9 februari 2012

Planck’s HFI-instrument te warm geworden voor verder onderzoek aan heelal

Het HFI-instrument aan boord van Planck, dat te warm is geworden voor verder onderzoek

Afgelopen zaterdag is een einde gekomen aan het wetenschappelijk onderzoek dat werd gedaan met het High Frequency Instrument (HFI) aan boord van de Europese sonde Planck. De in mei 2009 gelanceerde sonde doet onderzoek aan de kosmische microgolf-achtergrondstraling, het 2,7K warme restant dat het gehele heelal vult en dat een overblijfsel is van de hete oerknal, waarmee 13,7 miljard jaar geleden het heelal ontstond. Door met de HFI én met de LFI – yep, da’s het Low Frequency Instrument – onderzoek te doen aan minieme temperatuursvariaties in die straling kan men meer te weten komen over de vroegste geschiedenis van het heelal en over de wijze waarop materie samenklonterde tot sterren en sterrenstelsels. De instrumenten aan boord van Planck moeten daarvoor tot net boven het absolute nulpunt (-273 °C) gekoeld worden en daarom heeft Planck koelvloeistof aan boord. Voor het HFI-instrument is dat zaterdag opgeraakt en daarom kan die niet verder. De LFI kan met iets hogere temperaturen onderzoek doen, dus die kan nog wel een poosje doorgaan. Aan het begin van de missie rekende men op een waarneemperiode van 15 maanden, maar dat zijn er 30 geworden, dus reden tot klagen heeft men niet. In die 30 maanden heeft Planck de straling aan de hemel in totaal vijf keer waargenomen. Begin volgend jaar hoopt men de eerste resultaten te kunnen melden van de eerste 15,5 waarneemmaanden. Een jaar later zijn álle resultaten bekend en weten we (hopelijk) wat zich allemaal in het allervroegste heelal heeft afgespeeld. Nog even geduld mensen! :bron: Bron: ESA.

Wat dacht je van een model van Planck in je kerstboom?


Planck is de sonde die vanuit Lagrangepunt L2 – 1,5 miljoen km van de aarde verwijderd – al meer dan een jaar de kosmische microgolf-achtergrondstraling bestudeert, de 2,7K koude straling die is overgebleven van de oerknal, waarmee 13,7 miljard jaar geleden het heelal ontstond. Van Planck hebben ze een papieren model bedacht, die hier en hier te downloaden is, zijnde de twee pagina’s die je ervan nodig hebt. Print ze uit en plak ze in elkaar. Hieronder een instructie-video. En als ‘ie klaar is? Dan hang je ‘m in de kerstboom!

Make a model of Planck satellite from Edward Gomez on Vimeo.

Ik kom er net achter dat ik in maart ook al over dit model geblogd heb – zucht, waar heb ik nou niet over geschreven? Nou ja, de link met kerst is nieuw. Je kan het model trouwens ook als piek gebruiken in je kerstboom. :bron: Bron: Planck.

De eerste ‘vroege’ resultaten van Planck officieel gepubliceerd

Artistieke impressie van de op 14 mei 2009 gelanceerde sonde Planck en op de achtergrond de bestudeerde straling

Ze werden feitelijk al in januari dit jaar publiekelijk bekend gemaakt, maar pas nu zijn ze officieel verschenen in het wetenschappelijke vakblad Astronomy & Astrophysics: De eerste ‘vroege’ resultaten van Planck, de sonde die sinds augustus 2009 vanaf Lagrangepunt L2 – 1.420.800 km van de Aarde verwijderd – de kosmische microgolf-achtergrondstraling bestudeert. Zesentwintig (!) artikelen met alle resultaten, waarin het draait om twee thema’s: de verschillende manieren waarop sterrenstelsels om ons heen evolueren en het ontstaan van de grootschalige structuren van clusters en superclusters ìn dat heelal. Men spreekt over de ‘vroege’ resultaten, omdat het derde en belangrijkste thema – het ontstaan van het heelal zelf – nog niet aan de orde is. Dat laatste komt pas in januari 2013 naar voren. Dus daarvoor moeten we nog een tikkeltje geduld hebben. Normaal gesproken zijn edities van vakbladen als A&A peper- en peperduur, alleen op te brengen door Universiteiten en onderzoeksinstituten. Maar het is Sinterklaastijd, dus was de redactie van A&A zo aardig om al die artikelen gratis ter beschikking te stellen! :-D Zie: Planck Early Results. :bron: Bron: Planck op Twitter.

