De oostkust van de Verenigde Staten is gisteravond opgeschrikt door een heldere vuurbal, die zelf in New York City de stadslichten compleet overstraalde. De vuurbal was zichtbaar van Florida tot New England en leidde tot veel activiteit op sociale media, zoals Twitter en Facebook.
De eerste meldingen kwamen binnen om 8 uur ’s avonds lokale tijd en een kwartier later had de American Meteor Society al 500 ooggetuigenverslagen verzameld. In Boston, New York en Washington werd Twitter overspoeld door meteoren-meldingen. Het object was niet alleen langs de kust zichtbaar: zelfs in Ohio zijn meldingen binnengekomen.
Vuurballen komen bijna dagelijks voor en worden meestal veroorzaakt door kleine ruimtestenen (ter grootte van een basketbal) die in de dampkring uiteenvallen. Op 15 februari ontplofte een meteoor ter grootte van een bus boven de Russische stad Tsjeljabinsk, waardoor veel schade is veroorzaakt en 1500 mensen gewond zijn geraakt. Een dergelijke gebeurtenis is (gelukkig) bijzonder zeldzaam.
Astronomen van de universiteit van Colorado in Boulder hebben aanwijzingen gevonden dat de intense straling van quasars het rijkelijk aanwezige heliumgas in het heelal elf miljard jaar geleden begonnen te verhitten. Hierdoor zou de vorming van kleine sterrenstelsels in de kiem zijn gesmoord.
Een quasar is de heldere kern van een actief sterrenstelsel. De astronomen hebben met behulp van de Hubble-ruimtetelescoop gekeken naar de quasar HS1700+6416, die zich op een afstand van elf miljard lichtjaar van de aarde bevindt. Het gas waar het licht van de quasar doorheen is gegaan, heeft ‘vingerafdrukken’ in het quasarspectrum achtergelaten, die informatie geven over de toestand waarin dat gas verkeerde.
Uit het onderzoek blijkt dat de straling van de quasar en zijn naburige soortgenoten elektronen van de heliumatomen heeft losgeslagen. Door dit zogeheten ionisatieproces werd het gas verhit tot temperaturen van 10.000 tot 20.000 graden Celsius, wat de samentrekking van gaswolken tot nieuwe generaties van sterren hinderde.
Verder laten de waarnemingen zien dat dit proces later in de kosmische geschiedenis optrad dan tot nu toe werd aangenomen. De eerste sterrenstelsels ontstonden ongeveer 13,5 miljard jaar geleden, en gedacht werd dat quasars al binnen 1,5 miljard jaar heliumgas begonnen te ioniseren. Dat lijkt echter pas één á twee miljard later te zijn gebeurd. Bron: Nederlandse Onderzoekschool voor Astronomie.
WMAP-beeld van de kosmische achtergrondstraling. Credit: NASA
Het is een bekend feit dat het heelal veel meer baryonische materie bevat dan anti-baryonische materie. Dit fenomeen wordt baryonen-assymetrie genoemd. Baryonen zijn subatomaire deeltjes die zijn opgebouwd uit drie quarks – bijvoorbeeld protonen en neutronen. Baryonen vormen het belangrijkste onderdeel van de normale materie waar we vertrouwd mee zijn. Er is echter veel minder bekend over een mogelijke leptonen-asymmetrie, waarbij er een oneven hoeveelheid leptonen en anti-leptonen zijn. De beste voorbeelden van leptonen zijn elektronen en neutrino’s. Vooral neutrino’s zijn veel moeilijker te detecteren dan baryonen, doordat ze veel lichter zijn en veel minder energie bevatten.
Nu heeft een team van Duitse natuurkundigen aanwijzingen gevonden voor leptonen-asymmetrie. Gegevens die verkregen zijn uit de kosmische achtergrondstraling hebben namelijk uitgewezen dat het universum mogelijk meer anti-neutrino’s bevat dan gewone neutrino’s (anti-neutrino’s verschillen van gewone neutrino’s door hun tegenovergestelde chiraliteit, in plaats van hun tegenovergestelde lading). Sterker nog: de leptonen-asymmetrie zou veel groter kunnen zijn dan de baryonen-asymmetrie! Bovendien zou de totale hoeveelheid leptonen de totale hoeveelheid baryonen kunnen overtreffen.
