Maandelijks archief: september 2013

Planetaire nevels vertonen bizarre voorkeursrichting

Geplaatst op door Olaf van Kooten
Beantwoorden
NGC 6537

De bipolaire planetaire nevel NGC 6537. Credit:ESO

Astronomen hebben, met behulp van de New Technology Telescope en de Hubble-ruimtetelescoop, meer dan honderd planetaire nevels in de centrale verdikking (de “bulge”) van onze Melkweg onderzocht. Daarbij hebben zij ontdekt dat de vlindervormige leden van deze kosmische familie een raadselachtige voorkeursrichting vertonen – een verrassend resultaat, gezien hun uiteenlopende voorgeschiedenis en eigenschappen.In het laatste levensstadium van een zonachtige ster worden de buitenlagen de ruimte in geblazen. Hierbij ontstaat een prachtig object dat allerlei vormen kan aannemen: een planetaire nevel. Eén bepaalde klasse van deze objecten, de zogeheten bipolaire planetaire nevels, vertoont een opvallende zandloper- of vlindervorm.Deze nevels zijn ver van elkaar ontstaan en laten duidelijke onderlinge verschillen zien. Zowel de nevels als de sterren die hen hebben gevormd, hebben nooit in contact gestaan met andere planetaire nevels. Toch vertonen deze nevels een verrassend overeenkomst: ze vertonen dezelfde ruimtelijke oriëntatie.

Bipolaire planetaire nevel Hubble 12. Credit:NASA, ESA

Dit is een verrassende en, als zij overeind blijft, zeer belangrijke ontdekking. In veel gevallen lijkt de lange as van deze spookachtige vlinders evenwijdig te zijn aan het vlak van onze Melkweg. Door opnamen van Hubble en van de NTT te gebruiken hebben de onderzoekers een goed beeld van deze objecten kunnen krijgen, en deze heel gedetailleerd kunnen onderzoeken. [1]De ‘lange as’ van een bipolaire planetaire nevel doorsnijdt de vleugels van de vlinder; de ‘korte as’ doorsnijdt het lijf.De astronomen hebben gekeken naar 130 planetaire nevels in de bulge van de Melkweg. Ze ontdekten drie verschillende soorten [2]De vormen van de planetaire nevels werden in drie klassen ingedeeld: elliptische, met of zonder gerichte inwendige structuur, en bipolaire. en namen hun uiterlijke kenmerken onder de loep. Terwijl twee van deze populaties, zoals verwacht, volkomen willekeurige oriëntaties vertoonden, hebben de onderzoekers ontdekt dat de derde soort – de bipolaire nevels – een verrassende voorkeur voor een bepaalde oriëntatie lieten zien.Aangenomen wordt dat planetaire nevels hun vorm te danken hebben aan de rotatie van het stersysteem waaruit zij ontstaan. Deze is afhankelijk van de eigenschappen van het systeem: als de ster bijvoorbeeld deel uitmaakt van een dubbelster of als er planeten om de ster cirkelen, kan dat grote gevolgen hebben voor de vorm van de uitgestoten gasbel. Bipolaire nevels vertonen de meest extreme vormen, die waarschijnlijk zijn veroorzaakt door jets (bundels) van weggeblazen materie die loodrecht op de omloopbaan van het dubbelstersysteem staan.

Galerij van bipolaire nevels. Credit:ESO

De voorkeursrichting die bij de bipolaire nevels is waargenomen, wijst erop dat er iets vreemds aan de hand is met de stersystemen in de bulge. Om de waargenomen voorkeursrichting te kunnen vertonen, zouden de stersystemen die deze nevels hebben gevormd moeten roteren in een richting die haaks staat op de interstellaire wolken waaruit zij zijn ontstaan, wat heel merkwaardig is.Hoewel de vormen van deze nevels grotendeels worden bepaald door de eigenschappen van de sterren waaruit ze zijn voortgekomen, wijst deze nieuwe ontdekking erop dat er nóg een factor in het spel moet zijn. Het lijkt erop dat de bulge, die als geheel om het galactische centrum roteert, met zijn magnetische veld een grotere invloed uitoefent op onze Melkweg dan tot nu toe werd gedacht. De onderzoekers suggereren dat het ordelijke gedrag van de planetaire nevels kan zijn veroorzaakt door de aanwezigheid van sterke magnetische velden ten tijde van het ontstaan van de bulge.Omdat nabijere nevels van dit type geen voorkeursrichting vertonen, zouden deze magnetische velden vele malen sterker moeten zijn geweest dan ze nu in onze omgeving zijn [3]Over de oorsprong en de eigenschappen van de magnetische velden die in het Melkwegstelsel aanwezig waren toen dat nog jong was, is heel weinig bekend. Het is dus onduidelijk of ze in de loop van de … Continue reading. Bron: European Southern Observatory.