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.

Bouw je eigen schaalmodel van Planck


Planck is de sonde die 1,5 miljoen km van de aarde verwijderd de kosmische microgolf-achtergrondstraling onderzoekt, het koude restant van de hete oerknal waarmee ons heelal 13,7 miljard jaar geleden ontstond. Van die sonde hebben ze een soort bouwplaat gemaakt, waarmee je een schaalmodel kan maken. Drie stappen om zo’n prachtige eigen Planck op je schoorsteenmantel te krijgen: download ten eerste de bouwplaten hier en daar, bekijk daarna de time-lapsevideo hieronder, bouw tenslotte het schaalmodel en klaar is Kees.

Make a model of Planck satellite from Edward Gomez on Vimeo.

:bron: Bron: Planck.

Even verder over dat steeds verder en verder en verder…

Een paar dagen terug blogde ik over de vraag hoe ver de sterrenkundigen het heelal in kunnen turen en waar de grens ligt tot waar ze kunnen kijken. Dit naar aanleiding van de ontdekking met de Hubble ruimtetelescoop van een sterrenstelsel dat zich op een recordafstand van 13,2 miljard lichtjaar afstand bevindt en dat 480 miljoen jaar na de oerknal al bestond. Die oerknal vond 13,7 miljard jaar geleden plaats. Bij m’n blog toonde ik een afbeelding, waarin je kon zien hoever de ‘Deep Field-opnames’ van het ruimtetrio Hubble-Spitzer-Chandra reiken. Ook zag je hoever de opvolger van Hubble kan kijken, de James Webb Space Telescope. Die laatste zal – àls ‘ie ergens in 2014 of 2015 gelanceerd is – vermoedelijk tot de eerste sterren en sterrenstelsels in het heelal reiken, welke 300 à 400 miljoen jaar na de oerknal op het kosmische toneel verschenen. Daarmee is het verhaal nog niet klaar! Ik heb de afbeelding op eigen houtje even aangevuld met een drietal satellieten, want die kunnen feitelijk nòg verder kijken dan genoemd trio èn de JWST!

Het was een beetje proppen omdat drietal erbij te krijgen, maar het gaat om de satellieten COBE, WMAP en Planck. De eerste twee zijn inmiddels met pensioen, de laatste is nog volop bezig met onderzoek. Alle drie hielden/houden zich bezig met het bestuderen van de kosmische microgolf-achtergrondstraling, op z’n engels afgekort als de CMB. Je ziet dat in de figuur aangegeven bij de overgang van dat oranje naar het zwarte. De CMB ontstond om precies te zijn 0,379 miljoen jaar na de oerknal. Eh… let wel: 0,379 miljoen jaar is wel een tikkeltje dichterbij de oerknal dan die 480 miljoen jaar van UDFj-39546284. Zowel COBE als WMAP als Planck hebben in de CMB minieme temperatuurvariaties ontdekt, in toenemende resolutie en de CMB-kaart van de WMAP-satelliet heb ik ter informatie ook in de afbeelding gepropt. De CMB ontstond op het moment dat het heelal door z’n expansie genoeg was afgekoeld om de fotonen los te koppelen van de atoomkernen, zodat ze ongestoord konden reizen. Dat was het beroemde moment van ‘het oppervlak van de laatste verstrooiing.’ De roodverschuiving bedroeg op dat moment 1088. Oeps, tikkeltje meer dan de record-roodverschuiving van z=10,3 van UDFj-39546284. Afijn, de drie CMB-satellieten kunnen dus verder kijken dan die allereerste sterren en zij reiken tot het moment dat de CMB begon. Maar eh… wacht eens even, die pijl van Planck reikt nog verder! 8-O Yep, heel goed gezien. Het zóu namelijk heel goed kunnen dat Planck, die nog volop met z’n onderzoek bezig is, signalen kan detecteren die stammen van de periode vóór het ontstaan van de CMB.  Het gaat dan om de zogenaamde primordiale zwaartekrachtsgolven, welke Planck mogelijk kan onderscheiden aan de hand van de B-mode polarisatie. Oeps, dat klinkt wel erg ingewikkeld en het is al zondagavond laat. Ik bewaar dat laatste wel voor een andere keer. Welterusten. :-)

