Nu het Higgs boson ontdekt is met ’s werelds grootste deeltjesversneller – de Large Hadron Collider (LHC) van CERN bij Genéve – zou je denken dat ze daar op hun (Nobel)lauweren kunnen rusten. Maar niets is minder waar. Ten eerste willen ze eerst 100% weten wat voor soort Higgs het eigenlijk is, het Higgs boson volgens het Standaardmodel, of een exotische variant. En ten tweede gebruiken ze de LHC ook om te kijken of er wellicht meer dimensies bestaan, bovenop de bekende vier dimensies die we nu kennen, drie ruimtedimensies en één tijddimensie. De volgende animatievideo – een ‘comic’ heet dat geloof ik – van Phd Comics verteld er meer over, feitelijk een illustratie bij een gesprek dat de natuurkundigen Daniel Whiteson en Jonathan Feng er over hadden.
15 september a.s.: stargazing in the City in Rotterdam. Credit: Flickr/Karen Blumberg
In het kader van 24 uur cultuur nodigt Arminius – het Rotterdamse podium voor muziek, theater en voorstellingen in alle maten en toonsoorten – je uit om naar het Museumpark te komen en samen met sterrenkundejournalist Govert Schilling [1]Govert Schilling (1956) is eindredacteur van www.allesoversterrenkunde.nl en is freelance wetenschapsjournalist voor, onder andere, de Volkskrant. Hij heeft daarbij een groot aantal boeken over … Continue reading te kijken naar het adembenemende heelal! Schilling geeft deze avond – Stargazing in the City [2]Stargazing in the City is een samenwerking van Arminius met de Europese Zuidelijke Sterrenwacht (ESO) en de Nederlandse Onderzoekschool voor Astronomie (NOVA). genoemd – een heel toegankelijke lezing over astronomie en geeft uitleg bij het sterrenkijken. Start om 22.00 uur na de enthousiaste toelichting op de geprojecteerde foto’s op het doek van de Pleinbioscoop en daarna kun je met astronomen op diverse plekken in het Museumpark zelf sterrenkijken door één van de opgestelde telescopen. Tot die astronomen behoren ook leden van Christiaan Huygens, waaronder André v.d. Hoeven, de bekende astrofotograaf. De entree is gratis. Dus kom zaterdag 15 september 2012 van 22.00 tot 00.00 uur naar Arminius, Museumpark 3, 3015 CB Rotterdam. Bron: Nova.
Govert Schilling (1956) is eindredacteur van www.allesoversterrenkunde.nl en is freelance wetenschapsjournalist voor, onder andere, de Volkskrant. Hij heeft daarbij een groot aantal boeken over sterrenkundige onderwerpen op zijn naam staan.
Stargazing in the City is een samenwerking van Arminius met de Europese Zuidelijke Sterrenwacht (ESO) en de Nederlandse Onderzoekschool voor Astronomie (NOVA).
Je vraagt je af waarom het Pentagon de High-Resolution Imaging Science Experiment (HiRISE) camera aan boord van NASA’s Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) niet in beslag heeft genomen. Dat ding maakt zulke goede detailfoto’s, dat een tweede leven van die camera als spionage-instrument niet zou misstaan. Neem bijvoorbeeld z’n laatste daad: het fotograferen van de sporen die Marsrover Curiosity na z’n eerste rit heeft gemaakt. De kleuren van de foto zijn overdreven om de details beter te doen uitkomen. Bij de landingsplek zie je twee donkere plekken, die ontstaan zijn toen het rode Marsstof door de motoren van de Skycrane – het landingstoestel dat de Curiosity neertakelde op Mars – werd weggeblazen. Curiosity zelf zie je aan het einde van de sporen, die blauwwitte speldeknop. In de bron vind je nog meer prachtige foto’s, gemaakt met HiRISE. Bron: NASA.
