7 februari 2012

Er zijn helemaal geen echo’s van het vorige heelal

Ringen in de kosmische microgolf-achtergrondstraling

Vorig jaar kwamen de beroemde wis- en natuurkundige Roger Penrose en z’n maatje Vahe Gurzadyan met een artikel waarin ze beweerden in de gegevens van de WMAP-satelliet signalen te hebben gevonden, die wijzen op voor het bestaan van concentrische ringen in de kosmische microgolf-achtergrondstraling (op z’n Engels afgekort als CMB), fluctuaties waar de temperatuur een fractie lager is dan elders. Die ringen zouden echo’s zijn van het heelal van vóór de oerknal. Penrose’ Conformal Cyclic Cosmology (CCC) stelt dat ons heelal er eentje uit een hele eindeloze reeks is en dat elk heelal overgaat in de oerknal van een volgend heelal. Botsingen tussen superzware zwarte gaten in een vorig heelal zouden die ringen in de CMB van het volgende heelal achterlaten. Maar de Canadese sterrenkundige Amir Hajian becijferde onlangs in een binnenkort in Astrophysical Journal Letters te publiceren artikel dat het verhaal van Penrose en Gurzadyan onzin is. Volgens Hajian zijn de fluctuaties op de door WMAP geproduceerde CMB-kaarten zo gering dat er altijd wel ergens cirkels met een bepaalde straal te vinden zijn. Als je er naar zoekt kan je op deze wijze iedere vorm wel vinden in de kaarten, cirkels, vierkanten, enzovoorts. Het zijn dus statistische toevalligheden en geen fysieke verschijnselen. De CCC en echo’s van Penrose kunnen volgens Hajian (en anderen) dus in de prullebak. :bron: Bron: NRC-Handelsblad, 15 oktober 2011.

De echo van de creatie

Van 7 t/m 13 juni a.s. wordt in Engeland het jaarlijkse Cheltenham Science Festival gehouden. Nee, ik had er ook nog nooit van gehoord, maar dat doet er even niet toe. Waar het om gaat is dat op dat festival de kosmoloog Andre Pontzen (@apontzen op Twitter) een lezing zal geven over de kosmische microgolf-achtergrondstraling, het overblijfsel van de hete oerknal waarmee 13,7 miljard jaar geleden het heelal begon. Die straling is als het ware een echo van dè creatie, het allereerste begin. Hier vast een heel leuke trailer, waarin Pontzen figureert.

:bron: Bron van deze Astroblog is een tweet van Planck, de satelliet die op dit moment deze echo bestudeert. Heb je interesse in het bijwonen van Pontzen z’n lezing, dan moet je hier wezen. Pontzen’s lezing is op 11 juni om 10 uur plaatselijke tijd.

Tot welke afstand kan men naar ons kijken?

John Heise bij Huygens

Prof. John Heise, astrofysicus bij SRON en de Universiteit Utrecht, begon z’n lezing gisteravond bij Huygens met de simpele vraag hoe ver we in het heelal kunnen kijken als we op een avond naar de donkere hemel kijken. Die vraag is al eeuwen oud en net zo lang probeert men er een antwoord op te formuleren. Maar Heise voegde er een tweede vraag aan toe, die recentelijk op kwam naar aanleiding van nieuwe waarnemingen aan het uitdijende heelal: tot welke afstand in het heelal kan men òns zien? Deze twee simpel ogende vragen leidden tot een boeiend avondje, waarin Heise ons liet zien hoe sterrenkundigen met steeds geavanceerder apparatuur steeds verder weg in het heelal kunnen turen. Huidige recordhouder is UDFj-39546284, op een recordafstand van 13,2 miljard lichtjaar, zichtbaar op Hubble’s Ultra Deep Field (HUDF). Ons heelal is volgens de WMAP-gegevens 13,75 miljard jaar oud, dus dàt stelsel was er al zo’n 480 miljoen jaar na de oerknal. Rekening houdens met de hoogst haalbare snelheid in het heelal, de lichtsnelheid c, zou je kunnen denken dat gezien vanaf de aarde onze ‘waarnemingshorizon’ een straal heeft van 13,75 miljard lichtjaar. De diameter van het waarneembare heelal zou dus het dubbele daarvan zijn. Met de bekende metafoor van het rijzende krentenbrood maakte Heise duidelijk dat wij daarbij wel de indruk hebben het centrum van het heelal zijn, maar dat dat geldt voor àlle sterrenstelsels. Afijn, om een kort verhaal lang te maken maakte Heise ons duidelijk dat de werkelijke waarnemingshorizon een stuk complexer in elkaar zit. Ten eerste omdat we niet in een statisch heelal leven, zoals Einstein zo graag wilde – die er zelfs een kosmologische constante tegenaan gooide om dat te bewerkstelligen – en ten tweede omdat de expansie van het heelal – in 1912 voor het eerst waargenomen door Vesto Slipher en níet door Edwin Hubble – steeds sneller blijkt te gaan. Dàt het heelal expandeert weten we al bijna honderd jaar, maar dat die expansie versnelt werd pas in 1998 duidelijk na waarnemingen aan supernovae. Vermoedelijke oorzaak van die versnelling is de mysterieuze donkere energie, waarmee Einstein’s kosmologische constante in ere werd hersteld.