Een “leptonisch universum” is een universum dat veel meer leptonen dan baryonen bevat. Een universum met veel meer anti-neutrino’s dan neutrino’s zou compleet onverwacht zijn. De betrokken natuurkundigen weten nog niet hoe het totaalplaatje hierdoor veranderd raakt, aangezien ze pas net begonnen zijn met het verkennen van dit idee.
Bewijs vinden voor leptonen-asymmetrie is geen eenvoudige opgave. Leptonen hebben bijvoorbeeld zo weinig energie, dat ze gemakkelijk verborgen kunnen blijven in de neutrino-achtergrond. Pogingen om ze te detecteren zullen dan op niets uitdraaien. Maar leptonen zijn wel waarneembaar in het vroege universum, aangezien ze van invloed zijn op nucleosynthese (de productie van atoomkernen vlak na de oerknal) en de kosmische achtergrondstraling (de straling dat is overgebleven van de de-ionisatie, zo’n 400.000 jaar na de oerknal).
Twee samen en drie generaties van materie. Leptonen, van links naar rechts: elektron-neutrino en elektron, muon-neutrino en muon, tau-neutrino en tau. Baryonen, van links naar rechts: up- en downquark, charm- en strangequark, top- en bottomquark. Credit: CMS/CERN
Leptonen zijn vooral van invloed op de productie van helium in het vroege universum. In een nieuwe studie hebben natuurkundigen gemeten hoeveel helium het vroege universum bevat heeft. Hierbij is gebruik gemaakt van kosmische achtergrond-gegevens die van drie bronnen afkomstig zijn: de Atacama Cosmology Telescope, de Southpole Telescope en het WMAP-team. Door de resultaten te vergelijken met helium-metingen uit het lokale universum, kan meer verteld worden over een mogelijke leptonen-sasymmetrie.
De gegevens indiceren dat we mogelijk in een universum leven dat meer anti-neutrino’s dan neutrino’s bevat. Dit zou gevolgen kunnen hebben voor onze kennis van het vroege universum. Daarnaast zou het overschot aan anti-neutrino’s mogelijk kunnen leiden tot een versnellende uitdijing van het universum. De gegevens sluiten een standaard nucleosynthese echter niet uit.
Als de leptonen-asymmetrie echter bevestigd zou worden, dan kan de standaard nucleosynthese de prullenbak in. Er is dan een nieuw model voor nucleosynthese vereist – dat zal echter niet radicaal verschillen van het standaardmodel. Het zou simpelweg plaats maken voor het nieuwe ingredient (anti-neutrino’s). De betrokken natuurkundigen hopen dat toekomstige waarnemingen van de kosmische achtergrondstraling kunnen leiden tot betere helium-metingen, waardoor de leptonen-asymmetrie verder getest kan worden. Bron: Physorg.
De Canadese astronaut Chris Hadfield – momenteel commandant van het internationale ruimtestation ISS – laat in de volgende korte video zien hoe je bij gewichtloosheid in de ruimte een heerlijke spinazie kan koken. Paar seconde werk en klaar is Kees eh… Chris.
Popeye zou d’r jaloers op zijn. 🙂 Eh… even wat anders: vandaag hebben we een verjaardagsfeestje hier in huize Adrianus, dus de rest van de dag van mijn kant even geen blogjes. Tot morgen. Bron: Space.com.
