Tegendraadse draaiing van Jupiters wolkenwervels verklaard

Computermodel van de Jupiterdampkring (rechts), vergeleken met een foto.

Computermodel van de Jupiterdampkring (rechts), vergeleken met een foto.

Canadese en Duitse planeetonderzoekers hebben voor het eerst het ontstaan van de wolkenbanden en -wervels in de dampkring van de reuzenplaneet Jupiter succesvol gesimuleerd met behulp van computerberekeningen. De nieuwe resultaten zijn vandaag gepubliceerd in

De komende lancering van de LISA Pathfinder van minuut tot minuut [Update]

[Update 2 december 20.30 uur.] De lancering zal plaatsvinden op donderdag 3 december om 05.04 uur Nederlandse tijd.

Credit: ESA/A. Chance

Woensdag 2 december a.s om 05:15 uur Nederlandse tijd – wekker zetten! – wordt de Europese LISA Pathfinder met de dertig meter hoge Vega raket vanaf de ruimtehaven Kourou in Frans Guyana gelanceerd. Alles is vanaf 04.55 uur live te zien via ESA TV. Details over die missie kan je hier vinden, maar een zeer uitgebreide tabel met minutieus alles over de lancering vind je hieronder. Hierin is MET=Mission Elapsed Time – before/after liftoff times are -/+, GMT=Greenwich Mean Time, CET=Central European Time (=Nederlandse tijd), Vega VV06=Arianespace Vega launcher flight VV06, ESOC=European Space Operations Centre, Darmstadt, Germany.
METGMTCETVega VV06LISA Pathfinder/ESOC
L€“09:10:0019:05:0018:05:00Flight Control Team €˜on console€™ in ESOC Main Control Room; start of prelaunch activities
L-09:00:0019:15:0020:15:00ESOC teams begin monitoring spacecraft and ground systems, receiving live telemetry from LISA Pathfinder on top of Vega via umbilical
L-08:00:0020:15:0021:15:00Start of Vega countdown
L-06:00:0022:15:0023:15:00Start of ESOC network countdown; mission controllers continue monitoring LISA Pathfinder
L-05:10:0023:05:000:05:00Vega Inertial Reference System on;
Vega telemetry starts flowing
L-05:05:0023:10:000:10:00Flight Director conducts first formal check of ground segment launch readiness: confirms that teams, systems and stations are ready 
L-04:55:0023:20:000:20:00Flight Director reports ground segment status to Kourou launch control centre
L-04:20:0023:55:000:55:00Activation of Vega onboard computer and loading of flight program
L-02:40:001:35:002:35:00Mobile gantry withdrawal (45 mins)
L-01:55:002:20:003:20:00Alignment and checks of Inertial Reference System (after withdrawal of gantry)
L-01:15:003:00:004:00:00Vega telemetry transmitter on (after withdrawal of gantry)
Vega transponders on
L-00:55:003:20:004:20:00Flight Director conducts Go/NoGo roll call in Main Control Room
L-00:35:003:40:004:40:00Spacecraft Operations Manager conducts final briefing with ground tracking stations
L-00:34:003:41:004:41:00Launcher system ready
L-00:25:003:50:004:50:00Flight Director conducts final formal check of ground segment launch readiness: confirms that teams, systems and stations are ready
L-00:15:004:00:005:00:00LISA Pathfinder on internal powerFlight Director confirms ground segment ready for liftoff to Kourou launch control centre
L-00:10:004:05:005:05:00Last Kourou weather report before launch
L-00:04:004:11:005:11:00Start of Vega synchronized sequence
L-00:00:084:14:525:14:52Last possible launch abort
0:00:004:15:005:15:00Vega first stage ignition
0:00:014:15:015:15:01LIFT OFF
L+00:01:534:16:535:16:53Separation of first stage
L+00:01:544:16:545:16:54Second stage ignition
L+00:03:374:18:375:18:37Separation of second stage
L+00:03:494:18:495:18:49Third stage ignition
L+00:04:034:19:035:19:03Fairing jettisoned
L+00:06:304:21:305:21:30Separation of third stage
L+00:07:294:22:295:22:29Fourth stage first burn
L+00:16:234:31:235:31:23Fourth stage shutdown
L+01:41:195:56:196:56:19Fourth stage second burn
L+01:42:535:57:536:57:53Fourth stage second shutdown
L+01:45:336:00:337:00:33LISA Pathfinder release command
L+01:45:336:00:337:00:33SEPARATIONLISA Pathfinder separates from fourth stage; begins automatic sequence
L+01:47:036:02:037:02:03Acquisition of signal (earliest) from satellite via Kourou station
L+01:48:006:03:007:03:00ESOC issues test command
L+01:55:106:10:107:10:10Fourth stage third burn, for deorbiting
L+01:55:176:10:177:10:17Fourth stage shutdown
L+02:10:006:25:007:25:00LISA Pathfinder end of automatic sequence. In stable, Sun-pointing mode. ESOC teams continue checkout

Bron: ESA.

