Maandelijks archief: juli 2012

Interne warmte blijkt oorzaak te zijn van Pioneer anomalie

Geplaatst op door Arie Nouwen
Beantwoorden

Impressie van de Pioneer 10. credit: NASA Ames

Onderzoek door het Jet Propulsion Laboratory (JPL) van de NASA heeft na vele jaren een verklaring gegeven voor de mysterieuze Pioneer Anomalie – waarbij de twee sondes Pioneer 10 en 11 door onbekende oorzaak iets blijken te worden afgeremd, hetgeen het gevolg was van een lichte versnelling richting de zon. Een team onder leiding van Slava Turyshev heeft ontdekt dat electrische stromen door de instrumenten en de thermoelectrische voeding warmte veroorzaken en het is die warmte die oorzaak is van de vertraging. “Het is alsof de fotonen die de koplampen van je auto uitzenden er voor zorgen dat de auto iets wordt teruggeduwd”, aldus Turyshev. De Pioneers 10 en 11 werden in 1972 respectievelijk 1973 ontdekt. Toen beide verkenners Saturnus naderden in de jaren tachtig zag men al een vertraging, maar die werd toegeschreven aan het schommelen van restant brandstof in de leidingen. In 1998 ontdekte een team onder leiding van John Anderson (JPL) dat de vertraging was gebleven en dat deze 0,9 nanometer per s² bedroeg – 762 cm per dag². Men had geen idee wat de afremming precies veroorzaakte en vele suggesties werden gegeven, zoals weglekkende gasdeeltjes, en warmte, electrische en magnetische effecten, de reactiekracht van radiosignalen en zelfs afwijkingen in de wetten van Newton, Einstein en de quantum-mechanica. Om de gegevens van de twee Pioneers te kunnen analyseren moest het team van Turyshev soms werken met oude gegevens, soms ponskaarten en magnetische banden uit de jaren zeventig. Er moesten instrumenten gevonden worden om die gegevens uit te kunnen lezen. Eén van de vragen die beantwoord moest worden was waarom de anomalie alleen bij deze twee verkenners werd gevonden en niet bij andere sondes die door het zonnestelsel vlogen [1]Bij sommige van die andere sondes, zoals Galileo en NEAR, werd zelfs een mysterieuze versnelling waargenomen, een soort van omgekeerde Pioneer Anomalie, woehahaha….. Het antwoord bleek de bouw van de Pioneers te zijn, die afwijkend is van die van andere sondes. De volgende ‘warmtekaart’ laat zien welke warme (rood) en koude (blauw) plekken er zijn:

credit: NASA Ames

Inmiddels is het contact met de Pioneers verloren gegaan. Het laatste contact met de Pioneer 10 dateert van januari 2003, met de Pioneer 11 november 1995. Hier vind je het wetenschappelijke artikel van Turyshev’s team over de verklaring van de Pioneer Anomalie. Bron: NASA.

References[+]

References
↑1 Bij sommige van die andere sondes, zoals Galileo en NEAR, werd zelfs een mysterieuze versnelling waargenomen, een soort van omgekeerde Pioneer Anomalie, woehahaha….

Supernova kan elk meervoudig stersysteem terugbrengen tot dubbelster

Geplaatst op door Arie Nouwen
Beantwoorden

Impressie van de pulsar J1903+0327 en z’n begeleider, een gewone ster. Credit: JVL/ASTRON

De zwaarste sterren ontploffen in een supernova-explosie aan het einde van hun leven. Een dergelijke ontploffing kan enorme gevolgen hebben voor een nabijgelegen ster. Het was echter nooit uitgerekend welk effect een supernova heeft op de stabiliteit van de banen van meervoudige stersystemen. Onder leiding van prof. dr. Simon Portegies Zwart van de Leidse Sterrewacht hebben master’s studente Tjibaria Pijloo en promovendus Daniel Caputo deze berekeningen nu voor het eerst uitgevoerd. Het resultaat is geaccepteerd voor publicatie in Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Dat sterren graag van elkaars gezelschap genieten is al lang bekend: een derde van de sterren in de Melkweg komt voor in groepjes van twee (dubbelstersystemen), drie (drievoudige stersystemen) of meer. Sommige meervoudige stersystemen zijn niet stabiel en zullen na enkele (tientallen) omwentelingen uit elkaar gaan. Andere zijn hiërarchisch opgebouwd, wat wil zeggen dat, gezien vanuit de centrale ster, de volgende ster steeds verder weg staat. Daardoor zijn ze stabiel en zullen ze niet zo gauw ontbinden, althans, zolang een supernova geen roet in het eten gooit. Als een van deze sterren een massa heeft die groter is dan ongeveer tien zonsmassa’s, zal er uiteindelijk een supernova-explosie plaatsvinden, waardoor de banen waarin de sterren om elkaar heen draaien, zullen wijzigen.