Voorstelling van filamenten van donkere materie. Credit: Science Magazine
Twee wiskundigen – Shouhong Wang (Universiteit van Indiana) en Tian Ma (Universiteit van Sichuan) hebben een nieuwe theorie bedacht, waarin de donkere materie en donkere energie worden gecombineerd. Beiden vormen ruim 95% van de materie/energie van het heelal, een schamele 4% wordt gevormd door gewone materie, de grondstof van sterren, planeten en onszelf, leven. Toen Albert Einstein in 1915 z’n Algemene Relativiteitstheorie opstelde, waarin hij de zwaartekracht middels z’n beroemde veldvergelijkingen beschreef, waren donkere materie en -energie onbekend. Donkere materie (23% van het heelal) kwam in de jaren dertig naar voren, toen sterrenstelsels in de Coma Cluster sneller bleken te bewegen dan met de gewone, zichtbare materie mogelijk was. Donkere energie (76% van het heelal) kwam in 1998 naar voren, toen aan de hand van type Ia supernovae het heelal versneld bleek uit te dijen en ‘iets’ verantwoordelijk moest zijn voor die versnelling. Een goede verklaring voor de donkere materie en – energie zijn tot nu toe niet gegeven. Wang en Ma denken dat we eigenlijk met maar één nieuwe energievorm te maken hebben, die zowel positief als negatief kan zijn en die afstotend werkt, bij positieve lading, en aantrekt, bij negatieve lading. De energievorm (‘energy-momentum tensor’) hoort bij een zogenaamd ‘scalair potentiaalveld’, dat in z’n positieve gedaante als donkere energie werkt en in z’n negatieve gedaante als donkere materie. Welke gedaante van de energievorm wordt aangenomen hangt af van de kromming van de ruimtetijd, tussen welke twee een interactie plaatsvindt.
Tian Ma (l.) en Shouhong Wang. Credit: Sichuan University.
Tot nu toe werd altijd verondersteld dat op gewone materie de wet van behoud van materie en energie van toepassing is. Dat gaat volgens de twee wiskundigen niet meer op: die wet geldt alleen voor het totaal van gewone materie en het scalair potentiaalveld. Om dit allemaal te beschrijven komen ze met een nieuwe set veldvergelijkingen, welke die van Einstein vervangen. Het voornaamste verschil is de toevoeging van een tweedegraads covariante afgeleide van het scalaire potentiaalveld. In de buurt van gewone materie op een galactische schaal van 1000 tot 100.000 lichtjaar is de energie negatief en komt ‘ie als donkere materie naar voren. Dat is merkbaar in en rondom sterrenstelsels. Op grotere schaal (> 10 miljoen lichtjaar) is de energie positief en merkbaar als donkere energie. Afijn, ingewikkelde materie – ahum, what’s in a name – en alle details zijn te lezen in dit artikel van Wang en Ma. OK, nou nog een lekker klinkende naam voor deze nieuwe theorie verzinnen. Suggesties? Bron: Indiana University.
Kijk nou eens naar deze fantastische foto van twee sterrenstelsels, die samen Arp 116 heten, nr. 116 in de ooit door Halton Arp opgestelde catalogus van 338 ‘vreemde’ sterrenstelsels. Het is feitelijk een mozaïek van verschillende foto’s, gemaakt met Hubble’s Advanced Camera for Surveys (ACS) en z’n Wide Field and Planetary Camera 2 (WFPC2). Niet alleen een fantastische foto om te zien, maar ook doordat ‘ie twee zo totaal verschillende sterrenstelsels herbergt. Het grote, vage, roodgekleurde sterrenstelsel is het elliptische stelsel M60, rechtsboven ervan zien we het frisse, blauwgekleurde en kleinere spiraalstelsel NGC 4647. Beiden behoren tot de gigantische Virgo cluster van sterrenstelsels, waar meer dan 1300 stelsels toe behoren. In eerste instantie werd gedacht dat de twee stelsels niet echt fysiek verbonden zijn, dat het alleen een schijnbare samenstand is, met name doordat stervormingsgebieden ontbraken, een duidelijk signaal voor gravitationele interactie. Maar onlangs is er toch een aanwijzing voor een connectie gevonden, een dunne getijdestroom van gas tussen de twee stelsels. In de video hieronder wordt ingezoomd op Arp 116.
