Wedden dat SUSY bestaat?


Er wordt heel wat afgewed in de natuurwetenschappelijke wereld. Met deeltjesversnellers zoals de Large Hadron Collider (LHC) wordt al jaren gezocht naar signalen voor het bestaan van supersymmetrische deeltjes, de zware deeltjes die partner zijn van de bekende elementaire deeltjes en die een mogelijke verklaring zijn voor het bestaan van donkere materie. Resultaat tot nu toe: nul komma niks SUSY. Deze week had de natuurkundige Peter Woit een blog over de lopende weddenschappen rondom SUSY. Volgend jaar april starten na de grote ‘LHC long shutdown’ (LS1) weer de protonenbotsingen, dit keer bij een botsingsenergie van 13 TeV. Even alle lopende weddenschappen rondom SUSY op een rijtje:

  • Gordon Kane vs Marcello Gleiser, waarbij de laatste denkt dat de LHC géén SUSY heeft gevonden voor 2018. Ze wedden om een 15 jaar oude fles Macallan, da’s whiskey – huidige prijs iets van $100,-.
  • Een groep natuurkundigen wedde om een fles cognac van $100,- in 2011 dat SUSY wel of niet ontdekt zou worden voor juni 2016.
  • In 2012 liet nobelprijswinnaar David Gross weten weddenschappen te hebben afgesloten over het ontdekken van SUSY en wel als 50 fb-¹ aan data is geanalyseerd. De teller staat op dit moment – da’s voordat LS1 begon – op 25 fb-¹. Ik heb even geen idee wat de inzet is.
  • Garrett Lisi vs Frank Wilczek die om $1000,- wedden dat uiterlijk 8 juni 2015 supersymmetrische deeltjes niet resp. wel gevonden zijn.
  • Dezelfde Wilczek wedde in 2013 met Tord Ekelof dat voor het einde van 2019 gaugino”s zijn ontdekt. Waar ze ‘t voor doen? Voor een paar chocolade munten. 🙂
  • Eentje die al is afgelopen: Jacques Distler vs Tomasso Dorigo over het wel/niet zien van SUSY na de eerste 10 fb-¹. Er werd niks komma nada gezien, dus Distler moest $ 750 betalen aan Dorigo.
  • Tenslotte Adam Falkowski vs Lubos Motl, die om $ 100,- wedden over het niet/wel zien van SUSY na 30 fb-¹.
  • Oh ja, in de reacties op de blog van Woit kwam Jan de Goor nog met de melding dat er nog een weddenschap loopt en wel van Gordon Kane met een vriend van Jan. Klinkt een tikkeltje vaag, maar de inzet is het dragen van een T-shirt met opschrift.

Ik heb natuurlijk nog een weddenschap lopen met Pirobel over de waarde van Ω- inzet € 100,- plus reiskosten. Oh wacht, dat heeft niets met SUSY te maken. 😉 Bron: Not Even Wrong.

Het Sirius-probleem: kan een jonge ster in 2000 jaar tijd van kleur veranderen?

Credit: ESO

Laten we het eens hebben over het Sirius-probleem. Sirius is natuurlijk de helderste ster aan de nachthemel en is een reuzenster op een afstand van slechts 8,6 lichtjaar. Sirius heeft een heldere witblauwe kleur, maar dat is niet altijd zo geweest – althans, als we beroemde sterrenkundigen uit de Klassieke Oudheid mogen geloven.

De beroemde Egypto-Griekse natuurvorser Claudius Ptolemaeus noemde in zijn Almagest namelijk zes rode en heldere sterren: Betelgeuze, Antares, Aldebaran, Arcturus, Pollux en…Sirius! Goed, vijf van de zes sterren zijn inderdaad rood, maar Sirius is dat in de verste verte niet. Waarom noemde Ptolemaeus de ster dan “rood”? Het is natuurlijk mogelijk dat hij gewoon niet goed heeft gekeken, ware het niet dat ook tijdgenoten van ‘m (zoals Plinius) Sirius als “rood” omschreven. Wat kan er in vredesnaam aan de hand zijn geweest?

