Zo gloeiden de sensoren van IceCube op toen neutrino Bert langskwam. Credit: IceCube Collaboration.
Eigenlijk wisten we het al in mei dit jaar, maar nou is het ook echt officieel geworden: met behulp van de IceCube detector in het ijs van Antarctica hebben wetenschappers voor het eerst energierijke neutrino’s gedetecteerd die afkomstig zijn van bronnen buiten ons zonnestelsel. Tussen mei 2010 en mei 2012 wisten de 5160 optische sensoren van de gigantische detector, die aan 60 lange kabels hangen in een stuk ijs van 1 km³, 28 neutrino’s te detecteren, die energieën hadden van meer dan 30 tera electronvolt (TeV). Twee van die neutrino’s – omgedoopt tot Bert en Ernie – hadden een energie van meer dan 1000 TeV – meer dan de kinetische energie van een vlieg die aan het eh… vliegen is, gepropt in één elementair deeltje. Ter vergelijking: de protonen van ’s werelds grootste deeltjesversneller de Large Hadron Collider komen niet verder dan 4 TeV. Vanuit het zonnestelsel zelf worden ook neutrino’s ontdekt, met name afkomstig van de zon, maar die hebben veel minder energie dan de 28 waargenomen ‘kosmische neutrino’s’. Het wetenschappelijke artikel “Evidence for High-Energy Extraterrestrial Neutrinos at the IceCube Detector” over de detectie van deze neutrino’s verscheen vandaag als coverstory in het vakblad Science – voor de liefhebbers, hier in z’n geheel te lezen.
Het IceCube neutrino observatorium op de Zuidpool. Credit: IceCube Collaboration.
Het is zijn overigens niet de eerste neutrino’s die van buiten het zonnestelsel kwamen en die gedetecteerd zijn. Op 24 februari 1987 werden door drie neutrino-detectoren verspreid op aarde 24 neutrino’s gedetecteerd, die afkomstig waren van buiten het zonnestelsel. Ze waren afkomstig van SN 1987A, een supernova die plaatsvond in de Grote Magelhaense Wolk, een begeleidend dwergsterrenstelsel van de Melkweg, 167.000 lichtjaar van ons verwijderd. De 28 IceCube-neutrino’s hadden echter energieën die miljoenen keren hoger waren dan de 24 neutrino’s van SN 1987A. De 260 onderzoekers die betrokken zijn bij IceCube gaat nu proberen te achterhalen wat de precieze bron van de energierijke kosmische neutrino’s is. Men denkt dat de extreem krachtige supernova-explosies die gammaflitsen produceren en de extreme omstandigheden bij superzware zwarte gaten in de centra van sterrenstelsels verantwoordelijk zijn voor de neutrino’s. Voor de liefhebbers: hier zijn alle verzamelde gegevens van IceCube te vinden. Bron: DESY.
De Swift-satelliet heeft drie instrumenten aan boord. De Burst Alert Telescope (BAT) is de detectietelescoop en de eerste die een gammaflits zal waarnemen. De X-Ray Telescope (XRT) en de UltraViolet/Optical Telescope (UVOT) zorgen ervoor dat de straling in meerdere golflengten kan worden waargenomen. Credit: Niels Bohr Institute/NASA
Gammaflitsen zijn gewelddadige uitbarstingen van gammastraling, die verband houden met exploderende supermassieve sterren. Wetenschappers hebben nu voor het eerst een ongewoon krachtige gammaflits waargenomen in het relatief nabije universum – een monster-gammaflits dus.
Credit: Niels Bohr Institute/NASA
Als astronomen een gammaflits waarnemen, dan zien ze nooit de oorspronkelijke ster zelf. Deze is veel te lichtzwak om over een dergelijke afstand waargenomen te worden. Als de ster sterft, dan kunnen we het licht van die explosie wél zien! Bij sommige supernova’s kan een zwart gat gevormd worden. Die verslindt dan de gehele ster, waarbij enorm veel straling vrijkomt. Deze straling wordt uitgestoten in de vorm van twee polaire jets of straalstromen. Als zo’n jet precies op de aarde gericht staat, dan zien we een vloedgolf van gammastraling. Althans, in theorie: onze dampkring absorbeert vrijwel alle gammastraling. Als we dus gammaflitsen willen zien, zijn we afhankelijk van ruimtetelescopen.De Swift-satelliet, die gelanceerd is in 2004, is zo’n telescoop. Swift observeert jaarlijks zo’n 100 gammaflitsen, maar degene die in april 2013 werd gezien, was heel bijzonder. Nooit eerder heeft Swift zó’n krachtige gammaflits gesignaleerd! Zodra de gammaflits werd gedetecteerd, zijn andere (ruimte-) telescopen meteen op zoek gegaan naar röntgen- en UV-straling en optische signalen uit hetzelfde deel van de hemel.
