Maandelijks archief: januari 2013

Melkweg bevat minstens honderd miljard planeten

Geplaatst op door Olaf van Kooten
6
Melkweg boven bergen

De Melkweg bestaat uit minstens 100 miljard sterren – en minimaal evenveel planeten, zo blijkt uit een nieuwe schatting. Credit: NASA; ESA; Z. Levay and R. van der Marel, STScI; T. Hallas; and A. Mellinger

Ons melkwegstelsel bevat minstens 100 miljard sterren, zo blijkt uit een nieuwe studie die is verricht door het Californische technologie-instituut Caltech. Het team baseert deze schatting op een analyse van het planetenstelsel van de ster Kepler-32. Deze ster – en diens planeten – kunnen volgens Caltech beschouwd worden als representatief voor de gehele Melkweg.

Kepler-32 is een zogenaamde M-dwerg of rode dwerg. Astronomen vermoeden dat driekwart van alle sterren in de Melkweg tot deze categorie behoren. De vijf planeten rond Kepler-32 zijn ongeveer even groot als de aarde en draaien dicht rond hun moederster. Vergelijkbare eigenschappen vinden we bij de meeste planeten die rond M-dwergen zijn ontdekt. Hieruit kan de conclusie getrokken worden dat de meeste planeten in de Melkweg eigenschappen hebben die overeenkomen met die van Kepler-32.

Kepler-32 is dus verre van uniek, maar toch is dit planetenstelsel bijzonder: Alle vijf de planeten draaien namelijk in hetzelfde vlak rondom hun moederster en wij kijken daar (gezien vanaf de aarde) precies van opzij tegenaan. Hierdoor blokkeren alle vijf de planeten periodiek het licht van hun moederster. Aan de hand hiervan kunnen de eigenschappen van de planeten heel precies onderzocht worden. Aangezien deze planeten beschouwd kunnen worden als representatief voor het meerendeel van de planeten in de Melkweg, kan het bestuderen van Kepler-32 de wetenschappers veel vertellen over planeetvorming in het algemeen.

Een fundamentele vraag betreffende de oorsprong van planeten is hoeveel er precies van zijn. Het Caltech-team heeft hiertoe de kans berekend dat wij precies van opzij tegen het planetenstelsel van een M-dwerg aankijken. Gecombineerd met het aantal planeetstelsels dat door de Kepler-ruimtetelscoop gedetecteerd kan worden, hebben astronomen berekend dat iedere ster in de Melkweg gemiddeld één planeet herbergt. Dat zijn dus 100 miljard planeten in onze Melkweg!

Dit is een voorzichtige schatting: alleen kleine planeten in een nauwe omloopbaan rond een M-dwerg zijn immers in de schatting meegenomen. Grotere planeten in verdere omloopbanen zijn niet meegenomen, evenals planeten die niét rond M-dwergen draaien. Bovendien zou het totale aantal sterren in de Melkweg wel eens het dubbele kunnen bedragen. 100 miljard planeten vormen dus de absolute ondergrens: een wat optimistischer schatting zou 400 miljard planeten zijn.

Bron: Caltech.

Kern van Melkweg produceert kosmische watervallen

Geplaatst op door Olaf van Kooten
2

Onze Melkweg, hier van bovenaf gezien, blijkt watervallen van deeltjes in het centrum te produceren. En voor de verandering lijkt het centrale zwarte gat hier niét verantwoordelijk voor te zijn. Credit:NASA/JPL-Caltech/ESO/R. Hurt