Gisteren werd op de 44e Lunar and Planetary Science Conference (LPSC 2013) in de Woodlands in Texas (VS) een presentatie gegeven door Anthony Irving en die ging over de meteoriet genaamd NWA 7325 – de naam komt van Noord-West Afrika, hierboven zie je ‘m (hier in megaversie). De vraag was of deze meteoriet afkomstig is van Mercurius, de binnenste planeet van ons zonnestelsel. Als NWA 7325 inderdaad van Mercurius afkomstig is, dan is ‘ie uniek, want zo’n meteoriet hebben we nooit eerder gevonden. En je snapt dat Irving van mening is dat NWA 7325 inderdaad van Mercurius afkomstig is. Van de maan en Mars hebben we al wel meteorieten gevonden, die allemaal ontstonden nadat een object op de maan of Mars insloeg en door de geringe zwaartekracht het puin van die inslag de ruimte in werd geslingerd en dat puin na miljoenen jaren als meteoriet op aarde insloeg. Bij Mercurius schijnt dat een stuk lastiger te zijn, want de planeet ligt veel verder weg van de aarde en is ook zeer dichtbij de zon gelegen. Een object als een planetoïde of komeet moet dan ook met een enorme vaart inslaan, wil het puin de binnenste regionen van het zonnestelsel verlaten en richting aarde vliegen. Maar Irving schat dat het best wel mee valt en dat het voor puin van Mercurius 23 keer lastiger is de aarde te bereiken dan voor puin van Mars. Van de Rode Planeet Mars zijn inmiddels zo’n 70 meteorieten op aarde gevonden, dus de rekensom leert al gauw dat je dan dus ongeveer drie meteorieten van Mercurius zou moeten hebben gevonden. En NWA 7325 is er dus eentje van. De beschrijving van de chemische samenstelling van deze steen laat ik maar even voor wat het is (zie de bron of die presentatie), maar interessant is natuurlijk het idee dat dit inderdaad een stuk steen is dat afkomstig is van de binnenste planeet van ons zonnestelsel. Wordt vast en zeker vervolgd. Eh… even iets anders: hoe zit het met meteorieten afkomstig van Venus? Ik heb daar eerlijk gezegd nooit van gehoord, maar gezien de dikte van de atmosfeer van Venus denk ik dat geen enkele inslag op die planeet – die qua omvang en massa op de aarde lijkt – er in slaagt om puin in de ruimte te krijgen. Bron: Planetary Society.
Yep, zeven blogs tussen nu en bijna zes jaar geleden over de beide Voyager sondes, die zich aan de rand van het zonnestelsel zouden bevinden of daar zelfs al overheen zouden gaan. Ik kom op dit lijstje omdat ik vandaag deze cartoon van XKCD zag:
In de polarisatie in de CMB zijn nog geen primordiale gravitatiegolven gedetecteerd. Credit: ESA/Planck Collaboration
De vraag die ons al een jaar of zeven bezig houdt en waar we vandaag na de bekendmaking van de resultaten van het Planck onderzoek aan de kosmische microgolf-achtergrondstraling (Engels afgekort: CMB) een antwoord op hoopten te krijgen luidt: “heeft de Planck sonde B-mode polarisatie – ook wel primordiale gravitatiegolven – ontdekt?” Klinkt allemaal erg cryptisch, maar het gaat om de vraag of de op 14 mei 2009 samen met de Herschel infraroodsatelliet gelanceerde Planck satelliet signalen heeft gevonden van gravitatiegolven die afkomstig zijn uit de oerknal, de knal die 13,8 miljard jaar geleden plaatsvond en waarmee het heelal ontstond.
Gravitatiegolven of zwaartekrachtsgolven zijn in 1916 door Albert Einstein voorspeld en het zijn rimpels in de ruimtetijd, die ontstaan door extreme gebeurtenissen zoals botsingen van zwarte gaten of nog extremer… het ontstaan van een heelal. Als Planck een signaal van primordiale gravitatiegolven in de CMB zou vinden zou dat uniek zijn, want dat zou betekenen dat voor het eerst een signaal gedetecteerd is dat ouder is dan 380.000 jaar na de oerknal. De CMB zelf dateert van zo’n 380.000 jaar na de oerknal, vanaf het moment dat de temperatuur van het heelal door de expansie genoeg afgekoeld was om atoomkernen te recombineren met elektronen en de fotonen in staat waren om vrij rond te vliegen – het moment van ‘het laatste oppervlak van de verstrooiing‘.
