Credit: NASA, ESA, A. Koekemoer and the CANDELS science team
Uit een nieuwe studie is gebleken dat sterrenstelsels in het jonge universum veel beter waren in het maken van nieuwe sterren dan hun soortgenoten vandaag de dag. Dit blijkt uit de zogenaamde CANDELS-survey (Cosmic Assembly Near-infrared Deep Extragalactic Legacy Survey), die is uitgevoerd met de Hubble-ruimtetelescoop. In het kader van die survey heeft men gekeken naar 8000 sterrenstelsels, waarvan het licht dat we opvangen zo’n 0,75 tot 1,5 miljard jaar na de oerknal vertrokken is. Aangezien het universum bijna 14 miljard jaar oud is, komt dit overeen met de eerste vijf tot tien procent van de geschiedenis van het heelal.
De betrokken wetenschappers hebben gebruik gemaakt van de hoeveelheid ultraviolet licht dat door de stelsels is uitgezonden om te schatten hoeveel sterren die stelsels ongeveer geproduceerd hebben in hun nog prille leven. Aan de hand daarvan is de totale massa van de sterren in die stelsels berekend en die blijkt hoger te zijn dan door modellen voorspeld is. Dat betekent dat sterrenstelsels in het jonge universum veel “beter” waren in het maken dan nieuwe sterren, dan sterrenstelsels zoals de Melkweg.
Maar waarom is dat eigenlijk? Dat komt ten eerste door het uitdijen van het universum: vroeger zat alles veel dichter op elkaar (zowel gas als sterrenstelsels) en omdat sterren ontstaan vanuit dicht gas, hadden sterrenstelsels simpelweg veel meer “brandstof” voor de sterrenfabrieken. Daarnaast gingen sterrenstelsels ook veel efficiënter met hun gas om. Vandaag de dag zorgen zaken als supernovae, sterrenwinden en supermassieve zwarte gaten ervoor dat het gas wordt verhit en hierdoor ongeschikt wordt gemaakt voor de vorming van sterren. Vroeger was deze zogenaamde “feedback” schijnbaar veel minder uitgesproken. Bron: University of Texas.
Astronomen hebben ontdekt dat de kleine ster TVLM 513-46546 zich nogal onstuimig gedraagt. Hij produceert veel sterkere zonnevlammen dan onze zon. De oorzaak: een opmerkelijk krachtig magnetisch veld. De rode dwergster, die op een afstand van ongeveer 35 lichtjaar in het sterrenbeeld Boötes staat, heeft tien keer zo weinig massa als onze zon. Hij is zo klein en koel dat hij maar net tot de volwaardige sterren wordt gerekend. Wat deze ster zo bijzonder maakt, is zijn snelle rotatie: één aswenteling duurt maar ongeveer twee uur. Ter vergelijking: onze zon doet er ongeveer 25 dagen over. Uit waarnemingen met de VLA-radiotelescoop in New Mexico was al gebleken dat het globale magnetische veld de rode dwerg honderd keer zo sterk is als dat van onze zon. Dat verraste astronomen, omdat de fysische processen die het magnetische veld van de zon veroorzaken in zo’n kleine ster niet zouden mogen optreden.Nieuwe waarnemingen met de ALMA-radiotelescoop in het noorden van Chili laten zien dat de ster ook radiostraling met een frequentie van 95 gigahertz (overeenkomend met een golflengte van 3 mm) produceert. Zulke radiostraling is kenmerkend voor een proces dat synchrotron-emissie word genoemd. De oorzaak ligt bij elektronen die langs sterke magnetische veldlijnen bewegen. Hoe krachtiger het magnetische veld, des te hoger de frequentie. Onze zon vertoont tijdens korte uitbarstingen die zonnevlammen worden genoemd ook van die straling. Maar uit de ALMA-waarnemingen blijkt dat er bij TVLM 513-46546 geen einde aan komt. Bovendien zijn die langdurige zonnevlammen tienduizend keer zo intens als die van onze zon.Waarnemingen van soortgelijke sterren zullen moeten uitwijzen of TVLM 513-46546 een buitenbeentje is, of dat alle kleine rode dwergsterren zich zo stormachtig gedragen. Hoe dan ook: voor eventuele planeten in de buurt van TVLM 513-46546 is het slecht nieuws. De uitbarstingen zijn zo hevig dat zulke werelden waarschijnlijk niet in staat zijn om een atmosfeer vast te houden. Bron: Astronomie.nl.
