Jelle Kaastra hoogleraar in Leiden

Jelle Kaastra. Credit: SRON.

SRON-onderzoeker Jelle Kaastra is met terugwerkende kracht per 1 april 2014 benoemd tot onbezoldigd hoogleraar aan de Universiteit Leiden. Hij zal daar werkzaam zijn op het gebied van de hoge-energieastrofysica. Kaastra zal een dag per week werkzaam zijn in Leiden, waar hij colleges in de hoge-energieastrofysica gaat geven, promovendi gaat begeleiden en de wetenschappelijke samenwerking tussen SRON en de Sterrewacht Leiden gaat versterken. Zijn expertise op het gebied van de röntgenspectroscopie complementeert het astrofysisch onderzoek in Leiden, dat internationaal hoog staat aangeschreven. Kaastra was eerder in Leiden werkzaam van 1985-1993 toen SRON daar nog een vestiging had. Bij SRON heeft hij de dagelijkse leiding over 3 promovendi en 3 postdocs.Kaastra heeft zich gespecialiseerd in het onderzoek aan de röntgenstraling van actieve melkwegstelsels en clusters van melkwegstelsels. Daarnaast is hij expert op het gebied van de modellering van hoge-resolutie röntgenspectra. Hij is op dit moment wetenschappelijk projectleider/hoofdonderzoeker voor de reflectietralie-spectrometer (RGS) aan boord van ESA’s röntgentelescoop XMM-Newton en voor de lage-energie-transmissietralie-spectrometer (LETGS) aan boord van de röntgentelescoop Chandra van NASA. Beide instrumenten zijn door SRON gebouwd.

Zijn ultraheldere sterrenstelsels het gevolg van botsingen?

Credit: NASA/Hubble.


Ultraheldere infraroodstelsels (ultra-luminous infrared galaxies – ULIRG’s) zijn gigantisch heldere sterrenstelsels in het verre universum. Dit soort stelsels zijn ontdekt in de jaren ’80 en kunnen een helderheid van wel een biljoen zonnen hebben – de Melkweg heeft ter vergelijking een helderheid van zo’n tien miljard zonnen. Maar waar komt deze krachtige emissie vandaan?

In het lokale universum wordt extreme infraroodactiviteit vaak gekoppeld aan galactische samensmeltingen, maar in hoeverre geldt dat ook voor ultraheldere infraroodstelsels? Er zijn immers aanwijzingen dat hun helderheid lang niet altijd het gevolg is van samensmeltingen met andere stelsels.

Astronomen Chao-Ling Hung en Howard Smith hebben nu gebruik gemaakt van de Advanced Camera for Surveys aan boord van de Hubble-ruimtetelescoop om de vorm van 2084 ULIRG’s te bepalen. Wat blijkt nou? De meeste ULIRG’s zijn duidelijk vervormd en zijn dus bezig om samen te smelten met andere stelsels. Dat betekent dat de processen van massale stervorming niet significant verschillen tussen verre ULIRG’s en nabije heldere stelsels.

Bron: Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics

Bekijk schitterende panorama van Mars

Mars Panorama – Curiosity rover: Martian solar day 647 is Out of this WorldKijk, hier wat ik nou vrolijk van. De artiest Andrew Bodrov heeft een schitterend (en zoombaar!) panorama gemaakt, aan de hand van foto’s die op 1 mei 2014 (sol 647) gemaakt zijn door de Curiosity-rover. Het mozaiek bevat 134 opnames en is zo’n 30.000 pixels breed. Oh, Bodrov heeft meer panorama’s van Mars gemaakt, die je hier kunt bekijken. Oh, en mocht je het gemist hebben: Curiosity heeft pas geleden een heuse selfie van zichzelf gemaakt!

Credit: NASA

NASA ziet een voetbal op Mercurius

Goed nieuws voor WK-fans, wetenschappers hebben namelijk een voetbal aangetroffen op Mercurius! Het is eigenlijk een oude inslagkrater in het Goethe-basin die gevuld is met vulkaanstromen, waarbij een “spookkrater” gevormd is. Het patroon aan de binnenkant bestaat uit een netwerk van smalle valleien, die het gevolg zijn van het samentrekken en scheuren van de afkoelende lava.

