11 februari 2012

Is zo’n zonnestorm schadelijk voor ISS-astronauten? Nee, integendeel zelfs!


Gisterochtend barstte de zon even uit z’n voegen en braakte ‘ie vanuit zonnevlek #1402 een gigagrote zonnevlam met bijbehorende Coronal Mass Ejection (CME) uit, een enorme plasmawolk van geladen deeltjes. De snelste deeltjes uit die wolk zouden ergens vanmiddag bij de aarde aankomen en die kunnen niet alleen voor noorderlicht zorgen, maar ook voor problemen met satellieten en verstoring van het communicatieverkeer. Een vraag die hierbij gesteld kan worden is of de astronauten aan boord van het internationale ruimtestation ISS – inclusief onze landgenoot André Kuipers – gevaar lopen? Per slot van rekening bevindt dat station zich buiten de atmosfeer, de dunne, maar o zo beschermende laag rond de aarde. Kan die straling van de zon geen kwaad voor de gezondheid van de astronauten? Het antwoord is nee, dat kan die straling niet. Sterker nog, de straling is feitelijk zelfs gunstig voor ze. Ja, dat klinkt nogal vreemd, dus laat ik het toelichten. Voor de straling van de zon biedt het ISS genoeg bescherming. De astronauten moeten vandaag niet gaan ruimtewandelen, want dat is wel vragen om moeilijkheden, maar dat zullen ze zeker niet doen. Een CME-wolk kan al worden tegengehouden door aluminium of zelfs plastic, daar is niet zo veel voor nodig. Wat wèl schadelijk is dat zijn de zogenaamde deeltjes van de kosmische straling, zeer energetische deeltjes, die afkomstig zijn van diverse extreme bronnen binnen de Melkweg, zoals supernovae en zwarte gaten. Die kunnen dwars door het ISS heen schieten en af en toe een reactie aan gaan met een deeltje in een astronaut. Dat zou op microscopisch niveau tot beschadiging van het weefsel kunnen leiden en bij grote dosis’ eventueel zelfs tot het begin van een kankercel. Maar nou het goede nieuws: we weten uit onderzoek in de jaren dertig en veertig van de vorige eeuw, gedaan door de Amerikaanse natuurkundige Scott E. Forbush, dat een zonnestorm een gunstig effect heeft op de kosmische straling. De magnetisch geladen deeltjes van de zon zorgen er namelijk voor dat de deeltjes van de kosmische straling min of meer worden weggeblazen en dat de ‘inslagen’ van die deeltjes op de aarde en z’n omgeving afnemen. Zie bijvoorbeeld deze metingen van de hoeveelheid kosmische straling en de invloed van twee CME’s in 2005.

Dat effect heet naar z’n ontdekker de Forbush decrease en het is een verschijnsel dat sterk samenhangt met de zonneactiviteit. Het is niet voor niets dat men er over denkt om een bemande reis naar bijvoorbeeld de Maan, Mars of een planetoïde uit te voeren in een periode als de zon in z’n elfjarige cyclus van zonnevlekken in zijn maximum zit. Momenteel bevindt de zon zich in z’n 24e zonnecyclus – geteld vanaf de eerste keer dat men die cyclus herkende – en de verwachting is dat het maximum in 2013 wordt bereikt. Kortom, een welkom verschijnsel zo’n zonnestorm. :bron: Bron: Universe Today.