References[+]

References
↑1 De ‘lange as’ van een bipolaire planetaire nevel doorsnijdt de vleugels van de vlinder; de ‘korte as’ doorsnijdt het lijf.
↑2 De vormen van de planetaire nevels werden in drie klassen ingedeeld: elliptische, met of zonder gerichte inwendige structuur, en bipolaire.
↑3 Over de oorsprong en de eigenschappen van de magnetische velden die in het Melkwegstelsel aanwezig waren toen dat nog jong was, is heel weinig bekend. Het is dus onduidelijk of ze in de loop van de tijd sterker of zwakker zijn geworden.

Explosieve Saturnusstorm bracht materiaal uit grote diepte omhoog

Geplaatst op door Olaf van Kooten
Beantwoorden

Credit: NASA/JPL-Caltech/SSI/Univ. of Arizona/Univ. of Wisconsin

De monsterstorm die in 2011 het noordelijk halfrond van Saturnus teisterde, is krachtig genoeg geweest om ijskristallen uit diepere atmosfeerlagen omhoog te “woelen”. Deze ijskristallen zijn gedetecteerd door de Cassini-ruimtesonde en het is voor het eerst dat waterijs is waargenomen op de ringplaneet.

Monsterstormen komen iedere 30 jaar voor op het noordelijk halfrond van Saturnus. De eerste hint van de meest recente storm werd verzameld door Cassini, die eind 2010 opmerkelijke radio- en plasmagolven had waargenomen. Niet lang daarna barste de storm in alle hevigheid los, en kon het zelfs door amateur-astronomen waargenomen. De storm bleef groeien, totdat het een lengte van bijna 300.000 kilometer had bereikt – even lang als de afstand tussen de aarde en de maan!

De spectrometer van Cassini heeft toen bewijs verzameld dat de wolkentoppen van de superstorm uit drie componenten bestaan hebben: waterijs, ammoniakijs en een onbekende derde substantie (vermoedelijk ammonium-hydrosulfide). Dit is opmerkelijk: ijskristallen ontstaan op Saturnus op veel grotere diepte, minstens 150 kilometer onder het wolkendek. De superstorm was krachtig genoeg om deze kristallen omhoog te brengen.

Het blijkt dat de dynamiek van deze storm vergelijkbaar is met dat van de veel kleinere convectieve stormen op aarde, waarbij lucht en waterdamp hoog in de atmosfeer wordt geblazen, hetgeen resulteert in de omvangrijke torenwolken van onweersbuien. De wolken in de Saturnusstorm zijn van dit type, maar dan 10 tot 20 keer hoger en veel breder. Ze zijn ook veel gewelddadiger dan aardse stormen, waarbij verticale winden van meer dan 500 kilometer per uur kunnen plaatsvinden.

Bron: NASA

Morgen (5 september) tweede Nationale iSPEX-meetdag

Geplaatst op door Olaf van Kooten
Beantwoorden

Credit: iSPEX/Cabauw.

Morgen (donderdag 5 september) vindt de tweede Nationale iSPEX-meetdag plaats. De succesvolle eerste meetdag op 8 juli, leverde bijna 6000 metingen op van deelnemers die met behulp van het iSPEX-opzetstukje op hun smartphone-camera opnamen maakten van de blauwe lucht en het fijnstof daarin. De dag erna kwamen nog eens enkele duizenden metingen binnen.

Omdat de eerste meetdag in de zomervakantie viel, en zowel scholen als sommige vakantiegangers niet konden deelnemen, besloot het team een tweede meetdag te organiseren. Morgen wordt een dag met een blauwe lucht en gunstige omstandigheden voor het doen van fijnstofmetingen. “Maar het is sowieso interessant om op zoveel mogelijk dagen gedurende het jaar te meten”, zegt iSPEX-teamleider Frans Snik. “Zo krijgen we een idee van de effecten van wisselende omstandigheden op de iSPEX-metingen. Het is goed mogelijk dat we in de toekomst de deelnemers vaker een verzoek zullen doen metingen te verrichten. Overigens zijn alle ingezonden metingen welkom.”