Afijn-II, om dit verhaal nog langer te maken, door de expansie van het heelal is tijdens die afgelopen 13,75 miljard jaar het heelal zelf in omvang gegroeid, resulterend in een waarneembaar heelal van maar liefst 93 miljard lichtjaar. En vanwege die versnelde expansie zal een sterrenstelsel buiten een straal van 10 miljard lichtjaar (roodverschuiving z=1,8) de aarde nooit kunnen zien, daarmee de tweede vraag van Heise beantwoordend. Afijn-slot, een boeiend maar ook best wel ingewikkeld avondje bij Huygens, die ieders ‘horizon’ weer een stukje verder weg heeft gebracht.

Sterrenkundigen vinden jong sterrenstelsel met oude sterren


Met hulp van drie grote instrumenten – de Hubble en Spitzer ruimtetelescopen en op Hawaï de Keck telescoop – zijn sterrenkundigen er in geslaagd om een sterrenstelsel te ontdekken dat al vroeg in het heelal voorkwam, maar dat sterren bevat die oud zijn en die daarmee uit een nòg vroeger tijdperk dateren.  Het sterrenstelsel zelf heeft een roodverschuiving van z=6,027 en dat betekent dat het 950 miljoen jaar na de oerknal voorkwam. Geen spectaculaire ouderdom, want er zijn oudere sterrenstelsels ontdekt, eentje zelfs met een roodverschuiving van meer dan 10, duidend op een afstand van ruim 13,2 miljard lichtjaar, UDFj-39546284. Die laatste was er al 480 miljoen jaar na de oerknal. Maar het bijzondere aan het nu gevonden sterrenstelsel is dat op grond van spectrografische waarnemingen blijkt dat de sterren daarin al dateren van 200 miljoen jaar na de oerknal. En da’s echt een record, want nooit eerder zijn signalen ontvangen van sterren die zo vroeg na de oerknal ontstaan zijn.

De cluster Abell 383

Het ontdekte sterrenstelsel met de ‘oude’ sterren is niet direct waargenomen door Hubble, Spitzer en Keck. Wat men heeft gedaan is kijken naar de cluster van sterrenstelsels, genaamd Abell 383. Die ligt niet heel ver weg in het heelal, maar wat het doet is iets wat Albert Einstein bijna honderd jaar geleden al voorspelde: dat de massa van de sterrenstelsels van dat cluster door hun zwaartekrachtswerking in staat is het licht van de erachter liggende sterrenstelsels te verbuigen. Je ziet dat in de volgende figuur afgebeeld:


Het gevolg is dat één sterrenstelsel dat zich achter de cluster bevindt – gezien vanaf de aarde tenminste – als meerdere vlekjes rondom de cluster te zien is. Op de bovenste foto zie je twee “lenses galaxy images”. Dàt is het bewuste sterrenstelsel dat men ontdekt heeft en dat de oude sterren bevat. Een ander gevolg van de zwaartekrachtswerking is dat het licht van sterrenstelsels verbogen wordt en dat er lichtbogen ontstaan, welke je ook op de bovenste foto ziet. Afijn, met de waarnemingen aan dit bijzondere sterrenstelsel hoopt men meer te weten te komen over de zogenaamde reïonisatiefase van het heelal. Het licht van die allereerste sterren zorgde er namelijk voor dat door hun sterke ultraviolette straling de electronen zich gingen scheiden van de atoomkernen. :bron: Bron: NASA.