Fermi brengt kosmische straling Cygnus X in beeld

OB-associaties in Cygnus X

Op heldere zomerse nachten is in het noordelijke sterrenbeeld Zwaan (Cygnus) de Melkweg te zien, als een oplichtende band aan de hemel. In dat deel van de Melkweg – vlakbij de heldere ster gamma Cygni – bevindt zich een gigantische hoeveelheid gas, te midden van honderden zeer zware en jonge sterren, 4500 lichtjaren van ons verwijderd. Dat gebied heet Cygnus X, niet te verwarren met de dubbelster Cygnus X-1, waarvan één component een zwart gat is. Cygnus X zal je op die zomerse nacht echter niet zien, want het enige wat we er in zichtbaar licht van zien is een donkere band, van verhullend stof. Er zijn andere golflengtes voor nodig om meer te weten te komen over Cygnus X, zoals radiostraling, waarmee het gebied in de jaren vijftig werd ontdekt. Pas hebben ze ook gammastraling afkomstig van Cygnus X gemeten, gedaan met de Large Area Telescope (LAT)  aan boord van NASA-satelliet Fermi. De gammastraling wordt veroorzaakt als kosmische straling in Cygnus X tegen het gas botst en er zeer energierijke fotonen worden geproduceerd. Die kosmische straling op haar beurt – bijna altijd protonen die bijna met de lichtsnelheid reizen – ontstaat weer door de expanderende schillen en krachtige magnetische velden van supernovae. Cygnus X is een broeinest van stervorming, hetgeen zichtbaar is in de vorm van de aanwezige OB-associaties. Dat zijn groepen van zeer massieve O- en B-sterren1 die verwant zijn aan elkaar. Eén van die associaties is Cygnus OB2, een gigantische mix van waterstofgas en piperdepiep jonge en zeer zware sterren, bij elkaar nog geen vijf miljoen jaar oud. Men heeft 65 O-sterren gevonden in Cygnus OB2 en 500 B-sterren. Een deel van de sterren is er al niet meer, want die zijn onder het Pepsi-motto live fast, die young reeds uit elkaar geknald als supernovae. Meer over Cygnus X, inclusief de door Fermi gedetecteerde gammastraling, in de volgende video:

Wil je de foto bovenaan met die twee OB-associaties en de stercluster NGC 6910, dan moet je deze versie ervan even downloaden. :bron: Bron: NASA.

 

Noot:
  1. Kijk hier even wat dat ook weer precies inhoudt. []

Riemen vast, de Astronomy Journal Club gaat zo beginnen


Zoals aangekondigd zal straks vanaf 21.00 uur Nederlandse tijd een wereldwijde discussie worden gevoerd via Twitter over de waarnemingen van de gammasatelliet Fermi aan kosmische straling, mogelijk verband houdend met donkere materie. Dat is de Astronomy Journal Club! Je kan hieronder live de discussie volgen – tweets worden iedere 30 seconden ververst. Wil je zelf ook meedoen dan moet je via je eigen Twitter-app gezellig meekletsen en de hashtag #astroJC of #astrojc gebruiken:

Knopje rechtsonder (‘view more’) geeft je uitzicht op àlle tweets

IceCube produceert eerste kaart kosmische straling zuidelijke hemel

Met behulp van ‘s wereld grootste neutrinodetector IceCube, een verzameling van 2,5 km lange kabels vol met optische sensoren in het ijs van de Zuidpool, zijn natuurkundigen erin geslaagd om voor het eerst een kaart van de zuidelijke sterrenhemel te produceren waarop te zien is waar de kosmische straling precies vandaan komt (zie afbeelding hierboven). IceCube is eigenlijk gemaakt om neutrino’s vanuit het heelal te detecteren, maar Marcos Santander (Universiteit van Wisconsin-Madison) en zijn team gebruikten de sensoren om de kosmische straling in kaart te brengen. Als een hoogenergetisch deeltje van de kosmische straling bij de aarde komt kan ‘ie botsen met deeltjes in de atmosfeer. Daardoor worden muonen geproduceerd en met de sensoren van IceCube kunnen ze de zogenaamde Čerenkov-straling van die muonen detecteren. In de periode dat de kosmische straling werd bestudeerd – tussen 2007 en 2009 - bestond IceCube nog maar uit 59 kabels met sensoren. December vorig jaar was IceCube voltooid en hingen er 86 lange kabels in het ijs. De geproduceerde kosmische stralingskaart laat zien dat de straling anisotroop is, d.w.z. dat er duidelijke verschillen in intensiteit zijn. Er zijn gebieden waar veel straling afkomstig is, de rood-gele gebieden, en er zijn gebieden met minder straling, welke groen-blauw gekleurd zijn. Santander’s groep denkt dat de hotspots ontstaan door pulsars, welke zich tussen 150 en 300 parsec (1 pc=3,21 lichtjaar) afstand van de aarde bevinden. Nader onderzoek met de voltooide IceCube moet dat beeld bevestigen. :bron: Bron: Physics World.