De analyse van de – voor het overgrote deel bruikbare – gegevens van de eerste meetdag is in volle gang. Volgens Snik kan er veel informatie worden gehaald uit de tot nu toe verzamelde data, “maar het zou geweldig zijn om die uit te breiden met een dag met heel andere omstandigheden. Dus we vragen iedereen donderdag weer te meten! De eerste resultaten hopen we binnen enkele maanden gereed te hebben voor publicatie, maar daarna zullen nog meer analyses volgen.”

De deelnemers die zich voor het citizen scienceproject hebben aangemeld, krijgen vandaag een e-mail en een push-bericht via de app. Om de metingen binnen één gebied goed te kunnen vergelijken, wordt de deelnemers gevraagd in ieder geval ’s ochtend en ’s middags een meting te doen volgens deze instructie. Vaker meten mag ook! Tijdens de meetdag op 5 september zijn de publieksmetingen hier live te volgen.Het primaire doel van het iSPEX-experiment is om te onderzoeken hoe nauwkeurig de massale iSPEX-metingen zijn, en welke aanvullende informatie over fijnstof ze opleveren. Om die reden is een groot aantal metingen op één dag vereist, naast de inzet van professionele apparatuur.Resultaten van eerste meetdag:

Bron: Nederlandse Onderzoekschool voor Astronomie.

In replay: de lancering van de Ariane 5 met twee communicatiesatellieten

Geplaatst op door Arie Nouwen
6

Credit: ESA/ArianeSpace

Het is al bijna een week geleden gebeurd en kennelijk is het een tikkeltje ongemerkt aan ons voorbij gegaan: de lancering met behulp van de Europese Ariane 5 raket van de twee communicatiesatellieten Eutelsat 25B/Es’hail 1 en GSAT-7. Bij elkaar een vrachtje van 8.950 kg, dat met succes in een geostationaire baan is gebracht. De lancering van missie VA215 vond op 29 augustus j.l. plaats om 22:30 uur Nederlandse tijd, de vierde lancering van een Ariane 5 raket dit jaar, de 57e succesvolle lancering sinds december 2002. Hier de replay van de lancering. Trois Deux Une Top! 

Bron: Nine Planets.

Quantummechanica en Einstein eindelijk verenigd?

Geplaatst op door Olaf van Kooten
4

Credit: T. Thiemann (FAU Erlangen), Albert Einstein Institute, Milde Marketing Wissenschaftskommunikation, exozet effects

De moderne natuurkunde kan niet beschrijven wat tijdens de oerknal is gebeurd. Zowel de kwantumtheorie als de relativiteitstheorie verliezen hun geldigheid bij deze oneindig dichte en hete oerstaat van het universum. Slechts een allesomvattende theorie van kwantumzwaartekracht (die beide pilaren der natuurkunde met elkaar kan verenigen) zal ons inzichten kunnen verschaffen in het begin van het heelal.Wetenschappers van vooraanstaande instituten uit Duitsland en Canada hebben een belangrijke ontdekking gedaan, dat ons kan helpen om een geldige theorie van kwantumzwaartekracht te formuleren. Volgens hen bestaat het heelal uit kleine “bouwstenen”. Ze hebben deze bouwstenen gebruikt als startpunt, om uiteindelijk te arriveren bij één van de meest fundamentele wiskundige vergelijkingen in de kosmologie: de Friedmann-vergelijking, die het universum omschrijft. Dit laat zien dat kwantummechanica en relativiteit werkelijk met elkaar verenigd kunnen worden.De twee grote theorieën van de natuurkunde hebben een eeuw lang naast elkaar bestaan, maar zijn onverenigbaar. De relativiteitstheorie van Einstein beschrijft de zwaartekracht en dus het heelal op grote schaal, terwijl kwantummechanica het heelal op de kleinste schaal beschrijft, de wereld van de atomen en elementaire deeltjes. Beide theorieën werken uitstekend in hun eigen vakgebied, maar ze brokkelen af in bepaalde extreme gebieden, zoals op extreem korte afstanden (de zogenaamde Planckschaal). Ruimte en tijd hebben dus geen betekenis in zwarte gaten, of (belangrijker) tijdens de oerknal.Daniele Oriti van het Albert Einstein Instituut gebruikt een vloeistof om deze situatie te omschrijven. “We kunnen het gedrag van stromend water omschrijven met de klassieke theorie van de hydrodynamica. Maar als we “inzoomen” op een steeds kleinere schaal, totdat we uiteindelijk bij individuele atomen aankomen, dan verliest deze theorie z’n geldigheid. Op dat moment hebben we kwantummechanica nodig”. Net als een vloeistof uit atomen bestaat, zo denkt Oriti dat de ruimte uit kleine cellen of “ruimteatomen” bestaat – een nieuwe theorie is nodig om deze te beschrijven: kwantumzwaartekracht.