Het is verleidelijk om te zeggen dat Sirius zich destijds (1800 jaar geleden) in een andere fase van z’n evolutie bevond, maar dat kan helemaal niet – althans, niet binnen ons huidige begrip van stellaire evolutie. Het is ook mogelijk dat z’n begeleider, de witte dwergster Sirius B, een rol heeft gespeeld bij het veranderen van de kleur. Ook dat is, om andere redenen, onwaarschijnlijk, evenals de (bespottelijke) notie dat de Dogon uit Afrika als enige weten waarom Sirius van kleur kan veranderen….omdat ze contact zouden hebben gehad met intelligente wezens uit het Siriusstelsel! Vergeet dat alles, de verklaring zou veel simpeler kunnen zijn: een combinatie van Bokglobules en Rayleigh-scattering 😉

Bokglobules, ontdekt door de Nederlands-Amerikaanse sterrenkundige Bart Bok, zijn donkere en superkoude gaswolken die vaak donker afsteken tegen hun omgeving en het licht van achterliggende objecten geheel kunnen blokkeren. Astronomen vermoeden dat een Bokglobule de eerste fase vormt van het ontstaan van een sterrenkraamkamer. In het binnenste is het gas beginnen samen te trekken, maar dit proces is nog maar “net” begonnen en de globules bevatten dus geen protosterren of andere objecten die straling afgeven. Vandaar dat Bokglobules niet alleen heel dicht zijn, maar ook ontzettend koud!

Credit: ESO

Nou, zoals gezegd laten Bokglobules nauwelijks straling of licht door, maar in sommige gevallen kan een klein beetje licht er wel doorheen komen. Dit licht wordt dan verstrooid als gevolg van Rayleigh-scattering (hetzelfde proces zorgt voor een rode schemergloed op aarde), waardoor de hele Bokglobule een klein beetje roodachtig wordt. Hierboven zie je een voorbeeld, hoewel het effect voor de duidelijkheid wel kunstmatig is versterkt.

Aangezien Bokglobules relatief klein zijn (ongeveer een lichtjaar in doorsnee) en niet gravitationeel verbonden zijn met andere objecten, kunnen ze “vrij” door de Melkweg bewegen. Dat betekent dat ze plotseling het licht van achtergelegen sterren een rode zweem kunnen geven. Dat zou een verklaring kunnen vormen voor het Sirius-probleem! In dat geval heeft een Blokglobule ten tijde van Ptolemaeus precies tussen ons in Sirius ingestaan.

Toch is ook die verklaring niet helemaal zonder haken en ogen: in dat geval zou Sirius niet alleen roder zijn geworden, maar ook een stuk zwakker – en dat terwijl Ptolemaeus Sirius niet alleen omschreef als “rood”, maar ook als “helder”. Bovendien was Sirius in dezelfde tijd in China “gewoon” zichtbaar als een witblauwe ster. Het mysterie is dus nog altijd niet opgehelderd….

Bronnen: Brian Koberlein en Wikipedia.

Timelapse: sprites, zwaartekrachtgolven en nachthemellicht

De bekende astrofotograaf Randy Halverson van Dakotalapse heeft weer een schitterende timelapse video gepubliceerd. Op de video zijn allerlei interessante zaken te zien, zoals….sprites! Dat is een speciale vorm van bliksem, die slechts een duizendste van een seconde duren en bovendien hun energie uitstoten in het rode deel van het spectrum. Het gevolg is dat ze zeer lastig zichtbaar zijn. Sprites vinden altijd plaats hoog boven onweersbuien en piloten en astronauten zien ze al tientallen jaren – toch zijn ze pas in 1989 voor het eerst gefotografeerd.