Close-up van de record-gammaflits. Credit: Niels Bohr Institute/NASA
Deze zogenaamde nagloed blijft vaak een aantal dagen hangen. Bij de monsterflits uit april bleef de nagloed echter maandenlang zichtbaar! Dit heeft astronomen in staat gesteld om de eigenschappen te bepalen van de oorspronkelijke ster, voordat deze supernova was gegaan. Het blijkt om een zogenaamde Wolf-Rayet ster te zijn gegaan, met een massa van 30 zonnen en een supersnelle rotatie. Deze ster blijkt deel uit te maken van een spiraalstelsel op een afstand van bijna vier miljard lichtjaar.
Ik heb een mailtje gestuurd naar het hoofd van de onderzoeksgroep, Daniele Malesani, waarin ik heb gevraagd hoe ze de eigenschappen van de voorganger-ster hebben kunnen bepalen. Meneer Malesani was zo vriendelijk om vrijwel direct te reageren, waarvoor hulde! 😉
Het bepalen van de eigenschappen van de voorganger-ster is een detectivewerk. Enkele dagen na de gammaflits zal de straling langzaam vervagen. Astronomen hebben gezien dat een “extra component” tevoorschijn is gekomen. Het licht hiervan heeft de onmiskenbare “handtekening” van een supernova. Dat betekent dat gammaflitsen een soort van supernova’s moeten zijn.Hoe kunnen we dan bepalen wat voor soort ster er ontploft is? Wederom analyseren we hiertoe het spectrum van de supernova, om te zoeken naar de verschillende chemische elementen die aanwezig zijn in de bron van het licht. Hieruit is gebleken dat het spectrum geen signalen van waterstof en helium laat zien – normaal gesproken de belangrijkste bestanddelen van een ster. De ster heeft z’n H en He dus afgestoten. Wolf-Rayet sterren voldoen exact aan deze eigenschappen: ze hebben een extreem hoge oppervlaktetemperatuur en een zeer krachtige sterrewind. Als gevolg hiervan worden de buitenlagen van de ster weggeblazen en komt de koolstof- en zuurstofrijke “mantel” bloot te liggen. Vandaar dat het spectrum geen H en He laat zien.Ten slotte moet de voorganger-ster compact zijn, omdat anders de nauwe jets niet door de ster heen kunnen stoten zonder verstoord te raken. Wel, Wolf-Rayet sterren voldoen hier eveneens aan: dit zijn vrij compacte sterren. Ten slotte is de massa van de ster een gok – Wolf-Rayet sterren wegen meestal 20 tot 35 zonnen.
Bron: Niels Bohr InstituteOh, aangezien er deze week geen Docu Dinsdag was, maak ik het vandaag goed met een boeiende documentaire over….jawel, gammaflitsen!
De Britse omroep BBC heeft laten weten dat het astronomische programma The Sky at Night vanaf februari volgend jaar doorgaat, na een korte stop in januari! Maandelijks zal een half uur durende aflevering worden uitgezonden op BBC Four met een herhaling op BBC Two. Het is nog niet bekend wie het programma gaat presenteren. De directie van de BBC heeft hiertoe besloten na een campagne die gevoerd is om het programma te redden en waarvan de petitie door meer dan 52.000 mensen is ondertekend. Na de dood in december 2012 van Sir Patrick Moore, die The Sky at Night sinds 24 april 1957 presenteerde, was er sprake van dat de BBC met het populaire programma wilde stoppen. Maar de breed ondersteunde petitie heeft ze kennelijk van gedachte doen veranderen. 😀 De tip voor dit nieuws kwam van lezer Mike, waarvoor hartelijk dank! Bron: BBC.
De Europese ruimtevaartorganisatie ESA heeft twee filmpjes gepubliceerd, waarin wordt ingegaan op ons melkwegstelsel. Het eerste filmpje is feitelijk een virtuele tour door de verschillende componenten van ons sterrenstelsel: de bolvormige verdikking, de dikke en dunne schijf, de halo en de bolvormige sterrenhopen.