De ruimte is opgebroken in elementaire cellen

In Einstein’s relativiteitstheorie vormt de ruimte een continuüm. Oriti breekt deze ruimte op in kleine elementaire cellen en past hier vervolgens de kwantummechanica op toe – hierdoor kan de kwantumtheorie toegepast worden op de ruimte én op de relativiteitstheorie die de ruimte omschrijft. Dit is het idee van unificatie.Een fundamenteel probleem bij alle pogingen om tot een theorie van kwantumzwaartekracht te komen, is het overbruggen van het enorme verschil in schaal tussen ruimteatomen en de dimensies van het universum. Dit is nu precies het punt waar Oriti (en kornuiten) in geslaagd zijn. Hun aanpak is gebaseerd op de zogenaamde groepveldtheorie. Deze theorie is nauw verwant aan de lus-kwantumzwaartekracht die eerder beschouwd werd als veelbelovende unificatietheorie.De taak is nu om te beschrijven hoe de ruimte van het universum zich kan ontwikkelen vanuit de elementaire cellen. Om terug te komen op het idee van vloeistoffen: hoe kan de hydrodynamica van stromend water afgeleid worden vanuit een theorie van atomen?Deze extreem veeleisende wiskundige uitdaging heeft recent tot een onverwacht succes geleid. “Onder bepaalde aannames kan de ruimte gecreëerd worden vanuit deze bouwstenen, om vervolgens te evolueren tot een uitdijend universum”, zo vertelt Oriti. “Voor de eerste keer zijn we in staat geweest om de Friedmann-vergelijking direct af te leiden vanuit onze allesomvattende theorie van de structuur van het heelal”.De Friedmann-vergelijking is een fundamentele vergelijking die het uitdijen van het heelal omschrijft. De vergelijking is in de jaren ’20 van de vorige eeuw ontwikkeld door de Russische wiskundige Alexander Friedmann, op basis van de algemene relativiteitstheorie. De wetenschappers uit het team van Oriti zijn dus geslaagd in het slaan van een brug tussen de microwereld en de macrowereld, oftewel in het overbruggen van de kwantummechanica en de relativiteit. Ze hebben aangetoond dat de ruimte tevoorschijn kan komen vanuit een condensaat van elementaire cellen en zich vervolgens kan ontwikkelen tot een heelal zoals het onze.

Kwantumzwaartekracht kan nu vragen over de oerknal beantwoorden

Naar eigen zeggen bevinden Oriti en collega’s zich aan het begin van een moeilijke maar veelbelovende reis. Hun huidige oplossing is alleen geldig voor een homogeen universum, maar ons echte universum is veel complexer. We leven immers in een niet-homogeen universum, gevuld met planeten, sterren en sterrenstelsels. De natuurkundigen zijn druk bezig om deze een plaats te geven in hun theorie.Ze hebben bovendien een nogal groot einddoel gepland. Aan de ene kant willen ze onderzoeken of het mogelijk is om de ruimte TIJDENS de oerknal te omschrijven. Enkele jaren geleden hebben natuurkundigen aanwijzingen gevonden (aan de hand van een versimpelde versie van lus-kwantumzwaartekracht) dat ruimte en tijd wellicht herleid kunnen worden tot het begin van de oerknal, en misschien zelfs daarvoor. Oriti en collega’s proberen dit resultaat nu met hun theorie te bevestigen of te verbeteren. Daarnaast hopen ze een verklaring te vinden voor de inflationaire expansie van het universum vlak na de oerknal, evenals de aard van de mysterieuze donkere energie waardoor het universum steeds sneller aan het uitdijen is. Oriti’s collega Lorenzo Sindoni voegt daarom het volgende toe: “We kunnen de evolutie van het heelal pas begrijpen wanneer we een theorie van kwantumzwaartekracht hebben”. Ze zijn hierbij in goed gezelschap: Einstein en z’n opvolgers hebben hier bijna een eeuw naar gezocht. Bron: Max Planck Gesellschaft .