 

Saturnus schittert in de film Outside In

Outside In is een IMAX-film van Stephen van Vuuren die aan de hand van foto’s gemaakt door de Cassini-Huygens missie de kijker op een reis meeneemt vanaf de oerknal 13,7 miljard jaar geleden tot het heden. Cassini draait al een paar jaren rondom de grote planeet Saturnus, dus die neemt een prominente plek in de film in. De makers van Outside In hebben met toepassing van de zogenaamde 2.75D photographic fly-through technology van de vele foto’s van Cassini – waaraan de Titanlander Huygens tot 14 januari 2005 gekoppeld was – een film gemaakt. Een film die zeker de moeite waard is om in een IMAX-theater te bekijken, zo blijkt wel uit deze trailer (luidsprekers op volle sterkte!):

5.6k Saturn Cassini Photographic Animation from stephen v2 on Vimeo.

Vooral die flyby langs Saturnus, waarbij de ‘deathstar-maan’ Mimas wordt gepasseerd, is subliem. Hier een andere trailer van de film, net zo mooi. De muziek uit de film is van Ferry Corsten, William Orbit en Samuel Barber. De tip voor deze trailer kwam van lezer Ralf Deuze. Ralf, thanx!

9 maart ‘Hoboken Lecture’ van Lord Martin John Rees

Op woensdag 9 maart a.s. zal Lord Martin John Rees in het Natuurhistorisch Museum in Rotterdam de allereerste Hoboken Lecture geven, een lezing die de naam “From ‘Big Bang’ to Biosphere” heeft. De toegang tot de lezing is gratis, al moet je je er wel eerst voor aanmelden. Na de lezing is er nog gelegenheid tot het stellen van vragen, hetgeen verzorgd zal worden door Govert Schuilling, de bekende wetenschapsjournalist en -auteur. Hier het volledige programma van de Hoboken Lecture:

TijdProgramma
17:15Museum opens (Westzeedijk 345, Rotterdam): free entrance to the exhibits
18:00Welcome and introduction: Professor Jelle Reumer, Director Natural History Museum
18:05 - 18:50Hoboken Lecture From Big Bang to Biosphere: Lord Martin John Rees, Astronomer Royal
18:50 - 19:00Q&A: moderated by Govert Schilling, science journalist
19:00 - 19:15Closing musical performance (Haydn): Codarts students
19:15 Closing remarks: Martin Hope, Director British Council Benelux and EU office
19:15 - 20:00Drinks, reception
20:00Museum closes, end of the programme

En dan de grote vraag waar de lezing precies over zal gaan. Welnu, dit kunnen we verwachten:

From ‘Big Bang’ to BiosphereAstronomers have made astonishing progress in probing our cosmic environment, thanks to advanced technology. We can trace cosmic history from some mysterious ‘beginning’ nearly 14 billion years ago, and understand in outline the emergence of atoms, galaxies, stars and planets — and how, on at least one planet, life emerged and developed a complex biosphere of which we are part. But these advances pose new questions: What does the long-range future hold? How widespread is life in our cosmos? Should we be surprised that the physical laws permitted the emergence of complexity? and Is physical reality even more extensive than the domain that our telescopes can probe? This illustrated lecture will attempt to address such issues.

:bron: Bron: Hoboken Lecture. tip voor deze Astroblog kwam via Twitter van @fvkwnl. Frans, Thanx!

Is ons heelal gebotst met andere heelallen?