Op zoek naar de grootste knallen na de oerknal

Impressie van Lisa Pathfinder (Credit: ESA/ATG medialab)


Op 2 december 2015 lanceert de Europese ruimtevaartorganisatie ESA de ruimtesonde LISA Pathfinder, een belangrijke technologie-demonstratiemissie voor het meten van de door Einstein voorspelde zwaartekrachtsgolven in de ruimte. Wetenschappers verwachten met zwaartekrachtsgolven nieuwe ontdekkingen te kunnen doen over objecten als compacte dubbelsterren en samensmeltende superzware zwarte gaten, verantwoordelijk voor de grootste knallen na de oerknal. En er ligt ook compleet nieuwe fundamentele natuurkunde in het verschiet.Albert Einstein voorspelde al in 1916 het bestaan van zwaartekrachtsgolven. Hij stelde zwaartekracht voor als een vervorming van de ruimtetijd: hoe zwaarder een object des te sterker de vervorming van de ruimtetijd eromheen. Twee extreem zware objecten die snel om elkaar heen draaien of botsen, zoals samensmeltende superzware zwarte gaten, zouden bovendien rimpelingen in die ruimtetijd moeten veroorzaken. Einstein zelf dacht dat dit minieme effect nooit gemeten zou kunnen worden. Maar nieuwe precisietechnologie stelt ruimteonderzoekers nu in staat om op zoek te gaan naar deze golven, die met de lichtsnelheid door het heelal reizen.”Zwaartekrachtsgolven leveren een uniek nieuw venster op het heelal,” zegt Gijs Nelemans (Radboud Universiteit/Nikhef), leider van het Nederlandse consortium dat werkt aan eLISA, de geplande grote broer van Pathfinder (zie onder). “In tegenstelling tot gewone elektromagnetische straling reizen zwaartekrachtsgolven overal dwars doorheen, van de bronnen direct naar de detectoren. Het is een compleet nieuwe manier om extreme objecten in de ruimte te bestuderen.

Simulatie van zwaartekrachtsgolven die worden uitgezonden wanneer twee superzware zwarte gaten samensmelten (Credit: NASA/C. Henze)

Technologietest

De meeste objecten zenden zwaartekrachtsgolven uit die alleen in de ruimte kunnen worden gedetecteerd. Daarom selecteerde de Europese ruimtevaartorganisatie ESA eind 2013 de eLISA-missie (evolved Laser Interferometer Space Antenna). eLISA gaat rond 2034 de ruimte in. LISA Pathfinder gaat nu eerst de precisietechnologie van eLISA testen. Het meetprincipe draait om het bepalen van de onderlinge afstand tussen vrij zwevende testmassa’s met laserinterferometrie.LISA Pathfinder heeft twee goud-platinablokjes aan boord, bijna 40 cm van elkaar, die vrij in de satelliet zweven. Dat is te dicht bij elkaar om al zwaartekrachtsgolven te kunnen detecteren. Het doel is aan te tonen dat de twee goud-platinablokjes in vrije val blijven, vrij van alle niet door de zwaartekracht veroorzaakte verstoringen. De onderzoekers doen dit door de afstand tussen de twee blokjes met atomaire precisie te meten. Hierbij wordt laserlicht als supernauwkeurige liniaal gebruikt, op dezelfde wijze als dat straks in eLISA gebeurt.