Het tweede filmpje gaat over het Europese GAIA-project. Hierbij zal een speciale satelliet gelanceerd worden die ontworpen is om de Melkweg in kaart te brengen. Deze satelliet zal de grootste digitale camera aan boord hebben die ooit is gelanceerd. Het is de bedoeling dat GAIA de eerste echte 3D-kaart van de Melkweg zal produceren. Ik kan alvast niet wachten tot de resultaten er zijn!
Gisteren werd een nieuw record gevestigd: met de Minotaur 1 raket van Orbital Sciences werden in één keer 29 satellieten gelanceerd en in een baan om de aarde gebracht. Vandaag kan het record weer in de prullenbak, want met de Russische Dnepr-1 raket van producent Kosmotras – feitelijk een omgebouwde kernraket, zie de video hieronder met de typische lancering vanuit een silo – zijn vanmorgen om 08.10 uur Nederlandse tijd vanaf lanceerbasis Dombarovsky 32 satellieten gelanceerd. Je snapt dat het geen kolossale satellieten zijn, het zijn 32 cubesats, die allemaal volgens een in 1999 in Californië ontwikkeld standaardformaat 10 cm³ groot zijn, niet meer dan 4 kg wegen en met een prijs van enkele tienduizenden euro’s een schijntje kosten vergeleken met ‘echte’ satellieten. Eén van de 32 gelanceerde cubesats is de Delfi-n3Xt, gebouwd door 75 studenten van de TU-Delft – na de in 2008 gelanceerde Delfi-C³ de tweede Delftse satelliet. In de Delfi-n3Xt bevindt zich niet alleen een nieuw type zonnecel, die ze in de ruimte willen uittesten, maar ook – geloof het of niet – een stuurraketje. Daarmee willen ze in de toekomst cubesats in formatie te laten vliegen. Wowie, hoe krijgen ze ’t voor elkaar. Hieronder een video van de lancering van de Dnepr raket.
Door gecombineerde waarnemingen met NASA’s Hubble Space Telescope en de Atacama Large Millimeter /submillimeter Array (ALMA) zijn sterrenkundigen erin geslaagd om in een enorme gaswolk zeer ver van de aarde verwijderd drie extreem jonge sterrenstelsels te ontdekken. De sterrenstelsels-in-wording bestonden al toen het heelal nog maar 800 miljoen jaar oud was – de huidige leeftijd is 13,8 miljard jaar oud. De sterrenkundigen denken dat de drie stelsels uiteindelijk zullen fuseren tot één groot sterrenstelsel, nee eigenlijk moet je zeggen ‘zijn gefuseerd’, want met die enorme afstand kijken we ook terug in de tijd. De stelsels zijn gelegen middenin een enorme gaswolk, die in 2009 is ontdekt en die men Himiko heeft genoemd, voor dat tijdperk het grootste object in het heelal. In eerste instantie dacht men dat in die wolk één sterrenstelsel ingebed ligt, maar dat blijken er drie te zijn. In die stelsels is een enorme sterproductie op gang en die gevormde sterren ioniseren met hun UV-straling het gas van Himiko. Na een kort, maar heftig leven blazen die sterren zichzelf als supernovae op en verspreiden ze grote hoeveelheden zware elementen, zoals zuurstof, koolstof en silicium. Het opmerkelijke is nu dat uit de gegevens die ALMA verzameld heeft de aanwezigheid van koolstof ontbreekt, iets waar men nog een verklaring voor moet bedenken. Wel komen waterstof en helium voor, de lichte elementen die bij de oerknal zijn ontstaan. Bron: NRAO.