ALMA brengt atomaire koolstofwolken bij planetaire nevel in beeld

Geplaatst op door Arie Nouwen
4

Credit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), NASA/ESA Hubble Space Telescope

De Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) in Noord-Chili heeft onlangs met z’n Band 8 ontvanger – gebouwd door het National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ) – voor het eerst een zeer gedetailleerde foto gemaakt en wel van de planetaire nevel NGC 6308. ALMA moet uiteindelijk met 10 ontvangers werken, maar die zijn nog niet allemaal in gebruik. De Band 8 ontvanger, waarmee submillimeter-straling met een frequentie van 385 tot 500 GHz wordt gemeten, is wel in gebruik en daarmee kan men uitstekend de emissie van atomen en moleculen meten, zoals van atomaire koolstof, dat uitzendt bij 492 GHz. De hoeveelheid daarvan is maar 1/3000e van dat van waterstof, maar het is toch het op drie na meest aanwezige element in het heelal. Het komt in drie vormen voor:

  • als plasma: 0,01 koolstofatomen per 1 cm³, temperatuur: een paar miljoen graden Celsius.
  • atomair: 10 atomen per 1 cm³, temperatuur: -160 °C.
  • moleculair: 10.000 atomen per 1 cm³, temperatuur: – 260 °C

Dichte wolken met atomaire koolstof kunnen samenklitten tot moleculaire wolken en daaruit kunnen weer sterren ontstaan. Omgekeerd kunnen de moleculaire wolken weer uiteenvallen tot atomaire wolken als ze beschenen worden met ultraviolet licht, van bijvoorbeeld jonge, hete sterren. Koolstof is een belangrijk element, omdat heel veel complexe moleculen ontstaan dankzij chemische reacties met koolstof. Op de foto zie je met geel de gebieden in NGC 6308 waar atomaire koolstof voorkomt, de linkerfoto van dezelfde nevel is gemaakt met de Hubble telescoop.

Credit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO).

De schotelantennes van de ALMA-array, vierenvijftig met een middellijn van 12 meter en twaalf van 7 meter, werken door middel van de interferometrie samen als één telescoop. Elke antenne verzamelt straling die uit de ruimte komt en focusseert deze op een ontvanger. Voor de foto van NGC 6308 werden vijf 7-meter antennes gebruikt, die samen een ruimtelijke resolutie van slechts 3,5 boogseconde wisten te bereiken – eerdere waarnemingen bij 500 GHZ met andere instrumenten kwamen niet verder dan 15″. Als de Band 8 ontvangers in alle schotels van ALMA geïnstalleerd is zal de ruimtelijke resolutie nog eens 400 keer beter worden. Bron: ScienceDaily.

Eerste set waarneemgegevens röntgensatelliet NuSTAR gepubliceerd

Geplaatst op door Arie Nouwen
Beantwoorden

credit:NASA/JPL-Caltech

De eerste set van waarneemgegevens van röntgenobjecten aan de hemel, verzameld door NASA’s Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR), is op 29 augustus j.l. gepubliceerd. De gegevens werden in de periode juli-augustus 2012 vergaard, kort na de lancering van de NuSTAR, en het laat onder andere de röntgenstraling van zwarte gaten zien, zowel exemplaren dichtbij in onze eigen Melkweg als verder weg in andere sterrenstelsels. Er zullen nog meer rondes volgen, waarin gegevens bekend worden gemaakt. Geïnteresseerd in de gegevens? Dan kan je hier terecht:

De lange mast van de NuSTAR – zichtbaar op de afbeelding hierboven – is nodig omdat deze röntgensatelliet gebruikt maakt van de techniek van de zogenaamde Wolter Telescoop, genoemd naar de Duitse natuurkundige die de techniek erachter bedacht heeft. De brandpuntsafstand van de telescoop bedraagt 10,15 meter. Bron: ScienceDaily.

Supernova gevolgd door quark-nova verklaart supernova met ‘dubbele bult’

Geplaatst op door Arie Nouwen
Beantwoorden

Credit: Nathan Smith, Jon Mauerhan, Jose Prieto.