André Kuipers zet honderdduizendste bezoeker mobiel planetarium in het zonnetje

André Kuipers met groep 7 van basisschool De Zuiderzee in Amsterdam voor het NOVA Mobiel Planetarium. (c) Techniekpact/Marco de Swart.


Het NOVA Mobiel Planetarium heeft vandaag zijn honderdduizendste bezoeker verwelkomd: Luz Mara Sanchez Ramirez, uit groep 7 van basisschool De Zuiderzee in Amsterdam. Aan het eind van het college dat André Kuipers op de Universiteit van Amsterdam gaf voor ruim 200 leerlingen uit de regio Amsterdam, kreeg Luz (uiterst links op de foto) uit handen van de ESA-astronaut een eigen telescoop. Eerder die ochtend werd Luz bij het bezoek met haar klas aan het mobiele planetarium, dat stond opgesteld in de hal van de UvA-bétafaculteit, als 100.000e geteld. Vandaag was de aftrap van de collegetour van André Kuipers. Hij gaat als ambassadeur van het Techniekpact op tournee door Nederland. De collegetour beoogt het enthousiasmeren van basisschoolleerlingen en leerkrachten voor zijn wereld, de wereld van ruimtevaart, wetenschap en techniek. Hiermee wil het Techniekpact ervoor zorgen dat voldoende jongeren kiezen voor een béta-technische opleiding. In het schooljaar 2014/2015 zullen negen afleveringen van de collegetour volgen, verspreid over heel Nederland. De Nederlandse Onderzoekschool voor Astronomie ging van start met het planetariumproject voor scholen in 2010. In totaal worden drie mobiele planetaria ingezet. Het planetarium wordt ’s ochtends naar een school vervoerd, en daar worden de hele lesdag interactieve voorstellingen gegeven en films vertoond. NOVA coördineert het NOVA-planetarium op de UvA en dat van de Leidse Sterrewacht. Het Kapteyn Instituut in Groningen bedient de noordelijke provincies. Onderwijscoördinator Jaap Vreeling (NOVA Informatie Centrum) is tevreden over het project. “We hadden wel gehoopt, maar nooit gedacht dat het zo’n hit zou worden. Ons streven is om élke scholier in Nederland op deze unieke en overweldigende wijze kennis te laten maken met het heelal.” Bron: Nederlandse Onderzoekschool voor Astronomie.

Nog even verder mijmeren over BICEP2 – deel 4

De laatste episode uit het lange BICEP2-verhaal dateert al weer van 8 juni j.l., drie weken geleden, dus het is tijd om de boel weer even op te frissen en de laatste stand van zaken te geven. Eh…. voor de mensen die sinds 17 maart 2014 onder een steen hebben gelegen: op die datum maakte het team natuurkundigen verbonden aan de BICEP2-detector op de Zuidpool bekend dat ze in de kosmische microgolf-achtergrondstraling zogenaamde B-mode polarisatie afkomstig van zwaartekrachtsgolven vanuit de inflatieperiode van de oerknal hebben ontdekt.

  • De publicatie die op 17 maart 2014 door BICEP2 werd gepubliceerd was alom bekritiseerd omdat ‘ie niet ‘peer-reviewed’ was, zoals de standaard procedure voor wetenschappelijke publicaties luidt. Maar op 19 juni kwam de versie uit die wel peer-reviewed was, gepubliceerd in Physical Review Letters en besproken in deze Astroblog.

    Het BICEP2 team blijft bij haar standpunt dat ze B-mode polarisatie van primordiale zwaartekrachtsgolven hebben ontdekt, maar geeft toe dat er ook invloed op het signaal kan zijn van lokaal stof, stof dat afkomstig is van de Melkweg.