Planck brengt het kosmische toneel in beeld


Vandaag zijn in Parijs de eerste wetenschappelijke resultaten bekendgemaakt van de Planck missie, de satelliet die vanaf Lagrangepunt L2 – 1.420.800 km van de Aarde verwijderd – de kosmische microgolf-achtergrondstraling bestudeert. Planck kijkt daarbij naar straling die tussen het radio- en infraroodgebied in het electromagnetisch spectrum zit en dat levert niet alleen een blik op naar die verre achtergrond, ontstaan 380.000 jaar na de oerknal, maar ook naar ‘recente’ objecten, zoals sterrenstelsels en objecten ìn het Melkwegstelsel. Als William Shakespeare nu zou hebben geleefd dan zou hij het heelal als het toneel hebben uitgeroepen en de sterrenstelsels daarin als de toneelspelers. Planck laat de verschillende bedrijven van dat toneelstuk zien, niet alleen het laatste bedrijf, waarin de sterrenstelsels om ons heen op verschillende manieren evolueren en die ook door optische telescopen in beeld worden gebracht, maar ook de eerste twee bedrijven: die van het ontstaan van het heelal en het daaropvolgende ontstaan van de grootschalige structuren van clusters en superclusters ìn dat heelal. Vandaag kwam met name dat middelste bedrijf naar voren, waarbij naar voren kwam dat Planck voor het eerst een tot nu toe onzichtbare bevolking van sterrenstelsels heeft ontdekt, die een enorme stervorming kennen, van wel 10 tot 1000 keer die van ons eigen Melkwegstelsel. In juli vorig jaar werd van Planck de eerste kaart van de microgolf-hemel gepubliceerd, vandaag werd in 25 wetenschappelijke artikelen – hier allemaal te zien en te lezen, veel plezier ermee :-) – het tweede en derde bedrijf van het heelal beschreven. Op het eerste bedrijf van het heelal, handelend over diens ontstaan, moeten we nog eventjes geduld hebben. Dìe resultaten worden pas in januari 2013 bekend gemaakt, na nog een paar jaartjes van verdere studie door Planck. Geduld mensen! Massa’s foto van de microgolf-hemel, welke door Planck gemaakt zijn en waar bovenstaande er slechts eentje van is, zijn hier te zien. :bron: Bron: ESA.

Het oppervlak van de laatste verstrooiing


Dat klinkt toch wel een tikkeltje mysterieus, nietwaar? “Het oppervlak van de laatste verstrooiing”, in het Engels The surface of last scattering. Nee, het heeft niets met verstrooiing zoeken, met afleiding, amusement, vermaak te maken, waar de term gewoonlijk op slaat. Ik heb het over de natuurkundige verstrooiing, “het golfverschijnsel dat optreedt bij golven of deeltjes die ‘onregelmatigheden’ tegenkomen en daardoor van hun oorspronkelijke richting afwijken” – aldus Wikipedia. Tot 379.000 jaar na de oerknal werden de fotonen verstrooid door de kriskras door elkaar bewegende protonen en electronen, die een heet, ondoorzichtig plasma vormden. Toen, op dat magische moment  379.000 A.O. (Anno Oerknallini, 13,75 miljard jaar geleden), werd de temperatuur van het heelal door de voortdurende expansie zo laag dat protonen en electronen zich aan elkaar gingen koppelen en neutraal waterstofgas gingen vormen. Toen hield de verstrooiing op, die de fotonen 379.000 jaar lang weerhield ongehinderd hun weg te vervolgen. Toen werden de fotonen als ‘t ware losgelaten door de electronen en protonen, ‘decoupling’ heet dat in ‘t Engels. Toen waren er in de zee van  fotonen al zeer minimale temperatuursverschillen aanwezig, welke Anno nu (2010 Anno Domini, oftewel 137500002010 A.O.) na de nog verdere afkoeling variëren tussen 2,7251 en 2,7249 Kelvin. Toen was… het oppervlak van de laatste verstrooiing. Dàt magische moment, toen al die ‘toens’ van hierboven plaatsvonden, dàt moment is gefotografeerd. Eerst door COBE, toen door WMAP – diens foto ervan zie je hierboven – en momenteel door Planck, drie satellieten die maar voor één doel gebouwd zijn en dat is de Kosmische Microgolf-achterstraling te onderzoeken, op z’n Engels de Cosmic Microwave Background (CMB). Die straling is opgebouwd uit de fotonen die 13,75 miljard jaar geleden voor het laatst verstrooid werden en die vervolgens hun weg konden vervolgen, richting de telescopen in die satellieten. Is dat niet prachtig? :bron: Bron: o.a. Wikipedia.