Afgelopen jaren hebben sterrenkundigen twee supernovae waargenomen die een andere lichtcurve lieten zien dan andere supernovae: de lichtcurve van SN 2009ip en SN 2010mc vertoonde niet één maximum in de lichtkracht, maar twee. Bij beiden werd het eerste maximum gevolgd door een tweede maximum, dat zelfs nog hoger was dan het eerste maximum – supernovae met een ‘dubbele bult’. De sterrenkundige Rachid Ouyed (Universiteit van Calgary in Alberta, Canada) en zijn collegae denken een verklaring te hebben gevonden voor de twee eigenaardige supernovae. Zij denken dat het eerste maximum in de lichtkracht veroorzaakt wordt door een zware ster van 20 á 25 zonmassa’s, waarbij zoals bij een gewone supernova de buitenlagen worden weggeblazen en de kern ineenstort tot een neutronenster.

Credit: Nathan Smith, Jon Mauerhan, Jose Prieto.

De rotatie van die neutronenster kan vervolgens snel afnemen en daardoor kan het gebeuren dat de dichtheid in de compacte ster zodanig hoog wordt dat de neutronen veranderen in losse quarks en er een nog compactere quark-ster ontstaat. Vervolgens kan dagen of weken na de supernova een nieuwe explosie plaatsvinden, een zogenaamde quark-nova. Als het weggeslingerde materiaal daarvan de schokgolf van de supernova inhaalt vindt een vernieuwde verhitting van het materiaal plaats en dat levert het tweede, hogere maximum in de lichtkracht op. Rachid Ouyed, die mede het quark-nova model bedacht heeft, spreekt van een zogenaamde Dual-Shock Quark Nova. Hieronder een interessante video over die daarover gaat.

Bron: ArXiv.

Wat zijn wormgaten precies?

Geplaatst op door Olaf van Kooten
8

Credit; Deselect/Pixabay

Een wormgat is een hypothetische doorgang of passage door de ruimtetijd, waardoor een soort van “afsnijweg” of “tunnel” ontstaat. Hierdoor kan de reistijd van verre ruimtereizen drastisch verkort worden. Wormgaten worden voorspeld door de theorie van algemene relativiteit. Wees wel voorzichtig: reizen door een wormgat komt niet zonder gevaren. Zo zou het wormgat kunnen instorten – bovendien stikt in het een wormgat van de krachtige straling en exotische deeltjes waar je niet mee in contact wilt komen.

in 1935 hebben de natuurkundigen Albert Einstein en Nathan Rosen gebruik gemaakt van de relativiteitstheorie om het bestaan van bruggen door de ruimtetijd voor te stellen. Deze passages worden Einstein-Rosen-bruggen genoemd, en zijn in staat om twee punten in de ruimtetijd met elkaar te verbinden. Het concept werd al snel opgepikt door de science fiction, die het fenomeen z’n populaire naam heeft gegeven: wormgaten.

Wormgaten bevatten twee monden, die door een keel met elkaar verbonden worden. Deze monden zijn vermoedelijk bolvormig of sferoïdaal. De keel kan een rechte verbinding vormen, maar kan zich ook in allerlei bochten wringen, waardoor een lagere afstand wordt afgelegd dan de meer conventionele route.De wiskunde achter Einstein’s relativiteitstheorie voorspelt het bestaan van wormgaten, maar tot op heden moet de eerste nog ontdekt worden. Een wormgat met een negatieve massa zou waargenomen kunnen worden door de invloed die z’n zwaartekracht heeft op passerend licht. Bepaalde oplossingen van de relativiteitstheorie staan het bestaan van wormgaten toe waarin beide monden gevormd worden door zwarte gaten. Een natuurlijk zwart gat, dat gevormd wordt door het instorten van een stervende ster, zal uit zichzelf echter geen wormgat creëren.