Maar dat is niet alles wat de video te bieden heeft. Er is ook een zwakke gloed van noorderlicht zichtbaar, evenals (groen)

Afstanden meten in het heelal

Credit: NASA/JPL-Caltech

Naar aanleiding van mijn Astroblog over de pas ontdekte supercluster van sterrenstelsels Laniakea is er een discussie losgebarsten over afstanden tussen sterrenstelsels – zelfs hier en daar leidend tot de nodige irritatie. Als je in 2014 een afstand meet tot willekeurig één van de 100.000 sterrenstelsels in Laniakea en je meet een afstand van bijvoorbeeld 100 miljoen lichtjaar, dan weet je dat het licht er 100 miljoen jaar over heeft gedaan om hier te komen. Maar je weet ook dat het sterrenstelsel waarvan je de afstand hebt bepaald niet stil staat en dat het NU inmiddels een andere plek in het heelal heeft gekregen. Alsof je na weken een ansicht krijgt van iemand uit Madrid, maar je weet dat die persoon inmiddels op een heel andere plaats zit. Vanwege deze discussie dacht ik dat het goed is om een paar dingen te verduidelijken.

Om te beginnen is het goed te beseffen dat sterrenkundigen weten dat sterrenstelsels niet stil in het heelal staan, maar dat ze continue bewegen. Daarbij zijn twee bewegingen van belang: de beweging die het gevolg is van de expansie van het heelal, dat wordt ook wel de ‘Hubble Flow’ genoemd, en de beweging die komt door lokale gravitationele invloeden, bewegingen van sterrenstelsels in clusters en superclusters doordat ze elkaar gravitationeel beïnvloeden. Sterrenkundigen houden met die bewegingen rekening en dat doen ze door twee verschillende afstanden te onderscheiden – let op: ik heb het hier niet over methodes om afstanden te bepalen, zoals parallax, Cepheïden en type Ia supernovae:

  • De afstand die rekening houdt met de expansie van het heelal is de zogenaamde ‘comoving distance’ – is meebewegende afstand de juiste vertaling? Bij deze afstand hanteert men een schaalfactor, zodat de afstand tussen twee sterrenstelsels gelijk blijft. Is de afstand tussen twee stelsels 100 miljoen lichtjaar, dan is dat over een miljard jaar nog steeds zo, dankzij de schaalfactor, ondanks de expansie van het heelal.
  • De andere afstand is de ‘proper distance’ – zeg de eigen afstand – die zegt wat de afstand tussen twee sterrenstelsels op een bepaald moment is. Staan twee stelsels 100 miljoen lichtjaar van elkaar vandaan, dan zou dat over een miljard jaar dankzij de expansie best wel eens verdubbeld kunnen zijn. Feitelijk zijn er drie eigen afstanden:
    • de eigen afstand op het moment dat het licht van het ene stelsel naar het andere stelsel werd uitgezonden.
    • de eigen afstand op het moment dat het licht van het ene stelsel bij het andere stelsel aankomt.
    • de eigen afstand die het licht zelf aflegt.

Onderstaande afbeelding maakt dit duidelijk, waarbij opgemerkt moet worden dat de eigen afstand op het moment dat het licht van het ene stelsel aankomt bij het andere stelsel gelijk is aan de meebewegende afstand, hetgeen per definitie is, op moment t=1 (nu) is de schaalfactor ook 1 – net zoiets als dat water op zeeniveau per definitie bij 100 graden kookt.

Voor afstanden tussen sterrenstelsels op relatief nabije afstanden speelt de schaalfactor door de expansie van het heelal geen rol en zijn alle genoemde afstanden ongeveer hetzelfde. Binnen de Lokale Groep van sterrenstelsels, waar de Melkweg toe behoort, is de expansie van het heelal niet merkbaar en meetbaar. Daarbuiten wel, dus bij de metingen aan Laniakea moet rekening worden gehouden met lokale gravitationele invloeden, welke stromingen van stelsels naar een bepaalde richting veroorzaken, én met de expansie van het heelal. Bron: Wikipedia + Wikipedia.