De kosmische microgolf-achtergrondstraling, waargenomen door de South Pole Telescope. Credit: South Pole Telescope Collaboration
Gebruikmakend van gegevens die verzameld zijn met de 10 meter South Pole Telescope (SPT) zijn Oliver Zahn (Berkeley Center for Cosmological Physics (BCCP) van de Universiteit van Californië, Berkeley) en zijn collega’s er achter gekomen dat zich in het vroege heelal een explosieve groei moet hebben voorgedaan van zware sterrenstelsels. De sterren in die zware, heldere en actieve sterrenstelsels zorgden er met hun krachtige ultraviolette straling voor dat het waterstofgas in het heelal in steeds groter wordende bellen reïoniseerde, d.w.z. dat de electronen en de protonen scheidden. Door zowel naar de gegevens van de SPT te kijken als van de vroegere WMAP-satelliet konden Zahn en z’n team zien dat die reïonisatie zo’n 250 miljoen jaar na de oerknal begon en 500 miljoen jaar later eindigde. Deze periode van reïonisatie is korter dan men dacht, want eerdere schattingen gaven aan dat de periode 750 miljoen jaar duurde. Men spreekt van re-ionisatie omdat er in de allervroegste fase van het heelal – tussen het moment van de oerknal zelf en zo’n 380.000 jaar erna – door de hoge temperatuur ook sprake was van ionisatie. Pas op het moment dat het heelal door de uitdijing was afgekoeld tot 4000 K konden protonen en electronen combineren, de fase van recombinatie. Sla m’n blog over ionisatie, reïonisatie en on-ionisatie er nog maar eens op na.
De South Pole Telescope, die zich bevindt bij het Amundsen Scott South Pole station op Antarctica. Credit: South Pole Telescope Collaboration
Wat het team van Zahn deed om achter hun ontdekking te komen was niet kijken naar de sterrenstelsels zelf uit die vroege tijd van het heelal, maar naar de zogenaamde kosmische microgolf-achtergrondstraling (Engelse afkorting: CMB), de straling die dateert van dat genoemde moment, 380.000 jaar na de oerknal. Met de SPT kan men in het submillimeter-gebied van het spectrum kijken, hét gebied waar de CMB goed zichtbaar is. Behalve de zéér kleine temperatuursverschillen in die straling van enkele miljoensten van een graad tussen de warmste en koudste delen ervan, kan de SPT ook zien welke invloed de later gevormde zware sterrenstelsels hebben gehad op de CMB. En het is op basis van die informatie dat Zahn en z’n team konden zien dat in een relatief korte periode de sterrenstelsels snel in omvang konden groeien en het gas in het heelal konden reïoniseren. Meer informatie daarover in dit wetenschappelijke artikel, dat 1 september verscheen in The Astrophysical Journal. Bron: Berkeley.
Met die felblauwe kleur ziet het er niet echt als iets eetbaars uit, maar dat is het wel degelijk. Het zijn koekjes met de sterrenbeelden er op. 100 procent (g-)astronomie, nietwaar? Hierboven zie je koekjes met Cassiopeia (boven), Orion (rechts) en Grote Beer (onder). Hier wordt verteld wat je allemaal nodig hebt voor dit recept en stap voor stap hoe je ze kunt maken. Bak ze! Als ze klaar zijn hoor ik het wel hé? Kom ik even proeven. 🙂 Bron: It’s OK to be Smart.
De passage van Voyager 1 langs Saturnus. Credit: NASA/JPL
Het is vandaag precies 35 jaar geleden dat de Amerikaanse ruimtesonde Voyager 1 werd gelanceerd. Het doel van de missie was het bestuderen van de planeten Jupiter en Saturnus. Nadat de sonde Saturnus gepasseerd was, is de sonde gestaag doorgevlogen richting de sterren. Voyager 1 heeft inmiddels de rand van het zonnestelsel bijna bereikt, waarna de sonde zijn interstellaire missie zal beginnen. Hiermee is Voyager 1 het eerste door mensenhanden gemaakte object dat het zonnestelsel zal verlaten.