Ons heelal is doordrenkt met een gloed van fotonen, welke een temperatuur van 2,7 K heeft en die de kosmische microgolf-achtergrondstraling wordt genoemd, afgekort de CMB (Cosmic Background Radiation) op z’n engels. Die gloed is het restant van de hete oerknal, waarmee ons heelal 13,7 miljard jaar geleden ontstond. Geringe afwijkingen in de temperatuur op vier plaatsen in die CMB wijzen er volgens Stephen Feeney (University College London) en z’n collegae op dat die plaatsen de afdrukken zijn van botsingen die ons heelal heeft gehad met andere heelallen. Op de afbeelding hierboven zie je die plaatsen – als het ware kosmische kneuzingen van botsingen tussen heelallen – rechtsonder met de gekleurde ellipsen aangegeven. De cirkelvormige kneuzingen zijn ongeveer acht volle manen in omvang groot en ze worden beschreven in twee wetenschappelijke artikelen, hier en daar. Dàt er naast ons eigen heelal nog andere heelallen zijn is een consequentie van het model van de zogenaamde eeuwige inflatie. In het ‘gewone’ inflatiemodel van de oerknal kende het vroegste heelal een korte fase, waarin de expansie exponentiëel toenam. Daarna stopte de inflatie en vervolgde het heelal z’n normale expansie. Het externe inflatie-model zegt dat continue heelallen kunnen ontstaan, ieder met een fase van inflatie. Het kan voorkomen dat die heelallen vervolgens botsen en dan krijg je het vrijkomen van gigantische hoeveelheden energie, waar de kneuzingen de afdrukken van zijn. Feeney en makkers denken dat niet alleen de anomaliën in de temperatuur wijzen op de botsingen, maar dat op die plekken ook een andere polarisatie te meten moet zijn, als ‘t ware de voorkeursrichting van de fotonen van de CMB. Met de Planck satelliet zou die polarisatie te detecteren moeten zijn. Nou, we zijn benieuwd of Planck die bevestiging inderdaad kan geven. Wordt vervolgd. :bron: Bron: New Scientist.

Lood-botsingen LHC tonen oerknal als superhete vloeistof

Resultaten van ALICE

De op 7 november 2010 gestartte experimenten in de Large Hadron Collider (LHC) van CERN bij Genève – ‘s werelds grootste deeltjesversneller – waarbij loodionen tegen elkaar worden geknald laten zien dat het vroege heelal kort na de oerknal een extreem hoge dichtheid moet hebben gehad en dat de deeltjes zich als een superhete vloeistof gedroegen. De botsingen tussen de zware looddeeltjes werden nauwkeurig gevolgd met behulp van de ALICE-detector, één van de vier reusachtige apparaten die rondom de 27 km lange ring van de LHC staan opgesteld. De metingen aan de botsingen – waarbij de omstandigheden tijdens de oerknal worden nagebootst – laten zien dat de elementaire deeltjes bij temperaturen van meer dan 10 biljard °C (!) uiteenvallen in een soepje bestaande uit losse quarks en gluonen. Bij lagere temperaturen komen die nooit los voor, maar zitten ze altijd in pakketjes aan elkaar gebonden, in protonen en neutronen. Er waren theoretische modellen die voorspelden dat die soep zich als een soort gas zou gedragen, maar de ALICE-natuurkundigen, wiens bevindingen hier en daar na te lezen zijn, hebben geconstateerd dat het gasmodel de prullenbak in kan en dat de soep zich letterlijk als een vloeistof gedraagt. Een ander model dat richting prullenbak kan is die welke voorspelde dat er maximum zit in het aantal gluonen in een bepaalde hoeveelheid ruimte. Die beperking werd met ALICE niet waargenomen. De quark-gluon soep is niet voor het eerst in de LHC gecreëerd, want eerder al werd een dergelijk soepje in de Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) in New York tot stand gebracht, nadat goudionen tegen elkaar botsten. De hoeveelheid energie die in de loodbotsingen in de LHC werd geproduceerd was 13 keer zoveel als die in de RHIC. Je hebt altijd baas boven baas. :-) :bron: Bron: New Scientist.