Een impressie van eLISA

Fundamentele natuurkunde

“Hopelijk is de variatie in de afstand die LISA Pathfinder tussen de blokjes meet bijna nul,” zegt SRON-onderzoeker Martijn Smit. “Want dan weten we dat de blokjes inderdaad ongestoord rondzweven. Als ze dan straks in eLISA op enorm grote afstand van elkaar worden gezet, zien we toch alléén de variaties die door zwaartekrachtsgolven worden veroorzaakt. En dat is de bedoeling.” “Als deze technologie zijn belofte waarmaakt, is de weg vrij voor eLISA,” zegt Nelemans. “Met eLISA kunnen sterrenkundigen compacte dubbelsterren in de hele Melkweg bestuderen en samensmeltende superzware zwarte gaten tot voorbij de verste sterrenstelsels die we nu kennen. Maar waarschijnlijk levert de missie ook nieuwe fundamentele natuurkunde op. Misschien ontdekken we wel nieuw bewijsmateriaal voor de inflatietheorie. In feite kijken we naar alles wat de structuur van de ruimte door elkaar heeft geschud.”

Lancering

Pathfinder wordt naar verwachting op 2 december gelanceerd vanaf de Europese lanceerbasis in Kourou in Frans-Guyana, aan boord van een Vega-draagraket. De Europese ruimtevaartorganisatie ESA verwacht dat Pathfinder begin 2016 aankomt in zijn definitieve baan om de zon, op 1,5 miljoen km van de aarde.

Nederland

Nederlandse ingenieurs en wetenschappers zijn nauw betrokken bij beide missies. SRON heeft in de aanloop naar de lancering testapparatuur ontwikkeld voor LISA Pathfinder. TNO heeft al verschillende systemen getest en ontwikkeld, waaronder een systeem dat ervoor zorgt dat de laserbundels van eLISA exact op de goede plek terechtkomen, zelfs over een afstand van 5 miljoen km. Nikhef is als lid van de LIGO Virgo Collaboration al sinds 2007 intensief betrokken bij onderzoek naar gravitatiegolven.“In de toekomst willen we de precisietechnologie ontwikkeld voor Advanced Virgo, verfijnen voor eLISA,” zegt Jo van den Brand, wetenschappelijk programmaleider bij Nikhef. Nikhef, TNO, NOVA, Universiteit Twente en SRON werken samen in de technologieontwikkeling voor eLISA.Op wetenschappelijk gebied bundelen onderzoekers van Nikhef, de Radboud Universiteit, Universiteit van Amsterdam, Universiteit Leiden, Rijksuniversiteit Groningen, de Vrije Universiteit en SRON de krachten. Zij gaan behalve met eLISA ook metingen verrichten met de Italiaans/Frans/Nederlandse VIRGO-detector, de Nederlandse BlackGEM-telescoop en de Europese Pulsar Timing Array, die zwaartekrachtsgolven van andere frequenties en hun elektromagnetische tegenhangers gaan waarnemen. Bron: SRON.

Hubble ziet het einde van een kosmische wals

credit: ESA/Hubble & NASA, Acknowledgement: Judy Schmidt

De NASA-ruimtetelescoop heeft een foto gemaakt van het merkwaardige sterrenstelsel 2MASX J16270254+4328340 – een naam die helaas niet zal blijven hangen. Op de foto zien we een galactische samensmelting die bijna ten einde is gekomen. Twee spiraalstelsels zijn met elkaar versmolten tot een elliptisch of lensvormig sterrenstelsel. Tijdens dit proces zijn, als gevolg van getijdenkrachten, lange slierten van sterren weggeslingerd. Deze miljoenen sterren vormen nu een soort “mist” rondom het moederstelsel. Tijdens de botsing zijn de gaswolken in de stelsels massaal samengeperst tot nieuwe sterren – tijdens die periode moet 2MASX J16270254+4328340 een kleurrijk starburst-stelsel geweest zijn. Inmiddels is de rust wedergekeerd en is het grootste gedeelte van het gas helemaal verbruikt. In de toekomst zal dit stelsel niet veel sterren meer kunnen produceren. Uiteindelijk zal het stelsel “rood en dood” zijn – een saaie, uniforme bal van oude sterren. Maar zover is het nog niet: de stervorming is misschien voorbij, maar het wemelt van de relatief jonge sterren – vandaar de blauwe kleur.