Een vergelijking tussen de afstandmaat van twee planetaire nevels, PuWe 1 en Abell 21. Links zie je de fysieke grootte van beide nevels volgens de nieuwe methode. Rechts zie je de fysieke grootte die is berekend via oudere methodes. Credit: NOAO/AURA/NSF, Ivan Bojicic, David Frew, Quentin Parker (HKU)
Astronomen hebben een manier gevonden om de afstand tot zogenaamde planetaire nevels veel beter te bepalen dan voorheen mogelijk was. Ondanks de naam, hebben planetaire nevels helemaal niets met planeten van doen. Vroege astronomen vonden ze, gezien door de telescopen van die tijd, lijken op de schijfjes van planeten in het zonnestelsel.
Nu weten we dat planetaire nevels het eindstadium vormen voor sterren zoals de zon. Als dit soort sterren het einde van hun leven naderen, worden de buitenlagen afgestoten, waarbij de naakte kern wordt achtergelaten. Het licht van die kern doet de afgestoten buitenlagen dan oplichten in allerlei kleuren. Binnen de Melkweg zijn enkele duizenden planetaire nevels bekend, die (vanwege hun kleur en vorm) een dankbaar doelwit vormen voor zowel professionele als amateur-astronomen.
Planetaire nevels komen in allerlei vormen en maten. Op deze collage zijn 22 planetaire nevels op grootte gesorteerd. De grootste bekende planetaire nevel meet ruim 20 lichtjaar in doorsnede en zou op deze schaal de hele afbeelding bedekken. Credit: ESA/Hubble & NASA, ESO, Ivan Bojicic, David Frew, Quentin Parker
Het probleem is echter dat astronomen moeite hebben om hun afstand te bepalen. Nu zijn astronomen van de universiteit van Hong Kong met een simpele en elegante oplossing gekomen. Bij de nieuwe methode zijn er slechts drie dingen die je moet bepalen of meten: een schatting van hoeveel licht van de nevel wordt tegengehouden door interstellair stof (“extinctie”); de geprojecteerde omvang van de nevel aan de nachthemel; en een schatting van de helderheid van het object.
Het resultaat is dan een zogenaamde “oppervlakte-helderheid-relatie” en de robuustheid hiervan is getest door de afstanden die via de methode verkregen zijn, te vergelijken met de afstand tot planetaire nevels waarvan deze wél goed en accuraat bekend zijn. Het blijkt dat de nieuwe methode maar liefst vijf keer accurater is dan eerdere modellen. Bron: Royal Astronomical Society.