Kan CLOUD de kosmoklimatologie bevestigen?

Binnenkort kunnen we de gegevens tegemoet zien van het experiment dat bij deeltjesversneller CERN in Zwitserland wordt uitgevoerd, CLOUD (‘cosmics leaving outdoor droplets’) genaamd, welk opgezet is om te kijken of wolkenvorming beïnvloed kan worden door kosmische straling. De bekende Deense natuurkundige Henrik Svensmark (1958) is al jaren bezig om te laten zien dat niet kooldioxide (CO2) als voornaamste oorzaak van de recente opwarming van de atmosfeer moet worden gezien, maar fluctuaties in de kosmische straling. Volgens Svensmark is het aannemelijk dat kosmische straling een belangrijke rol speelt bij het ontstaan van lage bewolking, doordat de energierijke deeltjes van de kosmische straling ionisatie veroorzaken van deeltjes in de dampkring, hetgeen leidt tot het ontstaan van condensatiekernen, waaruit vervolgens de lage bewolking ontstaat. In het boek van Svensmark en Nigel Calder, genaamd Kosmisch Klimaat, wordt over het CLOUD-experiment gesproken, waarbij men de deeltjesversneller van CERN gebruikt als plaatsvervanger voor de kosmische straling. In het boek staan nog geen resultaten vermeld. De energierijke deeltjes van de versneller worden in een ruimte met een geselecteerd aantal gassen geschoten, de aardse atmosfeer voorstellend. Uit de eerste resultaten van het november 2009 gestartte experiment blijken zich inderdaad condensatiekernen te vormen, gevormd uit zwavelzuur en waterdamp, wanneer het gas bestookt wordt met ‘kosmische straling’. Zodra de definitieve resultaten bekend zijn zal ik die hier laten zien. Hieronder een video waarin meer verteld en getoond wordt over het experiment.

:bron: Bron: Nature Climate Blog.

Kosmische straling waarnemen met je mobieltje?

Een cascade van de kosmische straling

De aarde wordt voortdurend gebombardeerd door energierijke deeltjes, zoals electronen en protonen, afkomstig van objecten als de zon en ver weg staande bronnen, zoals supernovae en zwarte gaten in de kernen van quasars. Professionals nemen die kosmische straling waar met enorme detectoren, zoals in het Pierre Auger Observatorium in Argentinië en met de H.E.S.S. telescopen (High Energy Stereoscopic System, een viertal telescopen in Namibië). Mark Stacey uit Johannesburg denkt dat de detectie van kosmische straling ook zonder die dure apparaten kan. Hij heeft een plan bedacht om de straling waar te nemen met behulp van hèt apparaat dat tegenwoordig iedereen in z’n broekzak heeft zitten: een mobieltje. Volgens Stacey kunnen de naar schatting twee miljard mobieltjes die momenteel op aarde in gebruik zijn ingezet worden om te dienen als ‘Distributed Observatory’.  In veel van die mobieltjes zit een CMOS of CCD chip, waarmee het licht van de camera wordt ingevangen. Als een deeltje van de kosmische straling een pixel of een spoor van pixels in zo’n chip raakt kunnen die belicht worden. Dat deeltje is niet het oorspronkelijke deeltje van de kosmische straling, maar één van de duizenden of zelfs miljoenen deeltjes, deel uitmakend van wat ze een cascade of deeltjeslawine noemen en die ontstaan als het echte kosmische deeltje bovenin de aardse atmosfeer in botsing komt met een deeltje van die atmosfeer (zie afbeelding). Voor de Android mobieltjes – tikkie minder dan twee miljard – heeft Stacey een app gemaakt, waarmee de mobieltjes iedere gedetecteerd deeltje van de kosmische straling automatisch doorgeven aan een centrale. Die kan op basis van de waarnemingen bepalen uit welke richting aan de hemel het oorspronkelijke deeltje komt. Eén groot nadeel: de app blijkt batterijen te vreten, dus Stacey heeft noodgedwongen z’n project in de wacht gezet. Maar hij roept mensen op om de programmacode aan te passen en met een energiezuiniger versie te komen. Het idee is in ieder geval leuk! :bron: Bron: Astronomy Blog.