De supernova zal de baanparameters zodanig veranderen dat het systeem (deels) ontbindt, dan wel gebonden blijft, maar met andere parameters. Zo kan een drievoudig stersysteem volledig ontbinden, uiteenvallen in een dubbelstersysteem en een enkele ster, of geheel gebonden blijven, maar in een nieuwe configuratie. Om te bepalen welk lot zo’n systeem treft, kan het effect van een supernova worden opgedeeld in twee afzonderlijke effecten: 1): het (symmetrische) massaverlies van de ster die de supernova ondergaat; en 2): de snelheid die deze ster ontvangt ten gevolge van de explosie. Dit laatste effect is de zogeheten ‘supernova kick’, die maakt dat de supernova asymmetrisch is. Dit model is gebruikt voor dubbelstersystemen en resulteerde in een set vergelijkingen waarmee de baanparameters na de supernova konden worden berekend. Pijloo, Caputo en Portegies Zwart concluderen op basis van simulaties dat elk hiërarchisch meervoudig stersysteem kan worden teruggebracht tot een effectief dubbelstersysteem.

“Zo bestaat een hiërarchische triple uit een dubbelster met daaromheen draaiend een derde ster op relatief grote afstand. Die derde ster staat onder de zwaartekrachtsinvloed van de binnenste dubbelster alsof het één (effectieve) ster in het massamiddelpunt van de binnenste dubbelster betreft. Dit hebben we doorgetrokken naar hiërarchische systemen met een willekeurig aantal sterren”, licht Pijloo toe. Pijloo’s onderzoek lijkt te bevestigen dat het bizarre object J1903+0327, bestaande uit een milliseconde pulsar en een hoofdreeksster, uit een drievoudig stersysteem is ontstaan, een scenario dat eerder werd aangedragen door Portegies Zwart et al. In dit ’triple’-scenario dienden de drie sterren eerst een supernova te overleven, voordat ze na een grove miljard jaar de lichtste ster eruit gooiden, waarna de waargenomen J1903+0327 ontstond. “Met onze analytisch afgeleide methode laten we zien dat een drievoudig stersysteem wel degelijk een supernova kan overleven en we berekenen wat de meest waarschijnlijke begincondities van deze triple in zo’n geval geweest moeten zijn”, aldus Pijloo. Pijloo studeert in augustus af in Leiden en is per 1 juli aangesteld als AIO door Portegies Zwart (Leiden), Paul Groot en Soeren Larsen (Nijmegen). Bron: Nova.

 

Kunnen we al iets zeggen over de spin van het Higgs boson?

Geplaatst op door Arie Nouwen
6

Voorbeeld van een Higgs boson, dat vervalt in twee τ leptonen

Bijna twee weken geleden werd door CERN de ontdekking bekendgemaakt van een nieuw deeltje met een massa van ongeveer 126 GeV, dat heel veel weg heeft van het Higgs boson. Direct daarna werd er door natuurkundigen al druk gespeculeerd over het waargenomen deeltje en over de eigenschappen ervan. Massa is natuurlijk één van de belangrijkste eigenschappen en het feit dat het Higgs boson zelf ook massa heeft laat zien dat het Higgs mechanisme, waardoor elementaire deeltjes als quarks en leptonen massa krijgen, ook op Higgs bosonen zelf van toepassing is. Een andere eigenschap waar druk over gespeculeerd wordt is de spin van het Higgs boson. De spin wordt wel voorgesteld als het roteren van het deeltje om z’n as, maar dat is onjuist. Het is een intrinsieke kwantummechanische eigenschap, die wordt voorgesteld door een heeltallig of halftallig kwantumgetal – heeltallig (0, 1, 2) bij bosonen, halftallig (½, 3/2, 5/2) bij fermionen. Willen we iets te weten komen over de spin van het Higgs boson dan zijn er twee methodes: de moeilijke en de makkelijke manier. Bij de moeilijke kijk je naar de deeltjes waarin het Higgs boson vervalt en de hoeken die ze precies maken, een zeer lastig klusje. Bij de makkelijke kijk je naar welke deeltjes precies ontstaan als het Higgs boson vervalt, want de spin van die deeltjes zegt iets over hun ‘oorsprong’. Met die laatste methode kunnen we nu al iets zeggen over de spin van het Higgs boson.