  • Gisteren stond er in de wetenschapskatern van NRC-Handelsblad een goed artikel van Margriet van der Heijden over ‘het opgeblazen bewijs voor inflatie heelal’. Daarin wordt onder andere Erik Verlinde geciteerd, die vorige week aanwezig was bij het donkere materiesymposium in Amsterdam en die eerder de presentatie bijwoonde van Raphael Flauger in Princeton, die met zijn collegae als eerste de invloed van lokaal stof op de BICEP2-gegevens aan de orde stelde. Verlinde denkt dat als uiteindelijk het stof is neergedaald en de definitieve Planck-gegevens van het stof in de Melkweg bekend zijn geworden – misschien over zes weken al, wordt gefluisterd – er toch een signaal van zwaartekrachtsgolven van de oerknal zal overblijven, alleen veel kleiner dan wat nu gevonden is.
  • Het juli-nummer van het maandblad Zenit bevat ook een artikel van Claude Doom over de BICEP2-trammelant. Geschetst wordt daarin met welk probleem het BICEP2 team zich gesteld zag om een indruk te krijgen van het stof in de Melkweg. Ze baseerden zich daarbij op de Planck-gegevens, maar die hadden zo hun beperkingen: de gegevens die in 2013 waren gepubliceerd hadden een lage resolutie, de gegevens die dit jaar waren gepubliceerd waren weliswaar beter, maar daarin ontbrak het door BICEP2 bestudeerde gedeelte aan de zuidelijke sterrenhemel (zie afbeelding hieronder).

    Daar komt nog eens bij dat Planck in een ander frequentiegebied heeft gemeten dan BICEP2 had gedaan.

  • De BICEP2-gegevens worden nu ook al door wetenschappers gebruikt om geheel andere onderwerpen mee te bespreken. Van de week zagen we bijvoorbeeld dat sterrenkundigen op basis van de BICEP2 gegevens tot de slotsom zijn gekomen dat je onmogelijk inflatie tijdens de oerknal én het bestaan van Higgs bosonen kunt hebben. Ik vermoed zelf dat de soep niet zo heet zal worden gegeten als ‘ie wordt opgediend en dat door fine-tuning van diverse parameters, zowel van de kant van de BICEP2-gegevens van de inflatie (met name de tensor-to-scalar-ratio r) als van het Higgs boson, beiden in stand kunnen blijven.
  • Tenslotte had ik precies een week geleden een interview met de sterrenkundigen Jim Peebles en Michael Turner, dat onder andere ging over de BICEP2 resultaten. Daaruit bleek hoe diep verdeeld de sterrenkundige wereld is over de resultaten: Peebles vond dat BICEP2 onvoldoende rekening had gehouden met het stof van de Melkweg, Turner daarentegen vond het wel overtuigend, al moest definitieve bevestiging door onafhankelijke onderzoekers nog wel volgen. Michael Turner was overigens op 18 april leider van een discussie over de BICEP2 resultaten, waarover ik hier heb geblogd. Interessant om dat ook even terug te zien.

Hier de eerdere Mijmer-versies van deze continuing story over BICEP2:

Bron: NRC-Handelsblad, 28 juni 2014 + Zenit juli-augustus 2014.

Bert, Ernie en Big Bird kwamen vermoedelijk van een blazar

Impressie van een blazar. Credit: NASA/JPL-Caltech.