Beleef het heelal binnenkort met ‘Cosmic Sensation’


Vorig jaar won een team van studenten en onderzoekers van de Radboud Universiteit in Nijmegen met Cosmic Sensation de Academische Jaarprijs. Ze kregen daar € 100.000,- voor en met dat geld hebben ze een 30 meter grote koepel gebouwd in het Park Brakkenstein, vlakbij de Radboud Universiteit in Nijmegen! Op 30 september, 1 en 2 oktober a.s. zullen ze daar een soort dancefestival organiseren, waarbij door middel van de ‘cosmic composer’ zeer energieke deeltjes van de kosmische straling ( 8-O ) zullen worden omgezet in beeld en geluid. Dat dit gebeurt is echt een wereldprimeur! De DJ’s die tijdens Cosmic Sensation op zullen draven zijn:

  • 30 september (kaarten € 5,-): Acos CoolKAs, Kings of AM, DJ OD’s Silent Disco!
  • 1 oktober (kaarten € 7,50): Acos CoolKAs, Kings of AM, Franky Rizardo, Ralvero, Foktop! with DJ Rockid vs Sandro Silva, host: Mo MC
  • en 2 oktober (kaarten € 7,50):  Acos CoolKAs, Kings of AM, Gelazer! with Shagspeare & Lady Bee, Skitzofrenix, Youri Donatz, host: MC Bizzey

Hier de trailer van Cosmic Sensation. Luidsprekers hard!

Kortom, allemaal naar Nijmegen vanaf 30 september! Kaarten en info bij Cosmic Sensation.

Danken we ons bestaan aan de Supernova van Munchen?

Vond 2,8 miljoen jaar geleden een nabije supernova plaats?

Ik ben de laatste tijd een boek aan het lezen van het duo Henrik Svensmark en Nigel Calder, genaamd Kosmisch Klimaat, een boek dat ik even geleend heb van Jan Brandt, co-auteur van deze voortreffelijke blogsite. Het gaat over Svenmark’s theorie dat de energierijke kosmische straling uit de ruimte verantwoordelijk is voor klimaatveranderingen en in veel mindere mate de mens en diens kooldioxide. In hoofdstuk 7 komt het verhaal voor van de zogenaamde Supernova van Munchen. Ik had nog niet eerder van die term gehoord, dus wel interessant om er even op in te gaan. Het begon in 1999 toen de natuurkundige Gunther Korschinek van de Technische Universiteit van München voor het eerst ijzerisotopen ijzer-60 ontdekte in de mangaanknol1 met het nummer 237d, die op de bodem van de Stille Oceaan bij Hawaï was opgedoken. IJzer-60 is zeer zeldzaam op aarde en het kan alleen ontstaan in de zeer extreme omstandigheden van een supernova. In eerste instantie kon de leeftijd van het mangaan niet worden vastgesteld, maar latere mangaanknollen die ook ijzer-60 bevatten bleken ongeveer 2,8 miljoen jaar oud. In 2004 kwamen Korschinek en collegae met de theorie dat 2,8 miljoen jaar geleden een supernova dicht bij het zonnestelsel – afstand ergens tussen de 100 en 200 lichtjaar – moet zijn ontploft, iets dat de toenmalige apen de nodige schrik zal hebben bezorgd, omdat die nieuwe ster weken helderder dan de Nieuwe Maan moet zijn geweest.