Er zijn vier ‘vervalkanalen’ van belang voor dit verhaal:

  • het Higgs boson dat in twee fotonen uiteenvalt (H > ??)
  • het Higgs boson dat in twee Z bosonen uiteenvalt (H > ZZ*)
  • het Higgs boson dat in twee leptonen uiteenvalt (H > ??)
  • het Higgs boson dat in twee b quarks uiteenvalt (H > bb)

Behalve de ’totale spin’ van een elementair deeltje kan ook onderscheid gemaakt worden in een ‘op’ en een ‘neer’ staat. Een foton, drager van de electromagnetische kracht, heeft bijvoorbeeld spin s = 1, maar hij kent twee staten, +1 en -1. Een Z boson, drager van de zwakke wisselwerking, heeft s = 1, maar hij kent drie staten, +1, 0 en -1. Het ? lepton en de b quark zijn fermionen en ze hebben s=½ met twee staten, +½ en -½. OK, klinkt allemaal best ingewikkeld, maar nu komt het: om er achter te komen of het Higgs boson spin 0, 1 of 2 heeft moeten we kijken naar de spin en de mogelijke staten van de vervaldeeltjes. Wat blijkt:

  • alle vervaldeeltjes in genoemde vier vervalkanalen kunnen een Higgs boson met s = 0 opleveren. Zo’n Higgs boson kan bijvoorbeeld in twee fotonen vervallen, de ene met +1 en de ander met -1. Of in twee ? leptonen, de ene met +½ en de ander met -½.
  • Bij Higgs bosonen met s = 1 is er een probleem: dat kan nooit in twee fotonen vervallen, die ieder s = 1 hebben.
  • Bij Higgs bosonen met s = 2 treedt ook een probleem op: verval in twee ? leptonen gaat niet, want die hebben s =½. Verval in b quarks zou wel kunnen. Die hebben ook s =½, maar als er ook een gluon bij ontstaat – dat is de drager van de sterke wisselwerking met s = 1 – dan kan het wel.

Samenvattend is dat in de volgende tabel te zien:

Met de ATLAS- en CMS-detectoren van de Large Hadron Collider (LHC) hebben ze met voldoende betrouwbaarheid (5?) het Higgs boson in ?? en ZZ zien vervallen. Voor het verval in de andere kanalen – dus ?? en bb – is nog onvoldoende data, dus daarom kan op dit moment nog niet worden gezegd of het Higgs boson wel of geen spin 2 heeft. Maar als einde van dit jaar die data er wel is en áls vervolgens blijkt dat het Higgs boson ook in twee ? leptonen kan vervallen, dan weten we één ding zeker: het heeft spin 0. Wordt vervolgd! Bron: Aidan Randle-Conde op Quantum Diaries.

Zo, de bemanning van ISS-expeditie 32 is compleet. Hier de beelden.

Geplaatst op door Arie Nouwen
Beantwoorden

Op de 37e verjaardag van het Apollo-Sojoez Test Project zijn de drie astronauten Yuri Malenchenko, Suni Williams en Aki Hoshide gearriveerd bij het internationale ruimtestation ISS en zijn ze na het openen van de luiken verenigd met hun collega’s Gennady Padalka – da’s op dit moment de baas aan boord – Sergei Revin en Joe Acaba. Hier de beelden van de verwelkoming en de daaropvolgende gesprekken met het thuisfront op aarde.

Bron: Universe Today.