De B-mode polarisatie van die primordiale gravitiegolven zou ouder zijn en daarmee het allervroegste signaal dat de mens ooit van het ontstaan van het heelal heeft opgevangen. Vandaag werden de 29 wetenschappelijke artikelen bekend gemaakt, waarin de resultaten van de Planck missie uitgebreid beschreven staan en daarin ben ik even op zoek gegaan naar hetgeen gezegd wordt over die primordiale gravitatiegolven. Je snapt dat ik voor het lezen van al die artikelen wel een jaartje uit kan trekken, maar een snelle blik in artikel 1 (“overview of products and results“) heeft het volgende resultaat opgeleverd:
At the present stage of analysis, and with the data currently available, there are unexplained residuals in the survey-to-survey difference maps that are comparable to or larger than an expected B-mode signal. For these reasons, we are delaying the use of CMB polarization measurements from Planck from cosmological analysis until we have a ï¬Ârmer understanding and control of such systematic effects.
Kortom, op dit moment kan in de door Planck geproduceerde kaarten van de CMB nog geen signaal worden gevonden dat stijgt boven het signaal van de ruis. En dus moeten we nog even geduld hebben. Zucht…
credits; X-ray: NASA / CXC / CfA / M.Markevitch e.a. Lensing Map: NASA / STScI; ESO WFI; Magella n/ U.Arizona/ D.Clowe e.a. Optical: NASA / STScI; Magellan / U.Arizona / D.Clowe
Komende vrijdag 22 maart is er bij sterrenkundevereniging Christiaan Huygens in Papendrecht een lezing over vacuüm in de ruimte en op aarde, alledaagse toepassingen. De spreker is Theo Mulder. De Griekse filosofen Socrates, Plato, Archimedes en Aristoteles hielden zich voor het begin van onze jaartelling al met het begrip “Vacuüm” bezig. Aristoteles (382 – 322 v. Chr.) beweerde dat vacuüm niet bestaat en dat de natuur er een afschuw van heeft. Nadat dit beeld 20 eeuwen had stand gehouden en dank zij o.a. Copernicus, Galileï en Kepler de wetenschap op waarnemingen werd gestoeld, waren onder meer E. Torricelli, B. Pascal, O. von Guericke en R. Boyle de grondleggers van de huidige kennis over het vacuüm en de technieken om het te maken en te meten. De avond begint om 20:30 uur in het Streeknatuurcentrum Alblasserwaard. Lokatie: natuur- en vogelwacht, Matenaweg 1 op de grens van Papendrecht en Wijngaarden. Om 20:00 uur is de zaal open. Iedereen is van harte welkom! Voor de routebeschrijving zie http://www.verenigingchristiaanhuygens.nl/ons/routebeschrijving. Vereniging Christiaan Huygens heeft besloten om haar lezingen voortaan ook voor het publiek open te stellen. Iedere lezing zal in de pers worden aangekondigd. Niet-leden kunnen dan de lezing bijwonen voor €3,- p.p. Bron: Huygens.
De meest gedetailleerde kaart van de kosmische achtergrondstraling -de warmtestraling die vlak na de oerknal werd uitgezonden- die ooit gemaakt is, is vandaag voor het eerst in de openbaarheid getoond. De beelden konden verzameld worden dankzij de Planck-satelliet van de Europese ruimtevaartorganisatie ESA en tonen kenmerken die nieuwe inzichten geven in ons begrip van het universum. Het vandaag getoonde beeld is de eerste hemelfoto van wat het oudste licht van ons universum is. De gegevens waarop de afbeelding gebaseerd is, werd gedurende 15,5 maanden verzameld door de ruimtetelescoop Planck. Het licht werd gemaakt in het heelal toen het universum pas 380.000 jaar oud was. Het heelal zag er toen nog heel anders uit dan nu. Het bestond uit een hete, dikke “soep” met een warmte van zo’n 2700 graden Celsius. Die soep zat vol met op elkaar reagerende protonen, elektronen en fotonen. Toen de protonen en elektronen zich samenvoegden tot waterstofatomen kwam er licht vrij. Doordat het universum zich steeds verder uitbreidde, werd dat licht na verloop van tijd uitgerekt tot microgolven met een temperatuur van 2,7 graden Kelvin, net iets boven het absolute nulpunt.
