31 oktober is Halloween en…. Dark Matter Day!

Credit: Dark Matter Day

Dat het vandaag 31 oktober Halloween is zullen de meeste mensen wel weten, het verschijnsel dat oorspronkelijk vooral in Anglicaanse landen werd gevierd, is nu ook in Nederland echt goed doorgebroken. Maar het is vandaag nog iets: Dark Matter Day! Yep, de dag van de donkere materie, het mysterieuze goedje dat 85% van alle massa in het heelal vormt en 26,8% van alle massa + energie. Dat het uitgerekend op de dag van Halloween ook Dark Matter Day is zal geen toeval zijn: beiden hebben te maken met duisternis, met het mysterieuze, het verborgene. De Astrophoto of the Day (APOD) van vandaag was niet toevallig deze foto, een simulatie van donkere materie, de filamenten die het geraamte vormen van alle grootschalige structuren in het heelal:

Credit: Tom Abel & Ralf Kaehler (KIPAC, SLAC), AMNH

Oh ja, tijdens Halloween kloppen de kinderen aan de deur en spelen ze ‘trick or treat’. Wie klopte er exact 500 jaar geleden ook aan de deur? Aha, dat was Maarten Luther, die aanklopte bij de Allerheiligenkerk in Wittenberg en daar z’n stellingen tegen de deur timmerde – de hervorming inluidende. Een gedenkwaardige dag dus vandaag!
Als afsluiting hiervan nog een video over de donkere kant van ons heelal, de kant van de donkere materie, waar dagelijks duizenden wetenschappers naar op zoek zijn.

China’s vlucht voorwaarts in de Quantum Space Race.

China neemt een vlucht voorwaarts in de Quantum Space Race. Wetenschappers wereldwijd wijzen inmiddels op China’s snelle progressie in revolutionaire (ruimtevaart)technologieën die zowel het militair apparaat als de commerciële sector van het land een grote voorsprong op de rest van de wereld zou kunnen geven.

Lees verder

Koreasat-5A satelliet gelanceerd met Falcon 9 raket van SpaceX

Credit: SpaceX

Vanavond om 20.34 uur Nederlandse tijd is vanaf lanceercomplex 39A op NASA’s Kennedy Space Center in Florida een Falcon 9 raket van SpaceX gelanceerd. Aan boord van de raket was de Koreasat-5A, een communicatiesatelliet van Zuid-Korea, die door de Falcon 9 succesvol in een geostationaire baan rondom de aarde werd gebracht. Na de lancering maakte de eerste trap van de Falcon 9 een zachte landing op het landingsplatform Of course I still love you, dat in de Atlantische Oceaan ronddobberde – al weer de 19e succesvolle landing. Hieronder beelden van de lancering én van de daaropvolgende landing van de core stage.

Astronomen meten ‘startbaan’ van spuwend zwart gat

Een internationaal team van astronomen heeft de afstand bepaald die deeltjes moeten afleggen voordat ze als een zichtbare plasmastraal gelanceerd worden bij een zwart gat. Op de afbeelding een artistieke weergave van een zwart gat met in paars een plasmastraal.
Credit: NASA

Een internationaal team van astronomen heeft de afstand bepaald die deeltjes moeten afleggen voordat ze als een zichtbare plasmastraal gelanceerd worden bij een zwart gat. Ze publiceren hun bevindingen maandagavond in het vakblad Nature Astronomy. Sera Markoff en Chiara Ceccobello (beiden Universiteit van Amsterdam) zijn mede-auteurs.

Zwarte gaten slurpen niet alles op wat erin valt. Een klein deel van het materiaal wordt terug het heelal in gestraald als krachtige jets van heet plasma. Volgens de theorie ontstaan deze jets doordat de magneetvelden dichtbij het zwarte gat de deeltjes versnellen en bundelen. Het is te vergelijken met de deeltjesversneller van CERN alleen bij een zwart gat krijgen de deeltjes miljoenen keren meer energie. Wetenschappers hebben nu bepaald hoe lang de afstand is die de deeltjes afleggen voordat ze snel genoeg gaan om een zichtbare plasmastraal te worden.

Impressie van de NuSTAR. Credit: NASA

De onderzoekers bestudeerden daarvoor twee zogeheten röntgendubbelsterren in onze Melkweg. In dit geval ging het om een stellair zwart gat waaromheen een normale ster draait. De onderzoekers maten de röntgenstraling met de NuSTAR-ruimtetelescoop van de NASA en detecteerden zichtbaar licht met de supersnelle ULTRACAM van de Nederlands-Engels-Spaanse William Herschell-telescoop op La Palma.