Een continue stroom van geladen deeltjes barst uit het centrum van ons sterrenstelsel, de Melkweg. De deeltjesstroom is een bijproduct van de geboorte van nieuwe sterren en lijkt medeverantwoordelijk voor het magnetisch veld dat de Melkweg doordringt. Een onderzoeksgroep met onder anderen de Nederlandse astronoom Marijke Haverkorn (Nijmegen en Leiden) publiceert dit resultaat op 3 januari in Nature.Enorme hoeveelheden geladen deeltjes stromen met duizend kilometer per seconde uit het centrum van de Melkweg, blijkt uit metingen met de Australische 64-meter Parkes radiotelescoop. “Dat is razendsnel – zelfs voor astronomen”, zegt teamleider Dr. Ettore Carretti van de Australische onderzoeksorganisatie CSIRO. De stroom bevat buitengewoon veel energie – ongeveer net zoveel als een miljoen exploderende sterren. De stroom meet ongeveer vijftigduizend lichtjaar: de helft van de lengte van de gehele Melkwegschijf. Vanaf de aarde gezien strekt de stroom zich uit over zo’n tweederde van de hemel van horizon tot horizon. De onderzoekers – afkomstig uit Australië, de VS, Italië en Nederland – maken aannemelijk dat de deeltjesstroom voortkomt uit de vorming van nieuwe sterren in het centrum van de Melkweg. Dat leiden ze af uit precieze metingen van radiogolven die de deeltjesstroom uitzendt onder invloed van het magneetveld van de Melkweg. Verscheidene generaties sterren die geboren worden en ontploffen, zo’n honderd miljoen jaar lang, laten in de draaiende Melkweg stromen van radiostraling achter in de vorm van een kurkentrekker, die nu is ontdekt.

De deeltjesstroom uit het centrum van de Melkweg sleurt niet alleen gas en hoogenergetische elektronen mee, maar ook sterke magneetvelden, legt Marijke Haverkorn uit. Zij houdt zich bezig met de magnetische eigenschappen van het heelal. “De metingen de we nu hebben gedaan, helpen om de belangrijke vraag te beantwoorden hoe de Melkweg zijn magnetisch veld maakt en onderhoudt. Deze stromen lijken daar een grote rol in te spelen.” De deeltjesstroom komt overeen met de enorme ‘Fermi-bellen’ van gammastraling die in 2010 met behulp van NASA’s Fermi-telescoop zijn ontdekt en zijn gepubliceerd in Nature. Er waren toen twee mogelijke oorzaken voor deze verrassende Fermi-bellen: sterke stervorming of uitbarstingen van het zwarte gat in het midden van de Melkweg. “Onze metingen vertellen ons dus nu dat de bellen zijn ontstaan door de vorming van miljoenen sterren, dicht bij het Melkwegcentrum”, zegt Haverkorn.Doordat de stroom loodrecht uit de kern van de Melkwegschijf de ruimte in gaat, als een as in een wiel, is er geen enkele dreiging voor de aarde en ons zonnestelsel, dat op dertigduizend lichtjaar van het centrum van de Melkweg zijn rondjes draait.

De nieuw ontdekte deeltjesstromen uit het centrum van de Melkweg in lichtblauw. De achtergrond is een foto van de hele hemel op dezelfde schaal. Het Melkwegvlak is duidelijk zichtbaar. De kromming van de deeltjesstromen is echt en wordt niet veroorzaakt door projectie-effecten. Credit: Optical image A. Mellinger, U.Central Michigan; radio image E. Carretti, CSIRO; radio data S-PASS team; composition E. Bresser, CSIRO

Bron: Astronomie.nl

Jonge aarde werd warm gehouden door waterstofdeken

Geplaatst op door Olaf van Kooten
1

Onze prachtige blauwe planeet. Voordat het leven ontstond, zou het echter een witte sneeuwbal moeten zijn geweest. Gelukkig was dit niet het geval – maar hoe komt dat? Een waterstofrijke atmosfeer zou een oplossing kunnen zijn. Credit: NASA

Gedurende de eerste miljard jaar in het bestaan van de aarde is de temperatuur op onze thuisplaneet hoog genoeg geweest om de ontwikkeling van leven mogelijk te maken. Waar kwam deze warmte vandaan? Alvast niet van de zon: die was toen 30% lichtzwakker dan vandaag de dag. Dat verschil is groot genoeg om van onze blauwe waterplaneet een witte ijsplaneet te maken, als een reuzenversie van de Jupitermaan Europa. Dat is echter niet gebeurt: hoe komt dat? In de loop van de tijd zijn hier verschillende theorieën voor ontwikkelt, maar nu is een team van geologen met een nieuwe gekomen. Een populaire theorie stelt dat methaan, dat wordt geproduceerd door microben, gefunctioneerd heeft als broeikasgas. Methaan staat inderdaad bekend als een veel potenter broeikasgas dan kooldioxide, maar als methaan door leven gecreëerd wordt, wat heeft de aarde dan warm gehouden voordat het leven ontstond? Botsingen tussen waterstof- en stikstofmoleculen, zo zeggen twee geologen van de Universiteit van Chicago. Als waterstof- en stikstofmoleculen met elkaar in botsing komen, resulteert dit in de vorming van zogenaamde “dimeer”-moleculen. Als dit soort moleculen getroffen worden door ultraviolette straling van de zon, dan gaan de moleculen op een specifieke manier trillen. Hierdoor kunnen de moleculen warmte vasthouden, waardoor ze een warme deken rond de aarde gevormd hebben. Probleem is wel dat de huidige aarde veel te weinig waterstof bevat om dit effect mogelijk te maken. Gelukkig hebben eerdere studies uitgewezen dat de jonge aarde veel meer waterstof bevat moet hebben – gedurende de eerste miljard jaar in het bestaan van de aarde zou zo’n 10 tot 30 procent van de atmosfeer uit waterstof bestaan hebben. Dat is voldoende om de gemiddelde temperatuur zo’n 10 tot 15 graden te laten stijgen. Bron: Physorg (oorspronkelijk: Science).