Penrose: het vorige heelal is zichtbaar in WMAP-data

Samen met z’n collega Vahe Gurzadyan (Yerevan Physics Institute in Armenië) heeft de beroemde wis- en natuurkundige Roger Penrose (Universiteit van Oxford) een artikel gepubliceerd waarin hij zegt dat in de data van de WMAP-satelliet1 tekenen te vinden zijn van het vorige heelal. Yep, het staat er echt, tekenen van het vorige heelal, de voorganger van ‘ons’ heelal. WMAP – de NASA satelliet die in september na zeven jaar van trouwe dienst naar een ‘grafbaan’ werd gedirigeerd – heeft de minieme temperatuursverschillen in de achtergrondstraling gemeten. Penrose en Gurzadyan zeggen in de data van WMAP concentrische ringen te zien, gebieden waar de temperatuur een fractie lager is dan elders. Die ringen zijn volgens hen de overblijfselen of ‘afdrukken’ van zwarte gaten, die in de laatste momenten in het vorige heelal tegen elkaar botsten. Dat heelal kromp ineen, totdat het op een gegeven moment weer uitbarstte in een oerknal en het huidige heelal vormde. Het gevolg van de botsing van die zwarte gaten zou de oerknal als het ware overleeft hebben en 13,7 miljard jaar later (nu dus) zichtbaar zijn als die ringen. De gangbare oerknal-theorie zegt dat kort na de oerknal een korte periode van inflatie plaatsvond, toen het heelal gigantisch snel groeide. Penrose is niet zo gecharmeerd van inflatie en in zijn theorie van opeenvolgende aeonen, zoals hij de verschillende heelallen noemt, is dan ook geen plaats voor inflatie. Afijn, in de Conformal cyclic cosmology (CCC), zoals Penrose en Gurzadyan het noemen, is dìt heelal eentje in een hele keten. En de huidige versnelde uitdijing van het heelal zal volgens hen ooit weer leiden tot de geboorte – ahum – van een nieuw heelal. Mmmm, hoe ze dat laatste precies voor zich zien zal ik een ander keertje wel uit de doeken doen. :bron: Bron: Universe Today.

Noot:
  1. Da’s de Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP), de satelliet die ons na zeven jaar van onderzoek onschatbare informatie over de kosmische microgolf-achtergrondstraling (de ‘CMB’) heeft gegeven. Da’s het overblijfsel van de hete oerknal, waarmee het heelal 13,7 miljard jaar geleden ontstond. []

LHC-experiment is ‘porno voor God’

Een paar dagen terug had ik het bericht dat de Large Hadron Collider (LHC), de grootste deeltjesversneller ter wereld van CERN bij Genève, gestopt is met protonenbotsingen en dat ze binnenkort starten met het tegen elkaar knallen van loodionen. Met die loodionen is het zware werk begonnen, want zo’n loodion is stukken zwaarder dan een los proton. Met de proeven willen ze letterlijk de oerknal simuleren, de Big Bang waarmee 13,7 miljard jaar geleden het heelal onstond. Ze zijn al bezig met proefdraaien, maar komende vrijdag gaan de botsingen echt plaatsvinden. Filosoof Jonathan Keats uit San Francisco grijpt de botsingen aan om die dag via een rechtstreekse verbinding tussen de LHC in Genève en z’n gallerie Louis V.E.S.P. verslag te doen van deze unieke simulatie, waarbij de beelden getoond worden in een soort zaaltje met een scherm en een altaar met kaarsjes en wierook. En waarom is Keats – de man die poëzie maakt van wetenschap, die ooit patent nam op z’n eigen brein én die onroerend goed verkocht in de extra dimensies die de snaartheorie voorspeld, knappe gozer die dat lukt – zo geïnteresseerd in de proeven met de LHC? Omdat die oerknal in zijn ogen “de goddelijke coïtus” is. “En met de LHC kunnen we die – de oerknal dus – nu minstens zo goed simuleren als een pornoster een orgasme kan nabootsen”, aldus Keats in een e-mail. Kortom, de botsingen met de loodionen vanaf komende vrijdag (een maand lang, bij mijn weten), zijn dus porno voor God. Geen Casa Rossa, maar Cosmos Rossa. :-) Goh, weer eens een andere blik op deze experimenten. We gaan het vrijdag met belangstelling volgen. Oh ja, nog even dit: Keats heeft op z’n site ook porno voor planten, met onder andere video’s van bijen die van meeldraad naar stamper vliegen. Je moet ‘t allemaal maar bedenken. :bron: Bron: NRC-Handelsblad, 8 november 2010.

Switch to our mobile site