De onderzoekers zagen het zichtbare licht een tiende van een seconde later ontstaan dan de röntgenstraling. Dat duidt erop dat de ‘startbaan’ van het spuwende zwarte gat slechts ongeveer 30.000 kilometer lang is.

Sera Markoff (UvA), medeauteur van de publicatie in Nature Astronomy is opgetogen over de resultaten. “Ik maak modellen van zwarte gaten met de computer en de waarnemingen zijn in lijn met de voorspellingen uit mijn eerdere modellen.”

Aan de publicatie gingen jaren van voorbereiding, samenwerking en coördinatie vooraf. De onderzoekers moesten de instrumenten tegelijkertijd op dezelfde röntgendubbelsterren richten tijdens een uitbarsting.

Markoff: “We gebruiken de waarnemingen om betere modellen op te stellen. Zo kunnen we het verband tussen de jets en de versnellende deeltjes beter verklaren.” Bron: Astronomie. nl.

Duitsland komt 7 december met postzegel over zwaartekrachtgolven

Credit afbeelding: A. Voß-Acker + Max Planck Institute for Gravitational Physics.

Het Duitse ministerie van Financiën heeft deze week laten weten dat er een speciale postzegel komt over zwaartekrachtgolven, die op 7 december zal worden gepubliceerd. Dit ter ere van de ontdekking van de eerste zwaartekrachtgolven door LIGO in september 2015 en de toekenning van de Nobelprijs voor Natuurwetenschappen aan drie wetenschappers, die deze ontdekking mogelijk hebben gemaakt. De postzegel is 70 cent en hij toont een simulatie van zwaartekrachtgolven, veroorzaakt door twee botsende zwarte gaten. De simulatie is gemaakt door wetenschappers van het Duitse Max Planck Institute for Gravitational Physics. Het bestaan van zwaartekrachtgolven werd in 1916 als eerste voorspeld door Albert Einstein. Bron: AEI.

Binnen 100 jaar zou een krachtige zonnevlam onze technologie om zeep kunnen helpen

Credit: NASA/SDO

De zon zou de komende eeuw grote problemen kunnen veroorzaken. Als we getroffen worden door een enorme zonnevlam van hetzelfde kaliber als degene die 150 jaar geleden heeft plaatsgehad, dan zou op wereldwijde schaal de elektriciteit uitvallen, satellieten doorbranden en het internet verdwijnen. De kans dat dit binnen honderd jaar gebeurd is vrij groot, zo blijkt uit nieuw onderzoek.

Daarnaast is gebleken dat de aarde iedere 20 miljoen jaar getroffen zal worden door een veel grotere supervlam, met voldoende energie om de ozonlaag helemaal af te breken. Een massale uitsterving zou dan het gevolg kunnen zijn. Gelukkig is de kans dat zo’n supervlam de komende honderd jaar zal toeslaan heel klein. Echter, op kortere termijn zou een minder intense supervlam nog altijd voor grote problemen kunnen zorgen.

In 1859 werd de aarde getroffen door een krachtige zonnestorm, waarbij wereldwijd de telegraafnetwerken om zeep geholpen werden. Er zijn zelfs gevallen bekend van telegraaf-bedieners die een enorme elektrische schok te verwerken kregen. Gelukkig was er destijds weinig elektronische technologie, zodat de uiteindelijk schade beperkt bleef.

Maar als een vergelijkbare zonnevlam morgen zou plaatsvinden, dan zullen de gevolgen niet te overzien zijn. De totale schade zou gemakkelijk kunnen oplopen tot biljoenen dollars of euro’s. Alle elektriciteitsnetwerken zullen uitvallen, alle computers kappen ermee, alle koelsystemen van kernreactors zullen dienst weigeren….kortom, er zal héél veel mis kunnen gaan.

Desondanks lijken regeringen en wetenschappelijke instituten het gevaar niet goed te onderkennen. De mogelijke inslag van een ruimteprojectiel (zoals een komeet) krijgt alle aandacht, terwijl een krachtige zonnevlam even schadelijk zou kunnen zijn.