Bestaat er zoiets als een ’temperatuurslus’?

Geplaatst op door Arie Nouwen
Beantwoorden

De ontdekking die vandaag in het wetenschappelijke blad Science bekend werd gemaakt over kaliumatomen, die een temperatuur bereikten ONDER het absolute nulpunt (-273,15 °C of 0 Kelvin) houdt de gemoederen flink bezig – mijzelf inbegrepen. Ik heb al eerder geblogd over het fenomeen ‘maximum temperatuur’, onder andere hier met een video en hier, zonder video. In die laatste blog uit 2008 ging het over de temperaturen die volgens natuurkundigen het hoogst haalbare in de natuur zijn en de laatste suggestie daarbij was: “heel verrassend 0 K! Er zijn natuurkundigen die denken dat het absolute nulpunt wel eens hetzelfde kan zijn als het absolute maximum“.  En nu lees ik dus in één van de bronnen over de ontdekking met die kaliumatomen dat je de temperatuurschaal niet lineair op moet vatten, maar als een lus (Engels: ‘loop’). Dus niet zo:

0 K > ∞ K

maar zo:

Ik heb zitten zoeken of ik zo’n – doodeenvoudige – voorstelling ergens op internet tegen kwam, maar dat viel dus tegen en daarom heb ik ‘m zelf op m’n houtje-touwtje manier in elkaar geflanst. Nou moet ik wel direct corrigeren dat de maximum temperatuur oneindig (?) zou zijn. Dat is dus niet zo. Bij een bepaalde maximumtemperatuur – niet ? – verandert de temperatuur gewoon in een negatieve temperatuur. Eén van de eerste natuurkundigen die bedacht dat je zoiets experimenteel zou kunnen aantonen was Allard Mosk, die nu werkzaam is bij de Universiteit van Twente. In dit artikel uit 2005 beschrijft hij op welke wijze ‘negatieve kinetische energie’ kan worden bereikt. Voor ons Astrobloggers is natuurlijk interessant op welke wijze die negatieve temperatuur met de daarbij behorende negatieve druk te maken zou kunnen hebben met de donkere energie, die 71,35% ± 0,96 van alle massa-energie van het heelal schijnt te vormen en die met zijn negatieve druk tegengesteld is aan de zwaartekracht van de (donkere) materie en die zorgt voor de versnelde uitdijing van het heelal.

Helmen, helmen en nog eens helmen

Geplaatst op door Arie Nouwen
2

Niet alleen astronauten dragen een helm als ze zich in de ruimte bevinden, ook menig acteur heeft in menig science fictionfilm een helm gedragen. Keith Melton is het archief ingedoken en heeft uit vele films een compilatie gemaakt van acteurs met een ruimtehelm. Onder de video zie je een lijst met de films. De muziek is ook een compilatie, van Bowie’s Ground Control tot Eleanor Rigby, een mash up van de ‘Daft Beatles’.