Binnen de science fiction stikt het van de verhalen waarin gebruik wordt gemaakt van wormgaten voor ruimtereizen. In werkelijkheid is dit echter niet zo simpel en niet alleen omdat we nog geen wormgat gezien hebben. Het eerst probleem is omvang. Oerwormgaten die bij de oerknal ontstaan zijn, kunnen slechts 10 tot macht min 33 centimeter groot zijn. Het is echter mogelijk dat deze wormgaten door de expansie van het heelal zijn uitgerukt tot macroscopische omvang.Nog een probleem is stabiliteit. De voorspelde wormgaten van het Einstein-Rosen type zijn nutteloos voor ruimtereizen vanwege hun instabiliteit: dit soort wormgaten storten snel in. Recent onderzoek heeft echter uitgewezen dat een wormgat dat “exotische” materie bevat voor langere tijd stabiel zou kunnen blijven, misschien zelfs permanent. Exotische materie, dat niet verward moet worden met donkere materie of antimaterie, bevat een negatieve energiedichtheid en een grote negatieve druk. Dergelijke materie kan momenteel alleen waargenomen worden in het gedrag van bepaalde vacuumstaten binnen de kwantumveldtheorie.Als een wormgat voldoende exotische materie bevat, ongeacht of het van natuurlijke of kunstmatige oorsprong is, dan zou het theoretisch gezien gebruikt kunnen worden als een manier om informatie of personen te versturen. Wormgaten kunnen niet alleen twee delen van het heelal met elkaar verbinden, maar zelfs verschillende heelallen! Het zou zelfs mogelijk moeten zijn om een wormgat te gebruiken als middel voor tijdreizen.De huidige technologie is ruimschoots ontoereikend om wormgaten te vergroten of te stabiliseren, zelfs als ze ontdekt worden. Wetenschappers blijven het concept van wormgaten als middel voor ruimtereizen echter verkennen, in de hoop dat de technologie ooit geschikt is om deze verkenningen werkelijk in de praktijk toe te passen. Bron: SPACE.com.

Zijn planeten bij rode dwergsterren te droog voor leven?

Geplaatst op door Olaf van Kooten
1

Credit: NASA/JPL-Caltech

Als water de bron van het leven is, dan is het vinden van de bron van het water een geldige onderneming binnen de astrobiologie. Wetenschappers hebben bepaalde scenario’s verzonnen voor de manier waarop onze planeet nat werd en nat bleef, maar andere planeten kunnen geen toegang hebben gehad tot deze waterbron. Een voorbeeld van een plaats waarin het aantrekken van water een probleem zou kunnen zijn, is bij rode dwergsterren. Deze sterren zijn van astrobiologisch belang vanwege het feit dat er ontzettend veel van zijn. Sterker nog, rode dwergen (M-dwergen), die zo’n 10 tot 50 procent van de massa van de zon hebben, zijn het meest voorkomende stertype binnen onze Melkweg. Een recente analyse van gegevens die zijn verzameld door de Kepler-ruimtesonde heeft zelfs uitgewezen dat zo’n zes procent van deze M-dwergen leefbare planeten zou kunnen bevatten!”Leefbaar” wil in dit geval zeggen: een gemiddelde oppervlaktetemperatuur dat in principe geschikt is om vloeibaar water mogelijk te maken. Maar wat als er helemaal geen water is? Computersimulaties lijken inderdaad uit te wijzen dat rotsplaneten bij M-dwergen het zonder water moeten doen. Nou, dat is dus een grote klap voor de astrobiologie. Kunnen we planeten bij rode dwergen dan schrappen van onze lijst van potentieel leefbare exoplaneten? Nou, niet als het aan de astrobioloog Fred Ciesla ligt (Universiteit van Chicago). Volgens hem is de bron van planetair water een ingewikkeld proces dat van vele factoren afhankelijk is.

Credit: David A. Aguilar (CfA)

Water op aarde

Het water op aarde is hier afgeleverd door kometen en planetoiden, zo is de algemene mening. In het vroege zonnestelsel waren alle rotsen en stofdeeltjes uitgespreid in de vorm van een ronddraaiende schijf rondom de jonge zon. Het materiaal in het binnendeel van deze schijf was te warm om water vast te houden, terwijl materiaal voorbij de zogenaamde “sneeuwlijn” (op ongeveer 2,5 keer de afstand tussen de aarde en de zon) koud genoeg was om ijskristallen te verzamelen.De aarde en de overige rotsplaneten zijn vermoedelijk binnen de sneeuwlijn ontstaan en zouden technisch gezien dus droog moeten zijn. Zwaartekrachtinteracties binnen de schijf hebben echter geleid tot instabiliteiten, waardoor de planetaire bestanddelen door elkaar zijn gehusseld. Hierbij is ijsrijk materiaal het binnen-zonnestelsel in geschoten. Het eindresultaat: een aarde bedekt met oceanen.Zou een vergelijkbaar proces plaats kunnen vinden bij kleinere sterren met minder materiaal? Om deze vraag te beantwoorden heeft men een computermodel gemaakt, waarbij de planeetvorming opnieuw is gedaan, maar dan met een kleinere schijf met minder materiaal. Het resultaat was teleurstellend: planeten in de leefbare zone van M-dwergen zijn droog.Een oorzaak is het feit dat bij kleinere schijven minder krachtige verstoringen optreden, waardoor de aanvoer van ijsrijk materiaal naar de binnenschijf veel minder efficiënt verloopt. Bovendien zijn M-dwergen vlak na hun geboorte helderder, waardoor de sneeuwgrens verder naar buiten is komen te liggen en de aanvoer van ijsrijk materiaal nog lastiger verloopt.Dit zijn steekhoudende argumenten, althans als het planetenstelsel van een M-dwerg inderdaad een kleinere versie van ons zonnestelsel zou zijn. Ciesla is zich echter gaan afvragen of er niet meer verschillen zijn dan alleen de grootte. Het verschil, denkt hij, zou aluminium kunnen zijn!