De leeftijd van het heelal
Planck’s ‘abnormale’ beeld van het heelal. Credit: ESA and the Planck Collaboration
Deze zogenaamde ‘kosmische achtergrondstraling’ (cosmic microwave background, of CMB) kan gebruikt worden om de leeftijd van het heelal te achterhalen. De straling laat kleine temperatuurfluctuaties zien die overeenkomen met gebieden die lang geleden een net wat andere dichtheid hadden dan de omringende ruimte. Die gebieden vertegenwoordigen de zaadjes van wat uiteindelijk de sterren en melkwegstelsels zijn geworden. Volgens het standaard kosmologiemodel -het model dat in grote lijnen uitlegt hoe het heelal zich van de oerknal tot nu heeft ontwikkeld- zijn die kleine fluctuaties meteen na de oerknal ontstaan waarna ze zich dankzij het steeds verder uitweiden van het universum na verloop van tijd uitstrekten over astronomisch grote gebieden. De in 2009 gelanceerde ruimtetelescoop Planck werd speciaal ontwikkeld om deze fluctuaties in kaart te brengen. Door de aard en spreiding van de zaadjes van het universum te analyseren, kunnen wetenschappers de samenstelling en evolutie van het universum bepalen, van de geboorte van het heelal tot aan vandaag. Op basis van de gegevens blijkt dat het heelal iets ouder is dan men eerst dacht, namelijk 13,8 miljard jaar i.p.v. 13,7 miljard jaar.
Eigenaardige eigenschappen
Asymmetrie en koude plekken. Credit: ESA and the Planck Collaboration
In grote lijnen kan gesteld worden dat de uit Planck’s kaart van de kosmische achtergrondstraling gewonnen informatie de huidige opvattingen over het ontstaan van het heelal onderschrijft. Toch brengt de kaart van Planck ook een aantal eigenaardige en niet eerder uitgelegde eigenschappen van het heelal in beeld. Om te begrijpen wat die eigenaardigheden precies betekenen, is er meer natuurkundig onderzoek nodig. “De uitzonderlijke kwaliteit van Planck’s portret van het jonge universum stelt ons in staat om het fundament van ons heelal bloot te leggen. Daardoor zien we dat onze blauwdruk van de kosmos nog lang niet compleet is. Deze ontdekkingen werden mogelijk gemaakt dankzij unieke technologie die speciaal met dat doel ontwikkeld werd door de Europese industrie”, aldus Jean-Jacques Dordain, ESA’s directeur-generaal. “Vanaf het moment dat de eerste hemelfoto van Planck in 2010 vrijgegeven werd, zijn we voorzichtig begonnen met het extraheren en analyseren van alle ruis die zich tussen ons en het oudste licht in het heelal bevindt. Daardoor hebben we uiteindelijk de kosmische achtergrondstraling tevoorschijn kunnen brengen, gedetailleerder dan ooit”, voegt George Efstathiou van de Britse Universiteit van Cambridge toe.