De huidige grootste deeltjesversneller ter wereld is de Large Hadron Collider (LHC) van het Europese onderzoeksinstituut CERN bij Genéve en die meet 27 km in omtrek. In China hebben ze onder leiding van Nima Arkani-Hamed plannen voor een opvolger van 100 km omtrek. Groter, groter, groter, dat is het idee. Bij de Gordon and Betty Moore Foundation dachten ze precies het omgekeerde: waarom niet kleiner, kleiner en kleiner. Daarom gaven ze onlangs $ 13,5 miljoen aan de Stanford Universiteit om een deeltjesversneller te bouwen die zo groot is als… een schoenendoos – en dat allemaal gebaseerd op de technologie die ‘versneller op een chip‘ heet. Bij die techniek worden elektronen door middel van laserlicht versneld in een serie kunstig gemaakte chips. Het idee hierachter was: de microchips worden steeds kleiner, kunnen we dat ook niet voor deeltjesversnellers voor elkaar krijgen? ‘Kunnen we voor de versneller niet doen wat de microchip-industrie deed voor de computers’ , aldus SLAC natuurkundige Joel Englan. En zo kwam het idee op gang om deeltjesversnellers te gaan miniaturiseren, te verkleinen tot modellen die op je tafel passen. Aldus geschiedde en begon men met het zogeheten ‘accelerator-on-a-chip project’, dat bedoeld is om zo’n miniatuur-deeltjesversneller voor elkaar te krijgen. Stand van zaken op dit moment is dat men in staat is de 3,2 km lange SLAC deeltjesversneller terug te brengen tot een formaat van 100 meter. Nog niet echt een tafelmodel, maar er is vooruitgang. Wordt vervolgd. 🙂 Bron: Symmetry Magazine.
Credit: NASA/CXC/Stanford/I.Zhuravleva et al/A.C. Fabian et al.
Een internationaal team van sterrenkundigen heeft een nieuwe verklaring gevonden voor geheimzinnige röntgenstraling in clusters van sterrenstelsels, de grootste objecten in het universum. Deze röntgenstralen, met een zeer specifieke energie, kunnen ontstaan als koud waterstofgas botst op hete zwavel-ionen en zo elektrische lading overdraagt. Eerder werden de röntgenstralen toegeschreven aan een hypothetisch deeltje, het steriele neutrino, mogelijk verantwoordelijk voor donkere materie. Het ladingoverdracht-model levert echter een meer voor de hand liggende verklaring.Sterrenkundigen denken dat clusters van sterrenstelsels bestaan uit ongeveer 15% gewone materie, in de vorm van heet gas dat röntgenstraling uitzendt. 85% zou moeten bestaan uit onzichtbare donkere materie. De oorsprong en samenstelling van donkere materie is onbekend. In een van de modellen voor donkere materie kunnen steriele neutrino’s (hypothetische deeltjes die geen interacties aangaan met andere neutrino’s maar wel massa hebben) ook röntgenstraling uitzenden als ze vervallen. We weten echter niet hoeveel energie deze röntgenstraling heeft. Sterrenkundigen hebben daarom de röntgenspectra van clusters doorgespit op zoek naar een signaal dat niet afkomstig kan zijn van röntgenstraling van het hete gas. Verleden jaar meldden twee onderzoeksteams dat ze een onbekende röntgenpiek hadden gevonden, met een energie van 3,5 kilovolt. Bevestiging hiervan zou een echte doorbraak betekenen in het oplossen van de donkere-materiepuzzel.” Behalve heet gas komen er in sommige clusters ook substantiële hoeveelheden koud gas voor,” zegt SRON-onderzoeker en eerste auteur Liyi Gu. “Dit koude gas bestaat voor het grootste deel uit waterstofatomen. Wanneer zo’n koud atoom botst op een ion van het hete gas, kan het elektron van het waterstofatoom overspringen naar het ion en zo een röntgenfoton produceren. Als het om een zwavel-ion gaat (een zwavelatoom dat al zijn elektronen kwijt is) heeft de röntgenstraling een energie van precies 3,5 kilovolt. De hoeveelheden koud en warm gas in de clusters zijn voldoende om een signaal te produceren dat overeenkomt met het signaal dat werd toegeschreven aan steriele neutrino’s.