17 juli 1975: de allereerste internationale handdruk in de ruimte

Geplaatst op door Arie Nouwen
Beantwoorden

De historische handdruk van Tom Stafford en Alexei Leonov. Credit: NASA

Vandaag zullen twee Amerikaanse en drie Russische astronauten elkaar in het internationale ruimtestation ISS de hand schudden: Sunita Williams en Yuri Malenchenko zijn vanochtend samen met hun Japanse collega Akihiko Hoshide met hun Sojoez TMA-05M bij het ISS aangekomen en ze zullen na het openen van de luiken de handen schudden met Gennady Padalka, Sergei Revin en Joe Acaba, die al aan boord waren. Vandaag precies 37 jaar geleden deden twee van hun landgenoten dat ook: tijdens het Apollo-Sojoez Test Project (ASTP) schudden NASA astronaut Tom Stafford en Sovjet kosmonaut Alexei Leonov elkaar op 17 juli 1975 de hand. Dat was de allereerste keer dat twee mensen uit verschillende landen elkaar in de ruimte de hand schudden. Een historisch moment dus en ook een voorloper van de huidige internationale samenwerking. Dat was ook precies de bedoeling van het ASTP: de verenigbaarheid van Amerikaanse en Sovjetruimtevaartuigen testen en een manier te vinden voor toekomstige gezamenlijke bemande vluchten. Nou, met name dat laatste is goed gelukt, zoals we kunnen zien aan het ISS. Het ASTP was de laatste keer dat het ruimtevaartuig Apollo werd gebruikt, op 15 juli 1975 gelanceerd met een Saturnus 1B draagraket. De Apollo had geen vluchtnummer, maar sommigen noemen het ook wel de Apollo 18. Het ASTP in 1975 betekende voor de Verenigde Staten de laatste bemande missie tot de eerste vlucht van een Space Shuttle in 1981. Hieronder een voorstelling van de Apollo en Sojoez die elkaar in de ruimte naderen.

Credit: R. Bruneau/Wikipedia

Bron: Wikipedia.

Sojoez succesvol vastgekoppeld aan het ISS

Geplaatst op door Arie Nouwen
Beantwoorden

De Sojoez nadert het ISS. Credit: NASA TV

Terwijl ze 402 km boven het Noordwesten van Kazachstan vlogen – da’s ongeveer de plek waar ze zondagochtend waren gelanceerd – is de Sojoez TMA-05M capsule met de astronauten Sunita Williams, Yuri Malenchenko en Aki Hoshide vastgekoppeld aan het internationale ruimtestation ISS. Dat gebeurde om 06:51 uur Nederlandse tijd vanmorgen. De Sojoez werd vastgemaakt aan de Rassvet module van het ISS. Op dit moment zo’n beetje – dus tien uur Nederlandse tijd – zullen de luiken worden geopend en zal de nieuwe verse bemanning de huidige bemanning aanvullen, commandant Gennady Padalka, Sergei Revin en Joe Acaba. Met z’n zessen vormen zij ISS-expeditie 32, de opvolger van #31, waar André Kuipers toe behoorde. Half september zullen de astronauten Padalka, Revin en Acaba weer naar aarde terugkeren. Als dat gebeurd is zal Sunita Williams de baas aan boord worden. Zij, Malenchenko en Hoshide zullen volgens de planning 12 november weer huiswaarts vliegen. Hieronder de beelden van de koppeling.

Bron: Space.com.

Vandaag precies 43 jaar geleden: de lancering van de Apollo 11

Geplaatst op door Arie Nouwen
1

Het was 16 juli 1969 om 15:32 uur Nederlandse tijd toen de Saturnus V draagraket vanaf lanceerplatform 39A op het Kennedy Space Center gelanceerd werd voor de historische Apollo 11 missie. De raket bracht Neil Armstrong, Buzz Aldrin en Michael Collins naar de maan. Collins bleef in de CSM (Command Service Module) “Columbia” rondjes om de maan vliegen, terwijl Armstrong en Aldrin in de LM (Lunar Module) “Eagle” afdaalden naar de maan, alwaar zij op 21 juli hun historische eerste stappen zetten. Hier beelden van de lancering, met commentaar van Walter Cronkite, die drie jaar geleden overleed – tijdens het veertigjarige jubileum van de Apollo 11-vlucht.

Van de lancering van de Apollo 11 heb ik vaker beelden laten zien, sterk vertraagde beelden van de ontbranding van de gigantische F1-motoren, hier met een dramatisch muziekje op de achtergrond en daar met een deskundig commentaar. Ook de moeite waard om te bekijken.

Ja wat is ’t nou, een pulsar of een magnetar?