Van het oerwoud naar de savanne

Op de savannen evolueerden de apen tot mensen

Vóór de supernova explodeerde was het klimaat op Aarde vrij warm en hadden de apen een goed bestaan in de tropische oerwouden, alwaar ze leefden van een vegetarisch dieet. Maar de Supernova van Munchen, zoals de geëxplodeerde ster in Svensmark boek wordt genoemd, gooide roet in het eten (bijna letterlijk), want de kosmische straling moet met 15% zijn toegenomen. Daardoor nam de hoeveelheid lage wolken in de atmosfeer toe en dat werkt volgens Svensmark’s theorie verkoelend. Er trad geleidelijk een wereldwijde verkoeling op én een droger wordend klimaat in Afrika. De  voedselketen in de tropen raakte van slag en dé plek waar de apen voedsel konden krijgen waren de zich uitbreidende savannes, met hun kuddes wilde dieren. Maar gewend aan fruit was het gebit van de apen niet geschikt voor rauw vlees en dus moesten ze gereedschappen ontwikkelen om dat rauwe vlees in stukken te snijden, tot hapklare brokken dus, en ook moesten ze goed samenwerken om die dieren te kunnen vangen. Ergo: door de afkoeling van de aarde door die supernova 2,8 miljoen jaar geleden kwamen de apen tevoorschijn uit het oerwoud en gingen ze de Afrikaanse savannes op. Langzaam evolueerden ze tot mensapen, die leerden omgaan met vuistbijlen en speren en die georganiseerd op jacht gingen op wilde dieren. Afijn, een leuke theorie van die mijnheer Korschinek en consorten. Leuk boek om te lezen, aanrader! Bron: Henrik Svensmark & Nigel Calder, Kosmisch Klimaat, Veen Magazines 2007.

Noot:
  1. Mangaanknollen zijn op grote diepte in veel oceanen voorkomende knollen bestaande uit een mengsel van ijzer- en mangaanoxide (en een groot aantal andere metalen en andere elementen in lagere concentraties) die daar zeer langzaam (in de loop van miljoenen jaren) zijn gegroeid. Per 4 miljoen jaar groeien ze ongeveer één centimeter! 8-O Bron: Wikipedia. []

IceCube brengt anisotropie kosmische straling in beeld

De met Icecube gemaakte kaart van de kosmische straling

In het ijs van Antartica bevindt zich een enorme neutrino detector genaamd IceCube. D’r wordt nog aan gewerkt, maar als ‘ie ergens volgend jaar klaar is dan is ‘t een reusachtige detector in één kubieke km zuidpoolijs. Met die detector blijken ze niet alleen neutrino’s te kunnen zien, massaloze deeltjes die bijna nergens op reageren en die met gemak dwars door de Aarde kunnen vliegen, maar ook deeltjes die afkomstig zijn van de kosmische straling. Dat zijn zeer energierijke deeltjes, zoals protonen, die afkomstig zijn van supernovae en zwarte gaten. Uit de in 2009 verkregen gegevens van de reeds opererende IceCube Neutrino Observatory, zoals ze ‘m officiëel noemen, hebben wetenschappers van de Universiteit van Wisconsin-Madison ontdekt dat er patronen van anisotropie zichtbaar zijn in de kosmische straling, d.w.z. dat ze aan de hemel ‘warme en koude’ plekken in de straling hebben waargenomen. Net zoals de anisotropie in de Kosmische microgolf-achtergrondstraling, het overblijfsel van de hete oerknal. Omdat kosmische straling niet dwars door de aarde kan vliegen hebben ze daarvan alleen de zuidelijke hemel in kaart kunnen brengen, zie de afbeelding hierboven, en daarop zie je die gebieden. In feite is er één groot warm gebied zichtbaar (rood-geel), waar iets meer straling vandaan komt dan gemiddeld, en één groot koud gebied (blauw) en het vermoeden bestaat dat die asymmetrie veroorzaakt wordt door iets van buitenaf. Dat zou een nabij supernovarestant kunnen zijn, zoals dat in het sterrenbeeld Vela, of het zou een magnetisch veld rondom het zonnestelsel kunnen zijn. Als ‘t  ijsklontje volgend jaar helemaal klaar is hopen ze verder onderzoek te kunnen doen aan de kosmische straling en te kunnen verklaren hoe de anisotropie ontstaat. :bron: Bron: Universiteit van Wisconsin-Madison.