Impressie van Astro-H. Credit; JAXA
Ladingoverdracht wordt in het laboratorium regelmatig gemeten en zou dus heel goed de bron van de mysterieuze röntgenstraling kunnen zijn. Deze nieuwe, minder exotische verklaring kan worden bekrachtigd door ASTRO-H, de Japanse ruimtetelescoop die begin 2016 wordt gelanceerd. SRON-sterrenkundige Jelle Kaastra: “ASTRO-H heeft een detector die extreem gevoelig is voor röntgenstraling met een energie van 3,5 kilovolt. In feite begon SRON met de ontwikkeling van het ladingoverdracht-model ter voorbereiding op ASTRO-H.”Het model dat Liyi Gu en zijn SRON-collega’s hebben ontwikkeld, maakt gebruik van de berekeningen van Patrick Mullen, student in de onderzoeksgroep van Phillip Stancil van de Universiteit van Georgia. De sterrenkundigen verwachten dat ASTRO-H nog veel meer straling gaat meten als gevolg van ladingoverdrachten bij onder andere Jupiter, in het interstellaire medium en in clusters van sterrenstelsels.Meer informatie Het artikel A novel scenario for the possible X-ray line feature at ~3.5 keV: charge exchange with bare sulfur ions is vandaag online verschenen in het tijdschrift Astronomy & Astrophysics: http://dx.doi.org/10.1051/0004-6361/201527634. Auteurs: Liyi Gu (SRON), Jelle Kaastra(SRON, Universiteit Leiden), Ton Raassen (SRON, Universiteit van Amsterdam), P. D. Mullen, R. S. Cumbee, D. Lyons en P. C. Stancil (allen Universiteit van Georgia). Bron: ASTRON.
Artist’s impression van een hypernova – de explosieve dood van een ster die ruwweg tien keer zo hevig is als een normale supernova. Credit: ESO.
Een internationaal team van astronomen heeft enkele van de oudste sterren van onze Melkweg ontdekt. Onderzoek van hun chemische samenstelling kan informatie opleveren over hoe het heelal er kort na de oerknal uitzag.De sterren, die zich al miljarden jaren in het hart van de Melkweg bevinden, bevatten extreem weinig ‘metalen’ – de astronomische term voor alle elementen zwaarder dan helium. Eén van de sterren is zelfs de meest metaalarme ster die tot nu toe in het galactisch centrum is aangetroffen. De chemische vingerafdrukken van deze sterren wijzen erop dat de eerste sterren in het heelal via een zogeheten hypernova-explosie aan hun eind zijn gekomen – een explosie die tien keer zo hevig is als een ‘gewone’ supernova. Deze oersterren bevatten alleen waterstof, helium en een heel klein beetje lithium.Bij eerdere zoekacties naar metaalarme sterren in het galactisch centrum werden bijna uitsluitend sterren aangetroffen die qua samenstelling op onze zon lijken. Ze zijn verrijkt met de zware elementen die door opeenvolgende generaties van supernova’s de ruimte in zijn geblazen. Maar nu hebben astronomen een manier gevonden om in die hooiberg van ’te jonge’ sterren oude sterren op te sporen. Sterren met een extreem laag metaalgehalte blijken er namelijk iets blauwer uit te zien dan andere sterren.Op basis van dat criterium zijn 14.000 veelbelovende sterren in het hart van de Melkweg opgespoord. Deze kandidaten worden nu spectroscopisch onderzocht. Tot nu toe zijn op die manier 23 sterren ontdekt die zeer metaalarm zijn. Negen daarvan bevatten duizend keer zo weinig zware elementen als onze zon, en één van de negen nog eens tien keer zo weinig.Maar het metaalgehalte zegt niet alles. Ook sterren die veel later in de buitengebieden van de Melkweg zijn ontstaan, en later naar het galactisch centrum zijn gemigreerd, bevatten weinig zware elementen. Om die mogelijkheid uit te sluiten zijn ook de bewegingen van de negen kandidaten onderzocht. Daarbij is vastgesteld dat zeker zeven van de sterren zich al hun hele leven in het hart van de Melkweg bevinden. Computersimulaties wijzen erop dat deze sterren inderdaad heel vroeg in de geschiedenis van het heelal moeten zijn ontstaan. Bron: Astronomie.nl.