Nadat Voyager 1 (en zijn tweelingbroer Voyager 2) in 1977 gelanceerd werden, wist niemand precies wat de levensduur van de sondes zou zijn. Nu, in 2012, zijn de beide Voyagers de langst levende ruimtesondes uit de geschiedenis van de mensheid en bevinden ze zich (in verschillende richtingen) op miljarden kilometers van de aarde.
Voyager 1 bevindt zich aan de rand van het zonnestelsel, dat wordt ingebed in een gigantische plasmabubbel. Deze hete en turbulente regio wordt gevormd door een constante stroom geladen deeltjes die afkomstig zijn van de zon. Buiten deze bubbel bevindt zich een compleet nieuw gebied om te verkennen: de interstellaire ruimte – de onpeilbare leegte tussen de sterren. Zodra Voyager 1 zich door de rand van de chaotische plasmabubbel heeft geploegd, zal de sonde in rustiger vaarwater komen. Wat er dan precies zal gebeuren weet niemand.
Schematische weergave van de heliosfeer en de relatieve posities van de beide Voyagers. Credit: NASA/JPL
Eén ding is zeker: de grens tussen het zonnestelsel en de interstellaire ruimte is nabij. Hoe nabij is niet helemaal zeker: het zou dagen, maanden of jaren kunnen duren voordat Voyager 1 deze mijlpaal heeft bereikt. De ruimtesonde bevindt zich momenteel op zo’n 17,5 miljard kilometer afstand van de zon – da’s 120 keer de afstand tussen de zon en de aarde! Ook zijn tweelingbroer Voyager 2 bevindt zich op enorme afstand van de zon, maar ligt nog altijd zo’n 3 miljard kilometer achter op zijn naamgenoot. Bovendien zijn ze niet kapot te krijgen – na al die jaren “tikken” ze nog steeds gestaag door, ondanks het feit dat het relieken zijn uit het vroege ruimtevaart-tijdperk.De sondes hebben ieder zo’n 68 kilobyte computergeheugen aan boord. Om dat in perspectief te zetten: zelfs de kleinste iPod is 100.000 keer krachtiger. Daarnaast heeft iedere Voyager een achtsporige bandrecorder als opslagmedium – een groot contrast met het digitale geheugen van hedendaagse ruimtesondes.Zoals gezegd was het oorspronkelijke doel van de Voyagers het bestuderen van Jupiter en Saturnus. Aan dat doel hebben ze helemaal voldaan: het is dankzij de Voyagers dat onze kijk op de twee grootste planeten van het zonnestelsel (en hun uitgebreide familie van manen) drastisch is gewijzigd. De Voyagers hebben prachtige foto’s gestuurd van de Grote Rode Vlek van Jupiter (een enorme storm die al eeuwenlang aan het woeden is) en de majestueuze ringen van Saturnus. Maar het zijn vooral de waarnemingen van de manen die tot de verbeelding hebben gesproken: het zijn de Voyagers die voor het eerst de enorme, actieve vulkanen op de Jupitermaan Io hebben gezien. Het zijn de Voyagers die aanwijzingen hebben gevonden voor het bestaan van een oceaan onder het ijzige oppervlak van de Jupitermaan Europa, en voor het bestaan van methaanregens op de planeetachtige Saturnusmaan Titan.