Geplaatst op door Arie Nouwen
Beantwoorden

Voorstelling van een magnetar. Credit:ESO/L. Calçada

In 2010 werd door sterrenkundigen voor het eerst zo’n object ontdekt: SGR 0418+5729 – waarbij dat SGR staat voor Soft Gamma Repeater. En nu schijnt men een tweede exemplaar ervan gevonden te hebben: SWIFT J1822.3-1606, genoemd naar de satelliet waarmee ‘ie ontdekt is. Beiden stellen de sterrenkundigen voor een raadsel, want ze hebben eigenschappen die zowel thuishoren bij de klasse van pulsars als bij die van magnetars. Het verschil tussen die twee is de volgende: Pulsars zijn snel ronddraaiende neutronensterren, die vanaf hun magnetische polen bundels hoge energie uitzenden en die als ware kosmische vuurtorens naar twee richtingen slingeren. Magnetars tenslotte zijn een bijzonder soort pulsars, namelijk degenen met een langere rotatieperiode, welke geregeld kortdurende uitbarstingen van röntgen- en gammastraling hebben, 10 tot 100 keer sterker dan wat pulsars normaal uitzenden en wiens magnetisch veld wel duizend keer sterker dan dat van pulsars kan zijn. Een overeenkomst is er ook: zowel pulsars als magnetars zijn varianten van neutronensterren, de compacte kernen van zware sterren (8-25 zonmassa), die overblijven als zij als supernova exploderen en hun buitenlagen wegblazen. Onderzoek met o.a. ESA’s XMM-Newton en Nasa’s SWIFT röntgensondes aan SGR 0418+5729 en SWIFT J1822.3-1606 laat zien dat ze een hybride mengvorm van pulsars en magnetars zijn: qua rotatie lijken ze op een pulsar, maar hun magnetisch veld is enorm sterk. Let wel: hun interne magnetische veld is enorm sterk. Want op de een of andere manier is dat interne magnetische veld veel sterker dan het externe veld. Soms rafelen magnetische veldlijnen uit elkaar via zwakke plekken in de harde korst van de magnetar en dan komt er energie naar buiten in de vorm van röntgenstraling, hetgeen in 2011 in het geval van SWIFT J1822.3-1606 werd gezien door Swift. Er is ook al een naam voor deze hybride vorm van pulsars/magnetars bedacht: low-field magnetars, de zoveelste loot aan de boom van exotische astronomische objecten. Hieronder een animatie, waarin je ziet wat er bij zo’n object gebeurt:

Bron: ESA.

Video: de hoogtepunten van André Kuipers’ PromISSe missie

Geplaatst op door Arie Nouwen
Beantwoorden

Credit: ESA

Op 21 december 2011 begon ‘ie en op 1 juli 2012 eindigde ‘ie: de PromISSe missie van astronaut André Kuipers. Hij verbleef 193 dagen in het internationale ruimtestation ISS en deed daar meer dan vijftig wetenschappelijke experimenten. In de volgende bijna veertien minuten durende video krijg je de hoogtepunten van PromISSe te zien, van lancering tot en met landing. KIJKEN!

Bron: ESA op YouTube.

Ook sterrenkunde op de Campus Party in Berlijn

Geplaatst op door Arie Nouwen
Beantwoorden

Credit: Campus Party

 

Van 21 tot 26 augustus 2012 wordt op vliegveld Tempelhof bij Berlijn de Campus Party georganiseerd, een grootschalig evenement waar 10.000 deelnemers uit 27 landen worden verwacht en waar via conferenties, workshops, wedstrijden en activiteiten over techniek en de toepassing ervan wordt gesproken. De allereerste Campus Party werd in 1997 gehouden in Malaga in Spanje, en toen was het gericht op computerspelen. Het doel van de komende CP is:

‘re-type Europe’s source code’ to transform Europe into a better place

Nou, een mooiere doelstelling kan je anno nu toch niet bedenken? Er zijn diverse podia op CP en op eentje daarvan – de Galileo Stage – zal ook sterrenkunde aan bod komen. Drie sprekers zullen er ten tonele verschijnen:

  • Stuart Clark, sterrenkundige uit Engeland, zal het hebben over de zwaartekracht en dan met name over de vraag hoe de volgende theorie daarover ná Einstein’s relativiteitstheorie er uit zal zien.
  • Nando Patat – leuke naam – uit Duitsland is hoofd van ESO’s waarneemprogramma en hij zal het hebben over een niet zo bekend onderwerp: sterrenkunde en emoties. Ja ja mensen, ook bij sterrenkunde komen emoties om de hoek kijken.
  • Tenslotte zal Gero Rupprecht uit Duitsland, die zich bij de ESO bezighoudt met het ontwikkelen van instrumenten, ingaan op het onderwerp van de ‘Tweede Aarde’: is er een exoplaneet die op de onze lijkt en waar zich hoogintelligent leven op bevindt?

Op de CP zijn uiteraard nog vele andere thema’s die besproken worden en bekende sprekers die acte de presence geven zijn Sir Tim Berners-Lee – dé uitvinder van het World Wide Web – Paulo Coelho en Don Tapscott. Kortom, een interessant programma. Als je mee wilt doen kan je hier kaartjes bestellen. Bron: Campus Party.