Bronnen (in volgorde):
Countdown (1969)
2001 (1969)
Robinson Crusoe on Mars (1964)
Moon (2009)
Justice League New Frontier (2008)
Woman in the Moon (1929)
The Last Starfighter (1984)
2001 (1969)
Armageddon (1998)
Deep Impact (1998)
Alien (1979)
Wings Of Honneamise (1987)
Barbarella (1968)
Star Trek The Motion Picture (1979)
Event Horizon (1997)
Mission to Mars (2000)
Armageddon (1998)
Enemy Mine (1985
Apollo 13 (1995)
Austin Powers: The Spy Who Shagged Me (1999)
Journey To The Far Side Of The Sun (1969)
The Astronaut Farmer (2006)
Space Chimps (2008)
The Noah’s Ark Principle (1984)
Macross Plus (1995)
Rocketman (1997)
Red Planet (2000)
Superman II (1980)
Sunshine (2007)
Space Battleship Yamato (2010)
Solaris (2002)
Up In The Air (2009)
2010 (1984)
Alien (1979)
Fantastic Four (2005)
Star Trek II (1982)
The Right Stuff (1983)
Capricorn One (1977)
Event Horizon (1997)
Deep Impact (1998)
Marooned (1969)
Apollo 13 (1995)
The Right Stuff (1983)
Marooned (1969)
Macross Do You Remember Love (1984)
Lost In Space (1998)
Solar Crisis (1990)
Mission To Mars (2000)
Space Cowboys (2000)
Flight To Mars (1951)
Moontrap (1989)
Hangar 18 (1980)
First Man Into Space (1959)
The Reluctant Astronaut (1967)
Outland (1981)
SpaceCamp (1986)
Fly Me To The Moon (2008)
Lifeforce (1985)
Dark Star (1974)
Outland (1981)
You Only Live Twice
Cargo (2009)
Soldier (1998)
2001 (1969)

En nou we het toch over helmen hebben, deze komt niet in de video voor:

Credit: BBC/UK Space/Londonist

Het is Helen Keen, de Engelse komiek en presentator van BBC Radio 4?s ‘It Is Rocket Science‘. Op 27 januari a.s. presenteert zij in het Leicester Square Theatre in Londen een Spacetacular! en daar doet ook onze enige, eigen Hanny van Arkel aan mee, de ontdekker van Hanny’s Voorwerp! Toegangskaarten daarvoor kosten

Marsrover Curiosity vindt een ‘bloem’ bij Yellowknife Bay

Geplaatst op door Arie Nouwen
1

Credit: NASA / JPL-Caltech / MSSS

Marsrover Curiosity heeft de afgelopen weken doorgebracht in het gebied genaamd Yellowknife Bay, gelegen in de Gale krater op Mars. Op de 132e dag van z’n verblijf op Mars – Sol 132 genaamd, bij ons 19 december j.l. – heeft de Mars Hand Lens Imager (MAHLI) camera aan boord van Curiosity een opmerkelijke foto gemaakt, namelijk van een klein, helder wit schijnend object, dat lijkt op de stampers van een bloem – op de afbeelding hierboven iets links van het midden. Het wordt daarom ook al de Marsbloem genoemd. Curiosity heeft eerder ook al van die heldere stukjes op de grond gevonden, maar dat bleek tape te zijn dat van de Marsrover zelf was en dat bij de landing her en der verspreid terecht was gekomen op de Marsbodem. In dit geval lijkt er met de ‘bloem’ toch iets anders aan de hand te zijn. Guy Webster, woordvoerder van NASA’s Jet Propulsion Laboratory (JPL) heeft laten weten dat het niet gaat om tape of plastic van de Curiosity, maar dat het object deel uitmaakt van de rots. OK,  maar wat is het dan? Dat zullen we later wel weer horen, wordt vervolgd… Bron: Cosmic Log.

Bose-Einstein atomen gekoeld tot onder het absolute nulpunt

Geplaatst op door Arie Nouwen
3

Bij positieve temperaturen boven 0 K (blauw) nemen atomen vaker lagere energiestaten aan, bij negatieve temperaturen onder 0 K (rood) is dat precies andersom. Credit: LMU / MPQ Munich