Bron: NASA

Op exoplaneet waait een wind van bijna 10.000 km/u

De planeet HD 189733b gezien voor zijn moederster. Langs de evenaar bevindt zich een windgordel, waarin materiaal met een snelheid van 8700 km/u van de dagzijde naar de nachtzijde waait. De dagzijde heeft een blauwe gloed als gevolg van silicate mist in de dampkring. De nachtzijde gloeit dieprood als gevolg van de superhoge temperatuur. Credit to Mark A. Garlick/University of Warwick

Het is vandaag niet fijn om naar buiten te gaan – daar zorgt de krachtige wind wel voor. Natuurlijk hoort zo’n storm nu eenmaal bij de herfst. Bovendien mogen we niet klagen – er zijn plekken in het universum waar een wind van bijna 10.000 km/u dagelijkse kost is. Astronomen hebben namelijk gekeken naar het spectrum van de exoplaneet HD 189733b, waarbij met name gekeken is naar absorptielijnen van natriumgas in de atmosfeer. Door te kijken naar Dopplerverschuivingen van de golflengte (als gevolg van natriumgas dat naar ons toe beweegt, of juist van ons vandaan) kan de snelheid vastgesteld worden. Die blijkt 8690 kilometer per uur te bedragen. Dat betekent dat het nogal waait op deze Hete Jupiter – een wind van bijna 10.000 km/u is heel normaal. Dat is ruim 20 keer krachtiger dan de sterkste wind die ooit op aarde is gemeten! Zo, nu niet meer zeuren dat het buiten waait mensen 😛 Bron: University of Warwick.

Rode superreus Betelgeuze borrelt en bubbelt aan alle kanten

Credit: Hubble European Space Agency / Akira Fujii

Betelgeuze (? Orionis) is de heldere rode ster in het sterrenbeeld Orion, linksboven van de drie gordelsterren te zien, pakweg 650 lichtjaar verwijderd van de aarde. Het is een veranderlijke rode superreus, een enorme ster wiens straal 1100 keer die van de zon is. Het is ook een veranderlijke ster, met een periode van enige honderden dagen. Het is een ster waarvan de sterrenkundigen denken dat ‘ie ‘binnenkort’ als supernova zal exploderen – lees: tussen nu en pakweg 100.000 jaar, maak je geen zorgen hierover. Omdat Betelgeuze zo groot is en relatief dichtbij staat is het al tientallen jaren een veel bestudeerd hemelobject. Recente waarnemingen laten zien dat Betelgeuze enorm veel gas en stof uitblaast, die naar verschillende richtingen gaan (zie de afbeelding hieronder)

De asymmetrische vorm van Betelgeuze (boven: visueel licht, onder: gepolariseerd visueel licht), in verschillende golflengten. De fotosfeer van Betelgeuze, diens zichtbare oppervlakte, is de gestreepte rode cirkel. Credit: P.Kervella et al.

Men denkt dat sterren zoals Betelgeuze zeer veel massa verliezen door de enorme sterrenwinden, welke vermoedelijk verband houden met grote convectiestromen in de ster. Wat sterrenkundigen hopen is dat ze door regelmatig dit soort waarnemingen te doen ze een soort van filmpje kunnen maken van het borrelen en bubbelen van sterren zoals Betelgeuze.Nog even over de omvang van Betelgeuze: hij mag dan wel supergroot zijn – zoals gezegd is z’n straal 1100 keer die van de zon, de bol van de zon past maar liefst 1.300.000.000 keer (!) in het volume van Betelgeuze – maar hij is met een massa van tussen de 8 en 20 zonsmassa niet superzwaar. De gemiddelde dichtheid van Betelgeuze is dan ook een stuk lager dan die van de zon, 1,4 gram per kubieke cm voor de zon respectievelijk 1,2 miljardste gram per cm³ voor Betelgeuze. Die dichtheid van Betelgeuze is een miljoen keer minder dicht dan van de atmosfeer op aarde op zeeniveau, het is de dichtheid van een vacuüm in een thermosfles. In die zin is Betelgeuze dus een heet rood vacuüm, zoals Brian Koberlein ‘m noemt. Zouden de zon en Betelgeuze dezelfde gemiddelde dichtheid hebben dan zou het verschil in grootte tussen de twee sterren een stuk kleiner zijn, zoals je hieronder ziet (waarin ook Rigel te zien is, die andere heldere ster in Orion, ?Orionis, rechtsonder in de afbeelding bovenaan).

Bron: Astrobites + Koberlein.

De speurtocht naar Aarde 2.0

Vergelijking van Zon en Aarde met Kepler-452 en Kepler-452b. Credit: NASA/Ames/JPL-Caltech.

Een tweede aarde is nog steeds niet gevonden – de nummer 1 in de top 10 van earth-look-alikes komt niet verder dan een ESI index (Earth Similarity Index van 0,88, Aarde=1,0; zie deze tabel) – maar er wordt door de sterrenkundigen wereldwijd hard aan gewerkt om die te vinden, Aarde 2.0. De video hieronder van de NASA gaat over die speurtocht.