Het zijn de Voyagers die het eerste bewijs geleverd hebben voor actief vulkanisme buiten de aarde. Deze foto van vulkanisme op Io is genomen door Voyager 1. Credit: NASA/JPL
Voor Voyager 1 is het daarbij gebleven: tijdens de passage van Saturnus kreeg de sonde een gigantische “zet” of “zwieper” mee van de zwaartekracht van de ringplaneet, waarbij de sonde met gigantische snelheid richting de rand van het zonnestelsel is geslingerd. Voyager 2 bleef echter op koers richting de buitenste planeten van het zonnestelsel: Uranus en Neptunus. Hiermee is Voyager 2 tot op de dag van vandaag de enige sonde die deze planeten ooit bezocht heeft.Nu, vele jaren later, wordt er nog altijd geluisterd naar de signalen die door de Voyagers worden verzonden. De controleruimte bevindt zich bij een complex van satellietontvangers op een steenworp afstand van NASA’s Jet Propulsion Laboratory, waar de sonde gebouwd is. Nou ja, controleruimte: het geheel lijkt nog het meest op het kantoor van een verzekeraar. Slechts twee zaken verklappen het ware doel van het “kantoor”: er hangt een bord met de tekst “mission controller” en er hangt een waarschuwingsbriefje op 1 van de computers: “Voyager mission critical hardware. Please do not touch!“. Verder ligt het “kantoortje” er vaak verlaten bij: er is niemand die nog full-time bezig is met de missie. Wel zijn er 20 part-timers, die meer als hobby dan als werk, nog altijd de gegevens analyseren die door de sondes zijn verzonden. De gegevens die door Voyager 1 zijn verzonden doen er maar liefst 17 uur over om de aarde te bereiken. Om dit wederom in perspectief te zetten: dezelfde gegevens leggen de afstand tussen de maan en de aarde in 1 seconde af. Bij Voyager 2 doen de gegevens er 13 uur over.
De lancering van Voyager 1 in 1977. Credit: NASA/JPL
De camera’s aan boord van de Voyagers zijn lang geleden uitgezet om energie te besparen. De sondes hebben echter nog altijd vijf functionerende instrumenten aan boord, die gebruikt worden voor het bestuderen van magnetische velden, kosmische straling en geladen deeltjes van de zon die bekend staan als de zonnewind. Iedere sonde draagt ook een gouden (afspeelbare) plaat met zich mee, met hierop meertalige groeten, muziek en foto’s van de aarde – voor het geval dat de sondes ooit een intelligente levensvorm tegen het lijf lopen.
De gouden plaat aan boord van Voyager 1, met hierop boodschappen van planeet aarde. Credit: NASA/JPL
Voyager 1 is sinds 2004 een gebied aan het verkennen waarin de stralingsbubbel die het zonnestelsel omringd drastisch aan het afremmen en aan het opwarmen is. Dit is een aanwijzing dat de ruimtesonde de zogenaamde heliosheath bereikt heeft – de grens tussen de heliosfeer en de interstellaire ruimte. Gedurende laatste paar maanden heeft Voyager 1 veranderingen gemeten die erop duiden dat de absolute grens bijna bereikt is. Zodra dit gebeurt is, zal dit een nieuwe mijlpaal vormen in deze epische reis van dit wonder der techniek.Toch zal de reis hier niet eindigen. Het is de verwachting dat de sondes nog brandstof hebben tot 2025. Hierna zal het gedaan zijn met het sturen van signalen richting de aarde, maar de sondes zelf zullen almaar door gaan. Hoewel beide Voyagers niet richting een bepaalde ster in het bijzonder vliegen, zal Voyager 1 over 40.000 jaar de ster AC+79 3888 op grote afstand passeren.