Duitse wetenschappers zijn er in geslaagd om kaliumatomen zo ver af te koelen dat ze kouder waren dan het absolute nulpunt, -273,15 °C of 0 Kelvin (K), aldus een vandaag in Science verschenen artikel. Dat is heel opmerkelijk, want we leren toch altijd in de schoolbanken dat niets kouder kan zijn dan dat absolute nulpunt, omdat anders de atomen stil zouden staan. En atomen kunnen niet stil staan, omdat ze een nulpuntsenergie hebben, die weer het gevolg is van het onzekerheidsprincipe van Heisenberg. Maar het kan kennelijk toch. Het gaat om kaliumatomen – 11.000 stuks – die in een zogeheten Bose-Einsteincondensaat zijn gebracht, waarbij ze hun individuele eigenschappen verliezen en één samenhangend geheel vormen. Bereikte temperatuur van het wolkje atomen: -2,2 en -2,7 K. In een ‘normaal’ gas met temperaturen boven het absolute nulpunt hanteren atomen altijd een zogenaamde Boltzmann-verdeling van energiestaten: atomen nemen vaker lagere energiestaten aan dan hogere energiestaten. Bij het absolute nulpunt hebben ze de laagste energiestaat, bij een oneindig hoge temperatuur de hoogste energiestaat. Om temperaturen onder 0 K voor te kunnen stellen moet je de temperatuurschaal niet lineair voorstellen (van 0 K Ã¢â€ â€™ Ã¢Ë†Å¾ K), maar als een cirkel, met als bovenste ‘loop’ de ‘positieve’ temperaturen tussen 0 en ∞ K en als onderste loop de ‘negatieve’ temperaturen, die kouder zijn dan 0 K én warmer dan Ã¢Ë†Å¾ K. Dat laatste is bijzonder, want er is dus kennelijk een verband tussen de koudste en warmste temperatuur. In het gas dat Immanuel Bloch en zijn collega’s van de Ludwig-Maximilians-Universitá¤t wisten te creëren was de druk niet positief, zoals in gewone gassen, maar negatief. Ook was de viscositeit negatief: een object of signaal dat erdoor vliegt wordt niet afgeremd door wrijving, maar versneld. In het condensaat heerste een omgekeerde Boltzmann-verdeling, waarbij de atomen vaker hogere energiestaten aannemen dan lagere energiestaten. Als atomen met positieve temperaturen energie vrijgeven verhogen ze de entropie van het systeem, een maat voor de hoeveelheid wanorde. Bij negatieve temperaturen is het precies andersom: als atomen met zulke temperaturen energie afgeven absorberen ze de entropie en neemt deze in het systeem af. Het interessante van deze experimenten is dat ze wellicht verband houden met de donkere energie, waardoor het heelal versneld uitdijt, zoals sterrenkundigen in 1998 ontdekten. Die mysterieuze donkere energie heeft ook een negatieve druk, net zoals de Bose-Einsteinatomen met de negatieve temperatuur. Wordt vast en zeker vervolgd! Bron: Space.com + Volkskrant.

 

Ondersteun het ‘Shoot the sky’ crowdfunding project!

Geplaatst op door Arie Nouwen
Beantwoorden

Credit: André v.d. Hoeven

Eén van de auteurs op de Astroblogs – André van der Hoeven – is een inmiddels wereldwijd bekende amateur-astrofotograaf, die niet alleen fantastische astrofoto’s weet te maken en te bewerken, maar die daar ook menig website of blog mee weet te bereiken, zoals NASA’s Astrofoto van de Dag, én prijzen mee weet te winnen! Onlangs werd bekend dat André deel mag nemen aan een door de NASA georganiseerde tentoonstelling, genaamd ‘A human adventure’, welke vanaf 13 juni 2013 minimaal zes maanden lang te bezichtigen zal zijn in de Jaarbeurs in Utrecht. Naar verwachting zullen daar meer dan 250.000 bezoekers op af komen! Een fantastisch aanbod uiteraard, waar André graag aan wil mee doen. Hij heeft het plan opgevat om van zijn mooiste en bekendste astrofoto’s 15 doeken op canvas te maken, welke in grootte zullen variëren van 1 bij 1 meter tot 2 bij 1 meter. Hieronder een impressie van zo’n canvas, van IC 1805, de Hartnevel, waarover André in oktober vorig jaar nog een blog heeft geschreven. Hij heeft de tentoonstelling van zijn foto’s Shoot the Sky genoemd en om de kosten van de productie van de canvassen te financieren is hij een zogenaamd Crowdfunding project begonnen, waarbij iedereen middels een bijdrage mee kan doen. En dat kan op héél eenvoudige wijze, door onderstaande site te bezoeken en dan naar eigen keuze een bepaald bedrag te geven!