In de periode 2010-2012 werden met de enorme IceCube detector in het ijs van de zuidpool drie neutrino’s waargenomen met een gigantisch hoge energie. Natuurkundigen kunnen ze ingewikkelde catalogusnummers geven, die niemand onthoudt, maar in dit geval kreeg het drietal aansprekende namen – gelukkig maar, afkomstig van Sesamstraat: ‘Bert’ met een energie van 1.040 TeV (=1,04 peta electronvolt), ‘Ernie’ met een energie van 1.140 TeV (=1,14 PeV) en de allergrootste tenslotte, ‘Big Bird’ (bij ons noemen we die vogel Pino), die 2 PeV aan energie had. Dat een bron in ons zonnestelsel of Melkwegstelsel deze drie neutrino’s niet had geproduceerd was wel duidelijk, maar de vraag was wat dan wel in staat was deze UHE (‘ultra high energy’) neutrino’s te produceren. Onderzoek van het project TANAMI (Tracking Active Galactic Nuclei with Austral Milliarcsecond Interferometry) laat zien dat de neutrino’s vermoedelijk afkomstig zijn van een blazar. Dat zijn sterrenstelsels met een zeer actieve kern, geactiveerd door een superzwaar zwart gat, dat door invallend materiaal veel energie uitspuwt. Die energie wordt in twee straalstromen of jets vanuit de magnetische pool van het zwarte gat naar buiten gestuwd en in het geval van een blazar is één van die jets precies naar de aarde gericht. TANAMI heeft zes kandidaat-blazars opgeleverd, die hoogstvermoedelijk de bron bevatten van Bert, Ernie en Big Bird, je ziet ze alle drie hierboven, gemaakt door VLBI radio-waarnemingen met de ALBA (Australian Long Baseline Array) in combinatie met observatoria in Zuid-Afrika, Chili, Antarctica en Nieuw-Zeeland. Verdere studie aan de blazars en de neutrino’s moet uitwijzen of de link ertussen juist is. Voor de geïnteresseerden is alles hier te lezen:

F. Krauß et al., ”TANAMI blazars in the IceCube PeV neutrino fields,” Accepted in Astronomy & Astrophysics, 19 Jun 2014; arXiv:1406.0645 [astro-ph.HE].

Bron: Francis (th)E Mule.

Zou de lichtsnelheid (soms) lager kunnen zijn dan gedacht?

Credit: NASA, ESA, P. Challis, and R. Kirshner (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics)

Op de vroege morgen van 27 februari 1987 werd in een neutrinodetector onder de Mont Blanc een plotselinge piek gemeten in het aantal neutrino’s. Drie uur later werd door twee andere detectoren een vergelijkbare uitbarsting van neutrino’s waargenomen.Ongeveer 4,7 uur later zagen sterrenkundigen die de Grote Magelhaanse Wolk aan het bestuderen waren iets merkwaardigs: de blauwe superreus Sanduleak -69 202 nam gigantisch in helderheid toe. Niet veel later is de ster supernova gegaan, een gebeurtenis die de boeken is ingegaan als SN 1987A.Deze supernova is nog altijd het best bestudeerde exemplaar ooit, maar is ook door een mysterie omgeven die sterrenkundigen getracht hebben om onder het tapijt te schuiven. De supernova bestond namelijk uit drie gebeurtenissen: een neutrinoflits, nog een neutrinoflits (drie uur later) en nog eens 4,7 uur later pas het optische signaal. Neutrino’s en fotonen (lichtdeeltjes) bewegen beide met de lichtsnelheid en zouden dus tegelijkertijd moeten zijn gearriveerd. Vanwaar de vertraging van 7,7 uur tussen de eerste gedetecteerde neutrino’s en de aankomst van de optische fotonen? De natuurkundige James Franson van de Universiteit van Baltimore is met een mogelijke oplossing gekomen.

Credit: James Franson at the University of Maryland.