Een ‘zachte kortsluiting’ bij Marsrover Curiosity. Credit: NASA/JPL-Caltech/MSSS
Technici zijn bezig om te kijken wat er precies met het elektrische systeem van Marsrover Curiosity aan de hand is. Afgelopen zondag 17 november bemerkte men opeens een verandering in het voltage van Curiosity, iets wat men een ‘zachte kortsluiting‘ (Engels: soft short) heeft genoemd. Men denkt dat er ergens in de Marsrover iets is wat stroom lekt omdat het gedeeltelijk stroom geleid. Het is zeker geen ‘harde kortsluiting’ wat je krijgt als je bijvoorbeeld twee elektriciteitsdraden tegen elkaar duwt. Normaal draait de Curiosity op 11 volt, maar zondag zakte dat niveau plotseling naar 4 volt. Het is niet de eerste keer dat zo’n zachte kortsluiting plaatsvindt, want op de landingsdag – de gedenkwaardige 6e augustus 2012 – vond er ook eentje plaats, die te maken had met de geplande explosies die tijdens de landing plaatsvonden. Het voltage zakte daardoor van de oorspronkelijke 16 volt naar 11 volt, maar daar heeft de Marsrover altijd prima mee kunnen werken. Zolang het onderzoek aan het elektrische systeem van de Curiosity voortduurt zijn de wetenschappelijke activiteiten even stopgezet. Men denkt enkele dagen nodig te hebben om het probleem te verhelpen. Bron: NASA.
Heb je jezelf ooit de vraag gesteld waarom manen zelf geen manen kunnen hebben? Deze vraag wordt behoorlijk vaak gesteld, maar het antwoord is behoorlijk complex. Vooral als je de mechanica van zo’n stelsel probeert te visualiseren. Toch zal ik een poging wagen 😀 Technisch gezien zit ALLES in een omloopbaan rond IETS. De aarde, de zon en de planeten draaien allemaal rondom de centrale massa van het zonnestelsel – de maan draait rond de aarde en de aarde draait rond de zon. De zon draait zélf ook om het gemeenschappelijke zwaartepunt van het zonnestelsel. Dat komt doordat dit zwaartepunt niet exact in de kern van de zon zit, maar eigenlijk niet ver onder het oppervlak van onze moederster. Vooral de zwaartekracht van Jupiter is hier debet aan, maar da’s weer een astroblog op zich. Komt nog wel een keer. Hoe dan ook, de zon draait weer rond Sagittarius A*, het supermassieve zwarte gat in de kern van het melkwegstelsel. Het kost de zon ongeveer 230 miljoen jaar om één rondje te voltooien! Trouwens, er zouden zo’n 10.000 kleinere zwarte gaten rondom het supermassieve zwarte gat kunnen draaien! Het is in theorie mogelijk dat onze maan ooit een eigen maan heeft gehad. Helaas is zo’n configuratie geen lang leven beschoren – als een object in een stabiele omloopbaan rondom de maan terecht wilt komen, dient hij te voldoen aan zeer specifieke eigenschappen betreffende z’n grootte, massa, snelheid en afstand. Het is zeer onwaarschijnlijk dat een object hier precies aan zal voldoen, maar goed, het is niet onmogelijk. Waarom kennen we dan geen enkele maan met een eigen maan? We kennen immers wel planetoïden en ijsdwergen met maantjes!
credit: The Natural Historian
De wetten van gravitatie en cirkelbewegingen (omloopbanen) zijn voor het eerst vastgesteld door Sir Isaac Newton. We kunnen met deze wetten de omloopbanen van planeten (en manen) beschrijven, voorspellen en verklaren. Hierbij zijn slechts drie fundamentele vergelijkingen van belang:1. De kracht tussen twee massa’s = -GMm/r2 (de min staat voor aantrekking) 2. De kracht van het zwaartekrachtveld = GM/r2 3. De middelpuntvliedende kracht = mv2/rDe massa van de maan is slechts 1/100 die van de aarde, dus aan de hand van deze vergelijkingen kunnen we het zwaartekrachtveld van de maan uitrekenen. Hieruit blijkt dat de maan objecten kan vasthouden tot een afstand van 50.000 kilometer (vanaf het oppervlak van de maan) – staat het object ook maar iets verder weg, dan zal het hele feest niet doorgaan. Er kleven heel wat problemen aan dit scenario. Hoe zou zo’n hypothetische satelliet kunnen ontstaan? De gasplaneten zijn veel groter dan de rotsplaneten – Jupiter weegt zo’n 300 aardes en Saturnus zo’n 100. Deze planeten hebben een enorm zwaartekrachtveld, waarmee zelfs bolvormige protoplaneten ingevangen kunnen worden. Daarnaast worden dit soort planeten in hun jeugd omgeven door een gas- en stofschijf, een soort mini-planeetvormende schijf. Hieruit kunnen ook direct grote manen gevormd worden. Het aarde-maan stelsel is dus bijzonder ongebruikelijk, aangezien het verschil in grootte en massa tussen beide objecten relatief klein is. Mars zou nooit een object zo groot als onze maan kunnen invangen, vandaar dat beide maantjes van de Rode Planeet beschouwd worden als ingevangen planetoïden.Kortom, de maan is naar verhouding tot de moederplaneet de grootste natuurlijke satelliet in het zonnestelsel. Dit is te danken aan de bijzondere ontstaansgeschiedenis van de maan. De meeste wetenschappers gaan er vanuit dat de aarde vroeg in haar leven in botsing is gekomen met een andere planeet. Vanuit de brokstukken van deze titanische botsing is vervolgens de maan gevormd. Alternatieve theorieën gaan er vanuit dat de maan helemaal uit de aarde is ontstaan, mogelijk als gevolg van een supersnelle rotatie van de jonge aarde en/of nucleaire processen in de aardmantel.