Donkere materie wordt niet voor niets “donker” genoemd. Hoewel er tien keer meer donkere materie dan gewone materie moet zijn in het heelal, hebben we het schimmige spul nog nooit waargenomen. We weten dat het er moet zijn, aan de hand van de zwaartekrachtinvloed die het uitoefent. Maar een rechtstreeks signaal is er nooit van opgevangen. Nu hebben astronomen de hoogste concentratie donkere materie ooit waargenomen, in een klein satellietstelsel van de Melkweg. Dit dwergstelsel heet Triangulum II en bevat slechts een paar duizend sterren. Aan de hand van de snelheid van de sterren in de kern van het stelsel, hebben astronomen vastgesteld dat het sterrenstelsel behoorlijk massief moet zijn. Al die extra massa moet afkomstig zijn van donkere materie. Maar waar bestaat dat eigenlijk uit? Volgens één theorie is donker materie opgebouwd uit supersymmetrische WIMP’s (Weakly Interacting Massive Particles). Als twee van de die deeltje met elkaar in botsing komen, wordt gammastraling geproduceerd. Maar in onze Melkweg is het lastig om gammastraling te herkennen als een signaal van donkere materie. Immers, gammastraling wordt bij zoveel processen geproduceerd, zoals bij pulsars e.d. Bij Triangulum II is dit veel eenvoudiger – dit sterrenstelsel heeft nauwelijks tot geen bekende gammabronnen. Hier is het dus veel gemakkelijker zoeken naar een signaal van donkere materie. Toch houden de betrokken astronomen een slag om de arm: de hoge snelheid van de sterren kan ook een andere oorzaak hebben: het stelsel zou op het punt kunnen staan om door de Melkweg te worden verscheurd. Bron: California Institute of Technology
Sterrenkundigen zijn er voor het eerst in geslaagd om direct een planeet in wording te fotograferen, een proto-planeet die zich bevindt in een gat in de stofschijf rondom de ster LkCa15. 450 lichtjaar verwijderd van de aarde. De sterrenkundigen zijn van de Universiteit van Arizona en met diverse telescopen – de grootste binoculair ter wereld de Large Binoculair Telescope (LBT) en de Magellan Telescoop en diens adaptieve optische systeem, MagAO – keken ze naar deze jonge ster. Hiermee konden ze in infrarood licht zien dat zich in een gat in de protoplanetaire schijf rondom LkCA15, het restant van de gas- en stofwolk waaruit de ster zelf is ontstaan, een planeet bevindt die nog in wording is. Eén van de kenmerken van zo’n planetair piepkuiken is dat ‘ie veel waterstof alpha (H-alpha) uitstraalt en met de MagAO was men in staat de H-alpha spectraallijn van de proto-planeet bij LkCA15 te detecteren. Hieronder een video die gaat over LkCA15 b, zoals de planeet heet – eh… zoals z’n doopnaam luidt.
Morgen verschijnt er in het wetenschappelijke blad Nature een artikel over het fotograferen van deze planeet. Bron: UA.
Nieuwe resultaten uit spectroscopie en quantumchemie versterken astrochemisch onderzoek.
Astronomen die op zoek zijn naar voor de vorming van sterren en planeten belangrijke interstellaire PAK-moleculen, interpreteren hun meetgegevens op een verkeerde manier. Dat stellen onderzoekers van de Universiteit van Amsterdam (UvA), de Sterrewacht Leiden, de Radboud Universiteit en het NASA Ames Research Center. In het vooraanstaande tijdschrift ‘The Astrophysical Journal‘ laten ze met experimenten en berekeningen zien dat de infrarode ‘vingerafdruk’ van PAK
De meest aarde-achtige planeet die we kennen zou wel eens onleefbaar kunnen zijn als gevolg van de straling van z’n moederster, zo blijkt uit onderzoek. De atmosfeer van de planeet, Kepler-438b, zou namelijk weggeblazen kunnen zijn door zogenaamde supervlammen van z’n moederster, de rode dwerg Kepler-438. Hoewel dit soort sterren veel kleiner en lichtzwakker zijn de zon, zijn ze vaak wel v