Voyager 1 staat op het punt om aan zijn interstellaire missie te beginnen. Credit: NASA/JPL
Bron: Phys.orgNoot 1:Hoe ambitieus de missie van de Voyagers ook is, vormt het in feite “plan B” in de ogen van de wetenschappers en technici van die tijd. Het oorspronkelijke plan was om vier sondes te sturen naar Jupiter, Saturnus, Uranus, Neptunus én Pluto: de zogenaamde “Grand Tour“. Helaas werd dit superplan om budgettaire redenen geschrapt, waardoor de wetenschappers tevreden moesten zijn met de Voyager-missie zoals wij die kennen.Noot 2:Sommige lezers zullen zich afvragen wat de energiebron van de Voyagers is. Een terechte vraag: zonnepanelen hebben op die afstand immers geen nut meer. In plaats daarvan heeft iedere Voyager drie radio-isotopische thermo-elektrische generatoren (RTG’s) aan boord. Da’s een hele mond vol, dus enige uitleg is wel op z’n plaats. Iedere RTG bevat 24 bollen van plutoniumoxide. Deze uiterst radio-actieve substantie genereert veel hitte als gevolg van een natuurkundig (radio-actief) proces dat “alpha-verval” wordt genoemd. Deze hitte wordt vervolgens omgezet in elektriciteit: in totaal zo’n 157 watt per RTG. Dat betekent iedere Voyager vlak na lancering zo’n 470 watt tot hun beschikking hebben gehad. Helaas verliezen de plutoniumbollen na verloop van tijd hun kracht, waardoor de beschikbare hoeveelheid stroom langzaam maar gestaag afneemt. Hoelang het precies duurt alvorens alle RTG’s zijn uitgeput is niet bekend, maar het is de verwachting dat de sondes in ieder geval tot 2025 nog zullen functioneren.
Schematische weergave van een RTG. Credit: NASA/JPL
Noot 3:Er is overigens enige verwarring over het begrip “grens van het zonnestelsel”. In het artikel wordt de grens beschouwd als het gebied waarin de invloed van de zonnewind stopt. Deze invloedsfeer vormt als het ware een “bubbel” die de zon op grote afstand omringd. Deze bubbel wordt de heliosfeer genoemd. Het grensgebied waarin de heliosfeer langzaam plaatsmaakt van de interstellaire ruimte wordt de “heliosheath” genoemd.Echter: de zwaartekracht van de zon reikt veel verder dan de zonnewind. Sommige wetenschappers hanteren dan ook een andere definitie van het begrip “rand van het zonnestelsel”, namelijk het punt waarop de zwaartekracht van de zon niet langer in staat is om objecten in een stabiele omloopbaan te houden. Hoewel het overgrote deel van de objecten die rond de zon draaien dat binnen de heliosfeer doen, geldt dit niet voor de Oortwolk. Deze hypothetische structuur bestaat uit een sfeervormige verzameling ijskernen die losjes met de zwaartekracht aan de zon verbonden zijn. Omdat deze structuur zich op grote afstand van de zon bevindt, kunnen de ijskernen gemakkelijk verstoord worden door de zwaartekracht van passerende sterren. Hierbij zal een deel van de ijskernen richting de zon vallen en veranderen in langperiodieke kometen.
De Oortwolk is een hypothetische, min of meer bolvormige verzameling kometen, die zich uitstrekt tot een afstand van bijna een lichtjaar vanaf de zon (50.000 keer de afstand aarde-zon). Credit: NASA/JPL
De Hubble Summer End Giveaway. Credit: NASA, ESA, and M. Livio and the Hubble 20th Anniversary Team (STScI)
Nog een paar weken en dan is het zo ver: het einde van de zomer [1]Zaterdag 22 september om 16.49 uur om precies te zijn. Ik kom er later nog wel op terug.. Om die reden is de zogenaamde “End-of-Summer Hubble Picture Giveaway” gestart, een wedstrijd waarbij drie keer per dag een mooie foto gemaakt met de Hubble ruimtetelescoop wordt weggegeven. De wedstrijd is vandaag begonnen en hij duurt tot 16 september a.s. De drie prachtige foto’s (40 x 50 cm) die worden weggegeven zijn van de Carinanevel (‘Mystic Mountain’), Helixnevel en de balkspiraal NGC 1300. Wat je moet doen om kans te maken op zo’n foto is om naar de Facebook-pagina van Hubble te gaan en daar een ‘sweepstake’ in te vullen. Hier vind je alle regels van de wedstrijd, o.a. dat je ouder dan 13 jaar moet zijn (zucht…). Succes! Bron: Universe Today.