Volgens hem zal de lichtsnelheid in een gebied met een hoog zwaartekrachtpotentiaal gaan fluctueren als gevolg van kwantumeffecten. Bij alle eerdere berekeningen van de lichtsnelheid is alleen rekening gehouden met de relativiteitstheorie, maar dat is volgens Franson dus een grote fout. Het is inderdaad zo dat het effect van kwantummechanica op de lichtsnelheid op korte afstand (binnen ons melkwegstelsel) verwaarloosbaar is, maar op voldoende grote afstand wordt dit effect plotseling significant genoeg.Even wat achtergrondinformatie. Een supernova begint als de kern van een zware ster onder z’n eigen gewicht ineenstort, waarbij zowel neutrino’s als fotonen ontstaan. De neutrino’s vliegen ongehinderd naar buiten, terwijl de fotonen door de kern moeten ploegen [1]aangezien fotonen geen massa hebben, en neutrino’s nauwelijks – maar fotonen reageren via de elektromagnetische kracht op andere materie, terwijl neutrino’s dat niet doen. zij … Continue reading. Hierbij ontstaat een vertraging van circa drie uur.Volgens vele sterrenkundigen kan tijdens de supernova een tweede ineenstorting plaatsvinden, waarbij opnieuw neutrino’s geproduceerd worden. Daarom werden op aarde twee neutrinoflitsen waargenomen. Maar de optische fotonen zouden drie uur later gearriveerd moeten zijn en niet 4,7 uur later!Bij gebrek aan een betere verklaring heeft de astronomische gemeenschap het op stom toeval gehouden. Schijnbaar kwam toevallig uit exact dezelfde richting als de supernova, op vrijwel hetzelfde moment, een lichtflits aan, van een geheel andere bron. De kans hierop is 1 op 10.000! Dat lijkt me dus een onwaarschijnlijke verklaring :(Fransen heeft getracht dit probleem vanuit een ander oogpunt te bekijken. Als expert op het gebied van kwantummechanica en interferometrie weet hij als geen ander dat de invloed van de zwaartekracht op atomen bij interferometrische experimenten niet verwaarloosbaar is. Het is dus niet zo’n grote stap om te veronderstellen dat dit óók zal gelden voor fotonen.Franson’s redenering gaat als volgt: als een foton door het heelal reist, bestaat er een (eindige) kans dat deze zal opsplitsen in een elektron en een positron. Dit paar bestaat maar heel even, waarna ze weer samenvoegen tot een foton, die gewoon z’n weg vervolgt. Dit proces wordt vacuümpolarisatie genoemd.

Credit: James Franson at the University of Maryland.

Volgens Franson zal zwaartekrachtpotentiaal van invloed zijn op dit proces, aangezien zowel elektronen als (hun antideeltjes) positronen massa hebben. Grof gezegd zal het zwaartekrachtpotentiaal een verandering aanbrengen in de energie van het elektron-positronpaar. Dit resulteert dan weer in een verandering van de energie van het foton. Hierbij wordt de hoekfrequentie van het foton aangepast, en dus diens snelheid.Neutrino’s hebben dit probleem niet. Hun interactie met virtuele deeltjes verloopt uitsluitend via de zwakke kernkracht en die is, in vergelijking, verwaarloosbaar. Franson is vervolgens gaan berekenen hoe groot het effect van vacuümpolarisatie is op de snelheid van fotonen binnen de intergalactische afstand tussen ons en SN1987A. Hiertoe heeft hij een nieuwe term moeten bedenken, namelijk het zwaartekrachtpotentiaal in de kwantum-elektrodynamische omschrijving van fotonen, een proces waarbij kwantummechanica gecombineerd wordt met de relativiteitstheorie.De resultaten zijn opzienbarend te noemen. De berekeningen suggereren dat fotonen vertraagd worden met een factor die proportioneel is tot de fijnstructuurconstante. Volgens Franson is zijn model in staat om de vertraging van 4,7 uur te verklaren. Allemaal leuk en aardig natuurlijk, maar wat zorgt ervoor dat we hier niet met HTK-kosmologie te maken hebben? Oftewel: hoe zit het met de testbare voorspellingen?Nou, die zijn er. Als het idee van Franson klopt, dan zou dit gevolgen moeten hebben voor het magnetische moment van het elektron en op de vervalsnelheid van orthopositronium (een elektron en een positron die om elkaar heendraaien). Helaas zijn deze correcties nog niet meetbaar – het effect is namelijk twee orders van grootte kleiner dan het kleinste dat momenteel meetbaar is. Nog even geduld dus 🙂 Bron: The Physics Archive Blog

References[+]

References
1 aangezien fotonen geen massa hebben, en neutrino’s nauwelijks – maar fotonen reageren via de elektromagnetische kracht op andere materie, terwijl neutrino’s dat niet doen. zij reageren slechts via de zwakke kernkracht en die wordt niet voor niets zo genoemd