Schuine stand maanbaan verklaard

Langsscherende mini-planeetjes (voorgrond en rechtsboven) waren mogelijk verantwoordelijk voor de schuine stand van de maanbaan.

Nieuw onderzoek wijst erop dat de enigszins schuine stand van het baanvlak van de maan is veroorzaakt door de aantrekkingskracht van de mini-planeetjes die kort na het ontstaan van het aarde-maanstelsel nog door het zonnestelsel zwierven (Nature, 26 november).

Wetenschappers worstelen al geruime tijd met de vraag waar onze maan vandaan komt. Volgens de meest gangbare theorie is onze naaste buur ontstaan nadat een planeet ter grootte van Mars in botsing kwam met de nog zeer jonge aarde. Daarbij zou materiaal de ruimte in zijn geblazen, dat vervolgens samenklonterde tot de maan.

Volgens dat model zou het baanvlak van de maan vrijwel moeten samenvallen met de ecliptica

Zwarte gaten gedragen zich als Matroesjka-poppen

Credit: University of Warwick / Mark A. Garlick.

Een internationaal team van astrofysici, onder wie Peter Jonker en Thomas Wevers van de Radboud Universiteit en SRON, heeft vastgesteld dat superzware zwarte gaten hetzelfde gedrag vertonen als kleine stellaire zwarte gaten. Dat ontdekten ze door snel in te spelen op een sterscheuring in december 2014. Science heeft hun resultaten op 26 november gepubliceerd.Veel superzware zwarte gaten worden gevoed door een continue toestroom van gas, die miljoenen jaren kan duren en in een mensenleven weinig verandert. Maar de sterrenkundigen ontdekten een nieuwe gasstroom die zich heel anders gedroeg. Nadat een door hen bestudeerd superzwaar zwart gat een ster verscheurde – en daardoor een krachtige gasinjectie kreeg – produceerde het een korte maar spectaculaire radioflits. De onderzoekers concluderen dat deze radioflits afkomstig is van een jet of straalstroom die materie met bijna de lichtsnelheid van het zwarte gat wegblaast.Die jet was eerder al voorspeld door het zogenaamde Matroesjka-principe van de astrofysica; dat voorspelt dat alle compacte objecten in het heelal die materie aantrekken, bijvoorbeeld stellaire en superzware zwarte gaten, zich ruwweg hetzelfde gedragen. Met andere woorden: een grote Matroejska zoals een superzwaar zwart gat, miljoenen maal miljarden keren zo zwaar als onze zon, is niets anders dan een opgeschaalde versie van een kleinere pop: een stellair zwart gat van ongeveer tien zonsmassa’s. Omdat stellaire zwarte gaten vrijwel altijd een jet produceren die radiostraling uitzendt als ze gevoed worden met grote hoeveelheden gas, voorspelde de theorie dat superzware gaten hetzelfde doen als ze een ster opslokken.’Ik heb de elegantie van het Matroesjka-principe altijd aantrekkelijk gevonden,’ zegt Peter Jonker, co-auteur van het artikel en werkzaam bij SRON en de Radboud Universiteit. ‘Maar eerdere waarnemingen leverden geen bewijsmateriaal op voor de jets die het principe voorspelde. Onze nieuwe waarnemingen suggereren dat dit nieuwe type jet wel eens veel zou kunnen voorkomen.’

Credit: NASA/Goddard Space Flight Center/Swift

Snelle reactie

De ontdekking van de radioflits was mogelijk door een snelle reactie van de sterrenkundigen nadat de ‘sterscheuring’ (bekend als ASAS-SN-14li) bekend was gemaakt in december 2014. ‘Eerdere pogingen om bewijs te vinden voor deze jets, die materie van het zwarte gat af blazen, kwamen gewoonweg te laat,’ zegt eerste auteur Sjoert van Velzen van de Johns Hopkins Universiteit in de VS (en eerder verbonden aan de Radboud Universiteit). Co-auteur Thomas Wevers, werkzaam bij de Radboud Universiteit en SRON, voegt toe: ‘Bij eerdere pogingen ging het om kosmische ongelukken die veel verder weg plaatsvonden, terwijl we nu op de eerste rang zitten.’ Eerste rang betekent in deze discipline van de sterrenkunde op een afstand van zo’n 300 miljoen lichtjaar. Eerdere waarnemingen richtten zich op gebeurtenissen minstens drie keer zo ver weg. Bron: Radboud Universiteit.