopen nader bestudeerden, zagen ze tot hun verbazing sterrenstelsels die normaalgesproken niet helder zijn op de ver-infrarood golflengten waarop Herschel opereert. Dit bracht hen op het idee dat de door Herschel gevonden bronnen niet de optisch zichtbare stelsels waren, maar daar achter gelegen objecten: zwakke, optisch onzichtbare stelsels in het diepe heelal, versterkt door de lenswerking van de optisch zichtbare stelsels. [Lees meer...]

Gravitatielens wijst de weg naar donkere energie


Onderzoek met behulp van de Hubble ruimtetelescoop aan de cluster van sterrenstelsels Abell 1689,  2,2 miljard lichtjaar van ons vandaan in het sterrenbeeld Maagd (Virgo), heeft gegevens opgeleverd over de donkere energie. Sterrenkundigen keken daarbij naar de werking van de cluster als gravitatielens, waarbij de massa van de cluster ervoor zorgt dat het licht van erachterliggende sterrenstelsels door de gravitatiekracht verbogen wordt. Die gravitatielenzen hebben eerder het bewijs opgeleverd dat naast gewone materie ook donkere materie bestaat1, want de sterkte van de afbuiging van het licht wordt bepaald door de hoeveelheid gewone én donkere materie. De hoeveelheid gewone materie kan men bepalen aan de hand van de lichtkracht van de sterrenstelsels, de hoeveelheid donkere materie was vervolgens een simpele rekensom. Afijn, diezelfde gravitatielenzen hebben nu dus informatie opgeleverd over dat net zo mysterieuze goedje in het heelal als donkere materie, namelijk donkere energie. In 1998 werd donkere energie voor het eerst voorgesteld nadat aan de hand van supernovae ver weg was gebleken dat het heelal versneld uitdijt. De druk van de donkere energie, die tegengesteld is aan de aantrekkende werking van de zwaartekracht van donkere en gewone materie, zou ervoor zorgen dat die versnelling tot stand komt. Nauwkeurige metingen aan de fotonen die afkomstig zijn van een sterrenstelsel àchter Abell 1689 en die via die cluster naar de aarde zijn gereisd vertellen sterrenkundigen meer over de geometrie van het heelal, zeg maar de vorm van ruimte en tijd. Omdat de donkere energie door haar druk rechtstreeks invloed uitoefent op de geometrie van het heelal kan informatie over die geometrie leiden tot meer inzicht in de preciese toestand van donkere energie. En dat is precies wat sterrenkundigen nu hebben gedaan en wat je voor alle details - die ik je maar liever wil besparen – in dit wetenschappelijke artikel rustig op je gemakje maar eens moet nalezen. Het is buiten lekker weer, naar Sail hoef je niet te gaan, want het is daar stervensdruk, kortom alle tijd om dat artikel in je tuin of op balkon te gaan lezen. :-) :bron: Bron: Hubble.

Noot:
  1. Zo’n 4% van het heelal zou uit gewone materie bestaan, de zogenaamde baryonische materie, waaruit jij en ik, planeten en sterren zijn opgebouwd, 23% uit donkere materie en 76% tenslotte uit donkere energie. []

Zwaartekrachtslens gefotografeerd… door amateur-sterrenkundige!