Fermilab’s Holometer op zoek naar de Ruis van Hogan

De Fermilab Holometer

Begin 2009 vertelde ik over de experimenten in Hannover met het Brits-Duitse GEO600 instrument, waarmee men probeert zwaartekrachts- of gravitatiegolven te meten, rimpels in de ruimtetijd, die veroorzaakt worden door gigantisch extreme gebeurtenissen zoals botsende zwarte gaten. Díe golven zijn tot nu toe niet gevonden, maar wel vond men wellicht iets anders, wat net zo bijzonder is, namelijk de quantumstructuur van de ruimtetijd zelf. Die structuur zou ‘korrelig’ zijn, dat wil zeggen dat ruimte en tijd bestaan uit kleinste eenheden, de Planck-eenheden. Dat betekent dat er een minimumlengte in het heelal is en da’s de Plancklengte, ongeveer 1,6 × 10−35 meter, oftewel 10−20 keer de diameter van een proton. De GEO600 kan met een ‘resolutie’ van 10-15 meter – ook niet verkeerd hoor – zo’n korrelige structuur op die schaal nooit waarnemen. Maar begin 2010 kwam de Amerikaanse kosmoloog Craig Hogan, directeur van het Fermilab Center for Particle Astrophysics in Batavia bij Chigago, met de theorie dat de korreligheid of ruis van de ruimtetijd wel degelijk waargenomen kan worden. Hij wordt namelijk vergroot wordt als je er van veraf naar kijkt, een vergroting die Hogan the holographic uncertainty principle noemt, in navolging van Heisenberg’s onzekerheidsprincipe. Hij denkt dat de ruis versterkt wordt, net zoals korrels op een filmrol vergroot worden weergegeven op een filmdoek. Als lichtgolven in het heelal hun weg afleggen merken ze de korreligheid van de ruimtetijd en dat is vervolgens zichtbaar in interferentiepatronen. In feite is de korreligheid op de allerkleinste quantumschaal een gevolg van een holografische projectie van het gehele heelal, aldus Hogan. 8-O Afijn, waar ik naar toe wil is dat Hogan – directeur dus van Amerika’s grootste deeltjesinstituut Fermilab, dé concurrent van CERN in Europa – opdracht heeft gegeven een zogenaamde holometer, een holografische interferometer, te bouwen. Een apparaat (zie afbeelding) om nog beter dan de GEO600 de ‘Ruis van Hogan’, de korrelige ruimtetijd-structuur dus, te observeren. En passant ook nog de zwaartekrachtsgolven detecterend! Hoezo ambitieus. :bron: Bron: AstroEngine.

De Planck-kaart, maar dan in andere golflengtes

De Planck-kaart in Chromoscope

Vandaag werd de Planck-kaart gepubliceerd, de kaart van de sterrenhemel in het microgolfgebied van het spectrum, zoals gefabriceerd door de Europese satelliet Planck. Via Phil Plait, de Bad Astronomer uit de Verenigde Staten, begreep ik dat de kaart van Planck reeds geïntegreerd is in de website van Chromoscope. De koude avond voor Sinterklaas vorig jaar heb ik al es aandacht besteed aan die site, waarop je met een schuifje de sterrenhemel in verschillende delen van het electromagnetische spectrum kunt aanschouwen: van radio, via microgolf, het (verre)  infrarood, waterstof α, zichtbaar, tot röntgen en uiteindelijk gamma. Met de plusjes en de minnetjes kan je ook nog eens op afzonderlijke delen in- en uitzoomen. Mmmm, bij nadere beschouwing toont de Chromoscope niet het complete spectrum: ik mis het submillimeter- en ultraviolette gebied. Ze zijn nu bij versie Chromoscope 1.2.7. Submillimeter en UV komen vast in een volgende versie aan de orde. De Planck-kaart zelf met allerlei uitleg is hier in meerdere versies te zien. :bron: Bron: Bad Astronomy.

Switch to our mobile site