Wetenschappers en vrijwilligers hebben eclipsfoto’s aan elkaar geplakt tot “megamovie”

Tijdens de zonsverduistering van afgelopen maandag in de VS hebben 1500 vrijwilligers foto’s gemaakt en deze opgestuurd naar de Universiteit van Californië in Berkeley. Hier hebben wetenschappers die foto’s allemaal aan elkaar geplakt, om zo een totaalbeeld te vormen van de eclips – van kust tot kust. Het eindresultaat is nog niet klaar, maar de preview kun je als voorproefje hieronder bekijken. Eerlijk gezegd is dat voorproefje al de moeite waard! Prachtig toch?

Zoem zoem, heeft LIGO zwaartekrachtsgolven ontdekt van botsende neutronensterren in NGC 4993?

Dat is ‘m, NGC 4993. Het is het vage vlekje iets links van het midden. Credit: NASA

Met de Amerikaanse LIGO-detector in de Verenigde Staten zijn tot nu toe drie keer zwaartekrachtsgolven ontdekt, rimpels in de ruimtetijd, die de Aarde gedurende korte tijd passeerden en die veroorzaakt waren door botsingen van zware zwarte gaten. Een vierde ontdekking van zwaartekrachtsgolven zou dus feitelijk geen voorpaginanieuws meer moeten zijn, maar meer als usual business moeten worden omschreven – we leven tenslotte in het fascinerende tijdperk dat we niet alleen een blik in het elektromagnetische venster van het heelal kunnen werpen, maar dat ons sinds 2015 ook een blik in het zwaartekrachtsvenster gegund is, middels de detectie van zwaartekrachtsgolven, die Albert Einstein honderd jaar eerder voorspelde. Er gaan nu geruchten dat LIGO er voor de vierde keer in geslaagd is om zwaartekrachtsgolven te ontdekken, maar deze keer zouden ze wezenlijk anders zijn en wel in enkele opzichten:

  • dit keer zou het gaan om zwaartekrachtsgolven die veroorzaakt zijn door de botsing van twee neutronensterren, een BSN-merger zoals dat heet – dat staat voor Binary Neutron Star merger. Dus geen zwarte gaten die om elkaar tollen en dan samensmelten, maar lichtere neutronensterren.

    Impressie van samensmeltende neutronensterren (Credit: NASA)

  • de exacte locatie van de bron van de zwaartekrachtsgolven zou bekend zijn: NGC 4993, een door William Herschel ontdekt lensvormig sterrenstelsel in het sterrenbeeld Hydra, dat relatief dichtbij staat, pakweg 124 miljoen lichtjaar van ons vandaan. Da’s bijzonder: de locatie van de bron van de eerder ontdekte zwaartekrachtsgolven was niet bekend, met LIGO konden slechts brede stroken aan de hemel herkend worden, waar ergens in die strook de exacte bron moet liggen. Dat ze nu wel tot een exacte bepaling van de positie van de bron konden komen (áls het gerucht waar is uiteraard) komt door het derde verschil:
  • deze ontdekking zou wellicht gedaan zijn door de combinatie van de Amerikaanse LIGO-detector en de Europese VIRGO-detector, de laatste is in Italië gelegen. De VIRGO-detector is kortgeleden aangesloten bij de O2 (‘Observational Run 2’) campagne van LIGO en door de combinatie van de drie detectoren (twee in de VS van LIGO en eentje van VIRGO in Italië) is een betere positiebepaling mogelijk van bronnen van zwaartekrachtsgolven. Vraag hierbij is alleen of die positiebepaling nu al direct zo goed is dat één sterrenstelsel als bron kan worden aangewezen.

Afijn, de geruchtenmachine begon met deze tweet van de sterrenkundige J. Craig Wheeler (University of Texas in Austin) – toch geen familie van de beroemde John Archibald Wheeler?:


Daarna kwam New Scientist met het artikel, waarin gezegd wordt dat hier sprake was van zwaartekrachtsgolven van botsende neutronensterren, die vanuit NGC 4993 zouden komen. Het Britse blad vroeg vervolgens aan LIGO woordvoerder David Shoemaker commentaar en die antwoordde het volgende: “A very exciting O2 Observing run is drawing to a close August 25. We look forward to posting a top-level update at that time.” Afijn, komende vrijdag eindigt de O2 campagne en daarna horen we wellicht meer over deze geruchten. Interessant in dit verband is te melden dat de Hubble ruimtetelescoop deze week (22 augustus) ook waarnemingen heeft verricht van NGC 4993 en dat dat live te volgen was. De foto die dat opleverde is echter daarna verwijderd! Maar ja, internet zou internet niet zijn als die foto toch niet bewaard bleef:

Probeerde Hubble soms de optische partner van de zwaartekrachtsgolven te zien? Dit stond in ieder geval onder de foto:

Mochten de geruchten inderdaad waar blijken te zijn, dan hebben ze een zeer bijzondere variant van de zwaartekrachtsgolven ontdekt. Wordt vervolgd! Bron: In the Dark. [Update 23.10 uur] In een commentaar bij de bron van deze blog wordt gewezen op een zeer interessante waarneming, die de Amerikaanse röntgenruimtetelescoop Chandra op 19 augustus heeft gedaan. Die keek namelijk die dag ook naar NGC 4993, drie dagen vóór Hubble er naar keek, in een poging om de röntgen-partner van SGRB170817A in NGC4993 waar te nemen. En wat zeggen de zogeheten ‘trigger criteria’ van deze waarneming, wanneer wordt Chandra geactiveerd om zo’n waarneming te verrichten? Dit dus:

Gravitational wave source detected by aLIGO, VIRGO, or both. Single EM counterpart identified by Dark Energy Camera for Chandra follow-up at a distance of <~400 Mpc. Activation will be requested within 10-15 days of gravitational wave detection.

Zie deze pagina voor meer details. Chandra kon die dag 300 röntgenfotonen van deze bron zien. Nou, dat kan toch geen toeval meer zijn?

Beste afbeelding ooit van oppervlak en atmosfeer van ster

Gereconstrueerd beeld van het oppervlak van Antares. Credit:ESO/K. Ohnaka

Astronomen hebben, met behulp van ESO’s Very Large Telescope Interferometer, de meest gedetailleerde afbeelding ooit van een ster geconstrueerd. Het gaat om de rode superreus Antares. Ze hebben ook de eerste kaart (buiten die van de zon) gemaakt die de snelheden weergeeft van het materiaal rond een ster. De kaart onthult onverwachte turbulentie in Antares’ uitgestrekte atmosfeer. De resultaten zijn gepubliceerd in het vakblad Nature.

Voor het blote oog is de heldere ster Antares in het hart van het sterrenbeeld Scorpius (Schorpioen) rood. Het is een enorme en relatieve koele rode reuzenster in een van de laatste fasen van zijn leven voordat hij een supernova wordt [1]Antares wordt door astronomen beschouwd als een typische rode superreus. Deze enorme, stervende sterren hebben in het begin van hun leven 9 tot 40 keer de massa van de zon. Als een ster een rode … Continue reading.

Artistieke impressie van de rode superreus Antares. Credit:ESO/M. Kornmesser

Een team van astronomen onder leiding van Keiichi Ohnaka, van de Universidad Católica del Norte in Chili heeft ESO’s Very Large Telescope Interferometer (VLTI) op het Paranal Observatorium in Chili gebruikt om het oppervlak van Antares in kaart te brengen en om de bewegingen te meten van het materiaal aan de oppervlakte. Het is de beste afbeelding van een steroppervlak en zijn atmosfeer tot nu toe, uitgezonderd dat van onze zon.

De VLTI is een unieke faciliteit. Het kan het licht van vier telescopen combineren, de 8,2-meter Unit Telescopes of de kleinere Auxiliary Telescopes, om een virtuele telescoop te creëren die te vergelijken is met een enkele telescoop met een spiegel van 200 meter doorsnee. De virtuele telescoop kan details zien die niet met een enkele telescoop kunnen worden waargenomen.

Snelheidskaart van het oppervlak van Antares. Credit:ESO/K. Ohnaka

Hoe sterren zoals Antares zo snel massa verliezen in de laatste fase van hun evolutie, is een vraag die ons al vijftig jaar bezig houdt,” zegt Keiichi Ohnaka, de eerste auteur van de wetenschappelijke publicatie. “De VLTI is de enige telescoop waarmee we direct gasbewegingen kunnen meten in de uitgestrekte atmosfeer van Antares. Dat is een cruciale stap in het ophelderen van onze vraag. De volgende uitdaging is om de oorzaak van de turbulentie op te helderen.”

Met de nieuwe resultaten kon het team de eerste tweedimensionale snelheidskaart maken van een steratmosfeer, anders dan die van onze zon. Ze gebruikten hiervoor de VLTI met drie van de Auxiliary Telescopes en een instrument genaamd AMBER. Ze maakten afbeeldingen van het oppervlak van Antares bij verschillende infraroodgolflengten. Het team gebruikte deze gegevens daarna om relatieve snelheden te berekenen van het gas op verschillende plekken rond de ster. Ook berekenden ze een gemiddelde snelheid voor de hele ster [2]De snelheid van materiaal van of naar de aarde kan worden gemeten met het Doppler Effect. Dat zorgt ervoor dat spectraallijnen naar het rode, respectievelijk blauwe eind van het spectrum … Continue reading. Ze maakten een kaart met de relatieve snelheden van het atmosferische gas rond het gebied dat Antares bestrijkt. Het is de eerste sterrenkaart in zijn soort, op kaarten van onze zon na.