Wowie, dit is bijna niet te geloven. Een heuse amateur-sterrenkundige uit ‘t stadje Nussbach in Oostenrijk, Bernard Hubl genaamd – Hubl, what’s in a name – is er in geslaagd om met z’n 12″ Newtontelescoop een zwaartekrachtslens te fotograferen! 8-O Over zwaartekrachtslenzen, ook wel gravitatielenzen genoemd, wordt al jaren gepubliceerd, inclusief de meest prachtige foto’s van dat in 1916 door Einstein voorspelde verschijnsel, maar tot nu toe was dat altijd hèt domein van professionele instrumenten. Eén van de meest beroemde zwaartekrachtslenzen is die van de cluster van sterrenstelsels genaamd Abell 2218, 2,1 miljard lichtjaren van ons vandaan in het sterrenbeeld Draak. In de afbeelding hierboven zie je rechts de beroemde Hubblefoto van Abell 2218 uit 2000 (belichtingstijd: 9,4 uren). Die boogjes zijn de zwaartekrachtslenzen, veroorzaakt doordat de (donkere) materie van Abell 2218 het licht van ver achter haar liggende sterrenstelsels afbuigt. ‘Wat Hubble kan, dat kan ik ook’, dacht Bernard Huble en dus nam ‘ie een foto met z’n spiegeltelescoop, opening 12″ (zegge en schrijve 30,6 cm), brandpuntsafstand 112 cm en een belichtingstijd van maar liefst 12 uren. Het resultaat zie je links en daarop zijn bij de drie streepjes vaag maar onmiskenbaar zwaartekrachtslenzen te zien. Fantastisch gedaan Hubl! Nog liefhebbers die ‘t kunstje van Hubl na willen doen? Dit zijn de coördinaten van Abell 2218: R.A. 16u 35m 54s, Dec. +66° 13′ 00″. Suc6 d’r mee. :-)  
:bron: Bron: Universe Today.

Uitdijing heelal bevestigt met zwakke zwaartekrachtlenzen

Verdeling van donkere materie in het COSMOS-veld

Sterrenkundigen hebben op basis van een grote met de Hubble Ruimtetelescoop gemaakte kaart het effect van zwakke zwaartekrachtlenzen gebruikt om de uitdijing van het heelal te bestuderen. De Europese astronomen, onder leiding van Tim Schrabback van de Leidse Sterrewacht, bestudeerden 446.000 melkwegstelsels binnen het zogeheten COSMOS-veld. De NASA/ESA Hubbletelescoop maakte het COSMOS-mozaïek door 575 deels overlappende foto’s te maken van hetzelfde gebied van het heelal met de ACS-camera, de Advanced Camera for Surveys aan boord van Hubble. Voor het survey was zo’n 1000 uur (!) waarneemtijd nodig. De sterrenkundigen gebruikten aanvullende data van telescopen op de aarde om van 194.000 van de sterrenstelsels de afstanden te bepalen op basis van hun roodverschuiving (het licht schuift in het spectrum op naar langere golflengten naarmate een object verder weg staat). Op die manier is een schat aan informatie beschikbaar gekomen over de grote structuren in het heelal. Men heeft de verdeling van materie in de ruimte kunnen ‘wegen’ door die informatie te halen uit de vervorming van verre sterrenstelsels. Dit verschijnsel wordt lenswerking genoemd. Het licht van een ver object wordt afgebogen door de massa van de objecten op de voorgrond. [Lees meer...]

Gravitatielenzen met een wijnglas

gravitatielenzen in een wijnglas?

Over gravitatielenzen heb ik het vaker gehad, dat ga ik niet weer uit de doeken doen. Dat ze mèt de vier lenzen van een erachterliggend sterrenstelsel rondom het sterrenstelsel genaamd B1608+656 de ouderdom van het heelal hebben bepaald op 13,75 miljard jaar (± 170 miljoen jaar) en dat in overeenstemming is met de laatste WMAP-data is nieuw. Hoe ze met de lenzen de ouderdom van het heelal kunnen schatten zal ik later een keertje uitleggen – ik heb zo een MR-vergadering van de basisschool, dus effe geen tijd - maar interessant is vooral het filmpje waarin Phil Marshall (KIPAC, SLAC/Stanford) aan de hand van een wijnglas de werking van gravitatielenzen uitlegt. Ik ben het filmpje niet op YouTube tegengekomen, goh wat een tegenvaller is dat, dus je moet even dubbelklikken op de afbeelding en dan opent een nieuwe pagina. Wel grappig om te zien. :-) Bron:  Eurekalert.