credit: Fahad Sulehria of http://www.novacelestia.com/
Een dergelijke gebeurtenis is nogal zeldzaam, vandaar dat geen enkele andere rotsplaneet in het zonnestelsel een grote maan heeft. De meeste gasplaneten hebben echter grote manen en sommige hiervan zijn groot genoeg om zélf satellieten te hebben! Waarom hebben deze manen dan geen manen? We hebben immers bewezen dat het wiskundig mogelijk is! Welke beperkende factor is dan nog meer van invloed? Manen hebben zelfs geen ingevangen planetoïden! Het antwoord is: getijdenkrachten tussen de maan en de moederplaneet. Onze maan heeft een synchrone omloopbaan rond de aarde. Dat betekent dat z’n omwentelingsperiode gelijk staat aan z’n omloopperiode. Met andere woorden: de maan wijst altijd met dezelfde kant naar de aarde. Dit resulteert in andere effecten, zoals de getijden van onze oceanen.
De effecten op de maan zijn echter groter: hier ontstaan ook getijden, maar dan van steen: op de maan kan een bult van wel 20 meter ontstaan! Dit is natuurlijk niet uniek voor de aarde en de maan: veel manen van Jupiter en Saturnus hebben zeer extreme getijden, waardoor ze (relatief) warm en actief zijn in plaats van koud en dood. Io, Europa, Titan en Enceladus zijn de beste voorbeelden. Die zelfde getijdenkrachten zijn echter funest voor alles wat zich bevind tússen de manen en de moederplaneet. Okee, laten we nu naar de maan kijken. Een planetoïde zou ingevangen kunnen worden door de maan, mits deze niet te klein of te groot is, de juiste snelheid heeft, en tot een hoogte van 50.000 kilometer komt. Helaas zorgen de getijdenkrachten ervoor dat de omloopbaan van deze ‘maanmaan’ langzaam aan energie verliest. Het gevolg: de ingevangen satelliet zal vroeg of laat op de maan crashen of uit elkaar getrokken worden. Het is goed mogelijk dat de maan in haar geschiedenis meerdere tijdelijke maantjes heeft gehad, maar berekeningen laten zien dat zo’n ingevangen satelliet een levensduur heeft van zo’n 10.000 jaar – niet langer. Onze ruimtesondes die naar de maan gestuurd zijn, worden ook door de getijdenkrachten beïnvloed. Gelukkig blijven onze kunstmatige satellieten nooit lang in een omloopbaan en zijn ze bovendien uitgerust met stuwraketten om baancorrecties uit te voeren. Zo, hopelijk is e.e.a. nu wat duidelijker geworden! Bron: From Quarks to Quasars.
Toen astronaut Neil Armstrong in 1969 als eerste mens voet op de maan zette, maakte hij al spoedig kennis met de vervelende eigenschappen van maanstof. Het jeukende spul bleef overal aan plakken, bracht wetenschappelijke instrumenten tot oververhitting en bezorgde Apollo 17 astronaut Harrison Schmitt zelfs een soort hooikoorts. De vervelende eigenschappen van de stofdeeltjes waren voor NASA aanleiding om met volgende Apollo-vluchten een kleine detector mee te sturen, die moest meten hoe snel het maanstof zich aan oppervlakken hecht.
De lang verloren gewaande gegevens van deze detectors zijn in 2006 teruggevonden en nu alsnog geanalyseerd. De drie stofdetectors die uiteindelijk op de maan werden neergezet, bestonden in feite uit niet meer dan een paar zonnecellen. Door stofafzetting op hun oppervlak, nam hun stroomopbrengst