De heldere rode ster Antares in het sterrenbeeld Scorpius. Credit:ESO, IAU and Sky & Telescope

De astronomen vonden turbulent gas van lage dichtheid op grotere afstand van de ster dan voorspeld. Ze concluderen dat de beweging niet veroorzaakt kan zijn door convectie [3]Convectie is het proces waarbij koud materiaal naar beneden spiraalt en warm materiaal naar boven. Op aarde is het een bekend verschijnsel in luchtstromen en in oceaanstromen. In sterren zorgt het … Continue reading. Dat proces zorgt bij veel sterren voor het verplaatsten van straling van de kern naar de buitenste regionen van de steratmosfeer. Ze denken dat een nieuw, nog onbekend proces nodig is om de bewegingen in de uitgestrekte atmosferen zoals die van rode superreuzen als Antares te verklaren.

In de toekomst, kunnen we met deze waarneemtechniek naar andere sterren kijken en hun oppervlakken en atmosferen in detail bestuderen. Tot nu toe konden we alleen onze zon bekijken,” sluit Ohnaka af. “Ons werk zorgt voor een nieuwe dimensie in de stellaire astrofysica en opent een nieuw venster om sterren te observeren.” Bron: ESO.

References[+]

References
1 Antares wordt door astronomen beschouwd als een typische rode superreus. Deze enorme, stervende sterren hebben in het begin van hun leven 9 tot 40 keer de massa van de zon. Als een ster een rode superreus wordt, dan spreidt zijn atmosfeer zich uit en wordt die atmosfeer groot en helder, maar wel van lage dichtheid. Antares heeft nu een massa van 12 keer die van de zon en een diameter die meer dan 700 keer groter is de zon. Er wordt gedacht dat hij zijn leven startte met een massa meer dan 15 keer die van de zon en dat hij materiaal ter grootte van 3 zonsmassa’s heeft verloren tijdens zijn leven.
2 De snelheid van materiaal van of naar de aarde kan worden gemeten met het Doppler Effect. Dat zorgt ervoor dat spectraallijnen naar het rode, respectievelijk blauwe eind van het spectrum verschuiven, afhankelijk van of het uitgestraalde of geabsorbeerde licht van ons vandaan of naar ons toe beweegt.
3 Convectie is het proces waarbij koud materiaal naar beneden spiraalt en warm materiaal naar boven. Op aarde is het een bekend verschijnsel in luchtstromen en in oceaanstromen. In sterren zorgt het voor beweging van gas.

I was eclipsed in Idaho

Na vele jaren aftellen was het dan eindelijk zo ver: 2 minuten in de schaduw van de Maan in USA. En het was fantastisch mooi!!

Ik had een reis uitgekozen die in het westen van de VS de eclips zou beleven omdat de kans op mooi weer groot was. En dat heeft goed uitgepakt! De dagen ervoor was het toch nog wel spannend want de wolkverwachting fluctueerde wat en de dagen voor de eclips was er best veel sluierbewolking. Maar het werd steeds zekerder dat het een prachtige dag zou worden en dat de eclip plaats zou vinden aan een blauwe wolkeloze hemel. Uitwijkplannen konden de koelkast in.

Met mijn dochters en vriendin en vlaams gezin hadden we een waarneemplek uitgekozen op een dijkje tussen de landerijen bij het plaatsje Terreton met vrij uitzicht rondom. Geen ‘wall of people’ waar vooraf gewaarschuwd werd.

De zonsverduistering verliep prachtig. Tijdens de aanloop wordt het licht heel langzaamaan gedimd en doet steeds vreemder aan. De laatste 10 minuten voor de totaliteit voelt het echt gek. Eén kant van de hemel wordt ookal donker, de schaduw komt aangerold. En dan de start van de totaliteit. De zon ziet er even uit als een diamanten ring, het wordt razendsnel donkerder, de corona verschijnt en rondom ons heen 360 graden een oranje band van licht alsof overal de zon net is onder gegaan. Kijken, kijken, kijken naar de corona, protuberansen. Regules, de koningsster van de Leeuw staat vlak bij de zon. Venus staat niet te missen helder te stralen. Mars heb ik niet gezien, je kan niet alles opmerken. Voor je het weet zijn de twee minuten voorbij. De terugkomst van het licht is tegelijk jammerlijk als schitterend. We zien even de paars-roze chromosfeer, parels van Baily, wederom de diamanten ring en dan is het alsof iemand het licht weer aan knipt.

Advies voor iedereen die nog nooit een totale zonsverduistering heeft gezien: zorg dat je (minimaal) een keer in je leven op de goede plek en juiste tijd in de kernschaduw van de maan komt te staan. Het is een overweldig mooie ervaring.

Eclipsed in Idaho met Emmy en Iris. Foto gemaakt door Dione Bakker

Tijdens de totaliteit had ik een Canon D650 camera gekoppeld aan een kleine 80mm telescoop die via een laptop een automatisch programma afwerkte. Deze opnamen in raw-formaat kan ik thuis pas omzetten en uploaden/tonen. En al ben ik helaas vergeten om de zon kort voor de totaliteit opnieuw in het beeld te centreren, buiten dat zijn de foto’s prachtig gelukt :-). Later!