Koken met aluminium
Aluminium, en dan vooral het isotoop aluminium-26, zou een belangrijke rol gehad kunnen hebben bij de aanvoer van water op de aarde. Aluminium-26 is een radioactieve isotoop met een halfwaardetijd van 700.000 jaar. Bewijs uit meteorieten suggereert dat zij ooit veel aluminium-26 bevat moeten hebben, dat inmiddels allemaal vervallen is. Het verval van aluminium-26 is van grote invloed geweest op grote ruimterotsen (planetesimalen genoemd), die uiteindelijk zijn samengesmolten om planeten te maken. Deze planetaire bouwstenen zijn van binnen opgewarmd door het verval van aluminium-26, waardoor het ijs binnen de planetesimalen is gaan smelten. Een deel van dit ijs zal vervolgens de ruimte in vervlogen zijn.Als dit verhaal juist is, dan zouden de aarde en de overige rotsplaneten zijn “bestolen” van een deel van het water (en overige vluchtige stoffen) die eigenlijk voor aflevering bestemd waren. Dit is echter geen algemene regel voor planeetvorming. Niet ieder planetenstelsel zal namelijk aluminium-26 bevatten. Aluminium-26 wordt geproduceerd in massieve sterren. Het is niet helemaal duidelijk waarom ons zonnestelsel er zoveel van gehad heeft, maar vermoedelijk heeft een nabije supernova hier een rol in gespeeld.Een ander planetenstelsel zou geen bron van aluminium-26 kunnen hebben, waardoor planetesimalen in het bouwproces van planeten meer water vast kunnen houden. Ciesla is nu aan het testen of dit extra water een verschil zou kunnen maken bij M-dwergen. Hij geeft toe dat andere processen de invloed van de nattere bestanddelen weer ongedaan zouden kunnen maken. “Het zou een stap vooruit kunnen zijn, maar ook twee stappen terug”.

De theorieën herzien

credit: Lunar and Planetary Institute

Sean Raymond, die betrokken is geweest bij eerdere onderzoeken naar planeten bij M-dwergen, is het ermee eens dat de voorgaande conclusies voorbarig zijn.

Hij zegt dat andere onderzoekers gekeken hebben naar de effecten van aluminium-26, maar hij denkt dat Ciesla de eerste is die de toegenomen massa van waterrijke planetesimalen heeft meegenomen in de berekeningen. Als planetesimalen bij M-dwergen inderdaad natter zouden zijn, dan moeten de planeten die uit de planetesimalen gevormd worden eveneens natter zijn, wellicht nat genoeg voor het ontstaan van het leven (zoals wij dat kennen).Raymond (en anderen) hebben echter een nieuw model ontwikkelt, waarbij het aanleveren van water via een geheel ander proces heeft plaatsgevonden. Binnen dit Grand Tack model is Jupiter in de begindagen van het zonnestelsel langzaam naar binnen gemigreerd, totdat een stukje verderop Saturnus werd geboren. Hierdoor werd Jupiter weer naar buiten getrokken, waarbij waterrijk materiaal richting de aarde is geslingerd.” Aangezien planeetvorming gepaard gaat met migratie, zal water op natuurlijke wijze aangeleverd worden op aarde-achtige planeten”, zo stelt Raymond. “Het idee dat de wateraanvoer een probleem zou zijn voor deze planeten, is waarschijnlijk dan ook overdreven”. Steker nog, planeten bij M-dwergen zouden heel waterrijk kunnen zijn! Als Ciesla gelijk heeft met de effecten van aluminium-26 en als Raymond gelijk heeft over migratie, dan kunnen vele planeten bij M-dwergen waterwerelden zijn! Bron: SPACE.com.