Asymmetrie
Planck’s ‘kosmische recept’. Credit: ESA and the Planck Collaboration
Een van de meest verrassende vondsten van de Planck-missie is dat de fluctuaties in de temperatuur van de kosmische achtergrondstraling over grote hoeken aan de hemel niet overeenkomen met de temperaturen die zoals we die kennen in ons huidige beeld van het universum. Het signaal is zwakker dan verwacht. Een andere vondst is een asymmetrie in de gemiddelde temperaturen tussen de tegenovergestelde halfronden van de hemelbol. Dit staak haaks op de gedachte dat het universum er in grote lijnen hetzelfde uitziet in alle richtingen waar je kijkt. Verder werd nog ontdekt dat een koude plek in de ruimte een stuk groter is dan tot nu toe werd aangenomen. Naar het bestaan van de asymmetrie en de koude plek werd eerder al gehint door Planck’s voorloper, NASA’s WMAP-satelliet. Deze bevindingen werden toen echter grotendeels genegeerd vanwege aanhoudende twijfel over de oorsprong ervan. “Het feit dat Planck deze onregelmatigheden nu zo duidelijk in kaart heeft gebracht neemt al deze twijfel weg; er kan niet langer beweerd worden dat het meetfouten zijn. De onregelmatigheden zijn echt en we moeten op zoek naar een geloofwaardige verklaring ervoor”, aldus Paolo Natoli van de Italiaanse Universiteit van Ferrara. “Stel je voor dat je de fundering van een huis inspecteert en erachter komt dat sommige delen ervan verzwakt zijn. Je weet niet of die zwakheden er uiteindelijk voor zullen zorgen dat het huis om gaat vallen, maar je gaat waarschijnlijk wel op zoek naar een snelle manier om de fundering te verstevigen”, verduidelijkt Faná§ois Bouchet van het Institut d’Astrophysique de Paris. Dankzij de gevonden afwijkingen lijkt het erop dat het universum er niet in alle richtingen hetzelfde uitziet. Als dat waar is, dan betekent dat dat de lichtstralen van de kosmische achtergrondstraling een ingewikkeldere route door het heelal hebben afgelegd dan tot nu toe wordt aangenomen. Dat zou een aantal van de ongewone patronen die vandaag getoond zijn kunnen verklaren. “Ons ultieme doel is dat we een nieuw model kunnen bouwen dat de afwijkingen kan voorspellen en ze aan elkaar kan linken. Maar dit zijn nog maar de eerste stappen; tot nu toe weten we niet of dat mogelijk is en wat voor natuurkunde daarbij komt kijken”, aldus professor Efstathiou.
Vergelijking tussen de resolutie van de COBE, WMAP en Planck-sondes aan de CMB. Credit: ESA/NASA and the Planck Collaboration
Naast de hierboven genoemde afwijkingen geeft de door Planck verzamelde data een uitzonderlijk goed beeld van de samenstelling van het universum, waardoor wetenschappers de ingrediënten waaruit ons heelal is opgebouwd kunnen herdefiniëren. Zo bestaat het heelal voor slechts 4,9 procent uit normale materie. Donkere materie, dat tot nu toe alleen indirect waargenomen is dankzij de invloed van zwaartekracht, is daarnaast goed voor 26,8 procent van de totale massa van het heelal. Dat is bijna eenvijfde keer zoveel als bij vorige schattingen. Omgekeerd lijkt er van donkere energie -een mysterieuze kracht waarvan gedacht wordt dat hij verantwoordelijk is voor versneld uitzetten van het universum- weer een stuk minder te zijn dan gedacht werd. Ten slotte blijkt uit de data van Planck ook dat het universum met een snelheid van 67,15 km/s/Mpc uitdijt. Volgens de nieuwe data zou het universum daardoor niet 13,7, maar 13,82 miljard jaar oud zijn.
“Dankzij de gegevens van Planck hebben we nu de meest accurate en gedetailleerde kaart van de kosmische achtergrondstraling die ooit gemaakt is. Daardoor kunnen we een nieuw beeld van het universum schetsen. Dat beeld rekt de grenzen van ons begrip van de huidige kosmologische theorieën op”, weet Jan Tauber, projectwetenschapper bij ESA’s Planck-missie. “We zien een bijna perfecte afspiegeling van het standaardmodel van de kosmologie, maar met een aantal intrigerende kenmerken die ons dwingen om een aantal van onze veronderstellingen nog eens goed te overdenken. Dit is het begin van een nieuwe reis en we verwachten dat onze voortdurende analyse van de Planck-data zullen helpen om nieuw licht op dit raadsel te schijnen.”