Kosmische straling en de kosmoklimatologie

Wolken ontstaan door kosmische straling

Wolken ontstaan door kosmische straling

De bekende Deense natuurkundige Henrik Svensmark (1958) is al jaren bezig om te laten zien dat niet kooldioxide (CO2) als voornaamste oorzaak van de recente opwarming van de atmosfeer moet worden gezien, maar fluctuaties in de kosmische straling. Volgens Svensmark is het aannemelijk dat kosmische straling een belangrijke rol speelt bij het ontstaan van lage bewolking, doordat de energierijke deeltjes van de kosmische straling ionisatie veroorzaken van deeltjes in de dampkring, hetgeen leidt tot het ontstaan van condensatiekernen, waaruit vervolgens de lage bewolking ontstaat. Lage bewolking heeft een overwegend afkoelend effect op de aarde. Volgens Svensmark is de hoeveelheid kosmische straling die de aarde bereikt direct afhankelijk is van zonneactiviteit. Zoals we de afgelopen drie jaar hebben gezien is de Zon momenteel erg rustig in activiteit, hetgeen merkbaar is aan het opvallend lage aantal zonnevlekken dat te zien is – waarover afgelopen zaterdag nog een mooi artikel in de NRC stond, maar dit even terzijde. Met de zonverkenner Ulysses was al geconstateerd dat de hoeveelheid zonnewind gedurende het laatste minimum zo’n 20 à 25% lager was dan het vorige zonneminimum. De zonnewind biedt een soort van beschermend schild tegen de kosmische straling, dus hoe minder zonneactiviteit des te meer kosmische straling de aarde bereikt. Hoe meer kosmische straling de aarde bereikt des te meer wolken en dus afkoeling. Wacht eens even, afkoeling, de aarde wordt toch steeds warmer? Ja, da’s de stelling van de club van Al Gore en consorten. Maar zoals gezegd denkt Svensmark daar héél anders over. In 1997 kwam hij samen met Eigil Friis-Christensen met de stelling dat temperatuurfluctuaties op aarde het gevolg zijn van variaties in de intensiteit van de zonnewind en ze noemden deze theorie kosmoklimatologie.
Henrik Svensmark

Henrik Svensmark

Een paar maanden terug had ik een astroblog over het verband tussen kosmische straling en het ontstaan van bliksem, dus dat sluit aardig aan bij elkaar. Waar het óók aardig bij aansluit is bij hetgeen Carlo Jenniskens december vorig jaar bij Huygens verkondigde, namelijk dat de temperatuursstijging geen gevolg is van de stijging van de hoeveelheid CO2 in de dampkring, maar juist een oorzaak. Voor wie de details in de theorie van Svenmark zoekt: er is onlangs een nieuw artikel van hem samen met twee collegae verschenen en daarin gaat hij in op de zogenaamde Forbush afnames, dat zijn afnames in de gemeten hoeveelheid kosmische straling ná een uitbarsting van de zon. Ik zal daar nog wel een keertje op terugkomen. Bron: the Reference Frame + Wikipedia.

Switch to our mobile site