Shoot the Sky

Credit: André v.d. Hoeven

Jullie begrijpen dat ik dit project van harte ondersteun en dat ik iedereen oproep om middels een duit in het zakje – niet alleen spreekwoordelijk – André’s astrofoto’s pronkstuk te laten zijn van de NASA-tentoonstelling. Om een overzicht van de prachtige astrofoto’s te krijgen, die André in 2012 maakte, moet je de video hieronder bekijken.

Tenslotte kan je ook alles over astrofotografie lezen in dit door André van der Hoeven geschreven boek! Bron: Astro-photo.

Dwergstelsels blijken in een schijf om het Andromedastelsel te roteren

Geplaatst op door Arie Nouwen
Beantwoorden

M31 en omringende dwergstelsels. Credit: Keck Observatory

Gebruikmakend van de grote telescopen van het Canada-France-Hawaii en W. M. Keck Observatorium op de top van de berg Mauna Kea op Hawaï hebben sterrenkundigen ontdekt dat ongeveer de helft van de kleine dwergstelsels van het Andromedastelsel (M31) daar in één en hetzelfde vlak omheen draaien. In het kader van de Pan-Andromeda Archaeological Survey (PAndAS) keek men naar het Andromedastelsel en z’n omringende dwergstelsels en dertig daarvan bleken zich te bevinden in een denkbeeldige schijf die ruim een miljoen lichtjaar breed en slechts 45.000 lichtjaar dik is. De dwergstelsels hebben ook allemaal dezelfde omloopbaan om het Andromedastelsel en wat dat betreft lijken ze net op de planeten van het zonnestelsel, die allemaal in dezelfde richting en in één plat vlak om de zon draaien. En da’s meteen het raadsel van deze waarneming, want sterrenkundigen gingen er altijd van uit dat dwergstelsels kris kras om het grote centrale sterrenstelsel roteren, zoals ook verondersteld wordt bij de dwergstelsels die om de Melkweg draaien. Maar voor een groot deel is dat kennelijk niet het geval. De kans dat de waargenomen bewegingen van de dwergstelsels op toeval berust is verwaarloosbaar klein, 99,998%.  Sterrenkundigen moeten dus weer aan de slag om dit soort bewegingen te laten overeenstemmen met de modellen. Vandaag verscheen in het vakblad Nature een artikel over deze opmerkelijke waarneming. Bron: Keck Observatory.

Totale massa van het Melkwegstelsel berekend: 850 miljard zonmassa

Geplaatst op door Arie Nouwen
3

Bovenaanzicht van de Melkweg en de plaats van de zon daarin.  credit: NASA/JPL-Caltech/R. Hurt

Door in infrarood licht te kijken naar de beweging van 3365 sterren tussen de zon en het centrum van de Melkweg is een groep sterrenkundigen er in geslaagd om de totale massa van het Melkwegstelsel te bepalen: die blijkt 850 miljard zonmassa te zijn, waarvan het grootste gedeelte zich bevindt in de halo van donkere materie, die de Melkweg omgeeft. Binnen de Lokale Groep van sterrenstelsels is de Melkweg met deze massa de tweede in grootte, na het Andromedastelsel (M31), dat ongeveer 1,4 biljoen zonmassa zwaar is. De snelheid van de zon om het centrum van de Melkweg blijkt 242 (+10 / -3) km per seconde te zijn. Door de snelheid van de sterren tussen de zon en het Melkwegcentrum te meten kan men een zogenaamde rotatiecurve opstellen, een grafiek waarin je de snelheid van de sterren ten opzichte van de afstand tot het centrum van de Melkweg ziet. Vervolgens kan je met de beroemde Derde Wet van Kepler de massa uitrekenen. Uit de studie komt overigens ook naar voren dat sterren in de omgeving van de zon met een andere snelheid rond het centrum van de Melkweg draaien dan de zon zelf: 218 (+/- 6) km/sec, 26 km/sec lager dan de snelheid van de zon. Hoe dat komt is onbekend, maar het sluit wel aan bij eerdere metingen. Dit alles is gedaan in het kader van het Apache Point Observatory Galactic Evolution Experiment (APOGEE). Hier het wetenschappelijke artikel over de metingen. Bron: Astrobites.