Sterrenkundigen vinden sterkste gravitatielens

MACS J1149.5+2223

Kern van MACS J1149.5+2223

In het sterrenbeeld Leeuw bevindt zich het cluster van sterrenstelsels getooid met de poëtische naam MACS J1149.5+2223. Op basis van foto’s die de Hubble ruimtetelescoop van dit cluster nam in 2004 en 2006 hebben Adi Zitrin en Tom Broadhurst (School of Physics and Astronomy, Tel Aviv University, Israël) ontdekt dat dit cluster de sterkste gravitatielens is die nu bekend is.  J1149 – ik kort ‘t maar even af – ligt op 6 miljard lichtjaar afstand en de zwaartekracht van de sterrenstelsels beïnvloedt het licht van verderweg gelegen sterrenstelsels. Achter J1149 blijkt op tien miljard lichtjaar afstand één spiraalsterrenstelsel te liggen, waarvan het licht door J1149 tot vijf  beelden wordt vervormd. In eerste instantie dacht men met vijf aparte sterrenstelsels te maken, maar Zitrin en Broadhurst zagen aan de hand van de spiraalstructuur dat  het om vergrotingen van één en hetzelfde stelsel gaat. Dat is allemaal mogelijk door een gravitatielens, waarvan Albert Einstein als eerste had geroepen dat de zwaartekracht hiertoe in staat is. De vijf beeldjes zijn weinig vervormd en dat betekent dat de materie in J1149 die het vergrootglaseffect veroorzaakt heel gelijkmatig verspreid moet zijn. Dat betreft dan niet alleen de gewone – baryonische - materie, maar ook de donkere materie. De gravitatielens in J1149 levert een vergroting van ongeveer 200 maal en da’s een factor 20 méér dan de vorige recordhouder bij de gravitatielenzen, Abell 1689. Op 1 oktober jongstleden verscheen een artikel over J1149 in het vakblad The Astrophysical Journal Letters. Leuk leesvoer voor op Dierendag. Bron: NRC-Handelsblad, 3 oktober 2009.

Gravitatielens toont botsende sterrenstelsels

PSS J2322+1944

PSS J2322+1944

Sterrenkundigen hebben met behulp van de Very Large Array (VLA) radio telescoop een gravitatielens bestudeerd, die een botsing laat zien van twee sterrenstelsels op twaalf miljard lichtjaar afstand (z=4,12). Het licht1 van de botsende stelsels, welke tezamen PSS J2322+1944 worden genoemd, passeerde onderweg naar aarde een ander tussenliggend sterrenstelsel. Dat laatste stelsel fungeert daarmee als gravitatielens of zwaartekrachtslens. Omdat bron, lens en aarde exact op één lijn staan is in het geval van PSS J2322+1944 een Einsteinring te zien, waarbij het licht van PSS J2322+1944 door de zwaartekracht om het lens-sterrenstelsel heenbuigt (zie afbeelding hieronder). Het mooie is nu dat men in staat is om het ringvormige beeld met de computer weer om te toveren tot het oorspronkelijke beeld van PSS J2322+1944 (zie animatie rechts). Op de foto hierboven zie je rechts het ringbeeld en links het beeld hoe PSS J2322+1944 er echt uitziet. Het tussenliggende lens-sterrenstelsels is op de foto niet te zien, omdat diens straling buiten het radiobereik van de VLA viel. Analyse van het oorspronkelijke beeld van PSS J2322+1944 laat zien dat er een gasreservoir van zo’n 16.000 lichtjaar aanwezig is, waarin stervorming plaatsvindt met een gigantische snelheid van zo’n 700 zonmassa’s per jaar2. Ook heeft men ontdekt dat PSS J2322+1944 een superzwaar zwart gat moet bevatten. Dat bevindt zich niet exact in het midden van het gigantische gasreservoir, maar aan de rand ervan. Op grond daarvan concludeert men dat zich een botsing van twee sterrenstelsels in PSS J2322+1944 voordoet. Gisteren verscheen een artikel over de ontdekking in het vakblad The Astrophysical Journal. Voor de liefhebbers is dat artikel hier te lezen. Bron: NRAO.

PSS J2322+1944

Zo werkt de gravitatielens

Noot:
  1. Dat licht wat men met de VLA bestudeerde was afkomstig van koolmonoxidewolken in PSS J2322+1944. []
  2. In ons Melkwegstelsel bedraagt die snelheid 3 à 4 zonmassa’s per jaar. []

Switch to our mobile site