Gelukkig zijn de betrokken onderzoekers met een oplossing gekomen – een enorme lus maken van een geleidende draad en deze tussen de aarde en de zon positioneren. De lus zal dan als magnetisch schild werken en de zonnevlam afbuigen. De totale kosten van dit project zouden 100 miljard euro bedragen. Ik acht de kans bijzonder klein dat iemand dit de komende eeuw zal willen of kunnen betalen 😉

Bron: New Scientist

Siberië opgeschrikt door mysterieus lichtverschijnsel

Credit: Alexey Yakovlev/The Siberian Times

Het noorden van Siberië is opgeschrikt door een mysterieus lichtverschijnsel, dat enige seconden zichtbaar is geweest alvorens weer te verdwijnen. Volgens sommige mensen “zijn de aliens geland”, maar de kans is groter dat het een geheime Russische rakettest betreft. De Russische regering heeft bevestigd dat men die nacht bezig is geweest met een nucleaire test, dus wellicht heeft het verschijnsel daarmee te maken. Een opvallend gezicht is het in ieder geval zeker. Volgens The Siberian Times liepen bij lokale inwoners “de rillingen langs hun rug” en dat snap ik eigenlijk wel!

https://youtu.be/srGlZecxIKE

https://youtu.be/OxGYjStrd9w

Hubble ontdekt “wiebelende” sterrenstelsels

Credit: NASA, ESA, and J. Lotz (STScI)

Met behulp van de Hubble-ruimtetelescoop zijn astronomen erachter gekomen dat het helderste sterrenstelsel binnen een cluster kan “wiebelen” ten opzichte van het centrale massapunt van zo’n cluster. Deze onverwachte ontdekking kan niet in overeenstemming gebracht worden met het huidige standaardmodel van donkere materie. Aanvullend onderzoek zal nieuwe inzichten kunnen verschaffen over donkere materie en wellicht zelfs op het bestaan van ‘nieuwe fysica’ kunnen wijzen.

Donkere materie is een mysterieuze substantie die geacht wordt sterrenstelsels en clusters bij elkaar te houden. Het reageert nauwelijks of niet op de elektromagnetische kracht en laat diens aanwezigheid alleen blijken via de zwaartekracht. Een cluster van sterrenstelsels is een verzameling van honderden tot duizenden sterrenstelsels, met ergens in de binnendelen een zogenaamde “helderste cluster-sterrenstelsel” (brightest cluster galaxy, BCG). Dit is meestal het zwaarste sterrenstelsel in zo’n cluster en over het algemeen een enorm elliptisch sterrenstelsel.

Goed, het standaard model van donkere materie voorspelt dat zodra een cluster “tot rust” is gekomen (bijvoorbeeld na een turbulente samensmelting met een andere cluster) de BCG zich precies in het centrale massapunt van de cluster zal bevinden. Als gevolg van de enorme zwaartekrachtinvloed van de donkere materie, zal de BCG niet meer van zijn plek (kunnen) komen. Nieuw onderzoek heeft deze voorspelling echter ontkracht.

Het blijkt dat BCG’s helemaal niet altijd op hun plek blijven, maar rondom het zwaartepunt kunnen “wiebelen” – de afstand tussen het centrale massapunt en het helderste cluster-sterrenstelsel kan oplopen tot ruim 40.000 lichtjaar. De enige manier om dit gedrag te verklaren is door te stellen dat donkere materie-deeltjes wél met elkaar kunnen interacteren. Dit zou volgens de huidige modellen van donkere materie absoluut niet mogelijk moeten zijn. Wellicht zien we hier ‘nieuwe fysica’ aan het werk, voorbij het Standaard Model. In de toekomst zullen de betrokken onderzoekers nog veel meer clusters in kaart brengen, om te zien hoe algemeen dit “wiebelen” nu eigenlijk is.

Bron: Hubble Space Telescope

Maan had vroeger een vrij dikke dampkring

Credit: NASA MSFC

Een nieuwe studie heeft uitgewezen dat de maan vroeger een atmosfeer gehad moet hebben. Het blijkt namelijk dat circa drie tot vier miljard jaar geleden de maan onderhevig is geweest aan intense vulkaanuitbarstingen. Hierbij werden allerlei gassen uitgestoten, zoals koolmonoxide, waterstof, zwavel en overige vluchtige stoffen. Natuurlijk zullen deze gassen uiteindelijk vervliegen en ontsnappen aan de geringe zwaartekracht van de maan. Dit ging echter in een trager tempo dan het constante uitgassen van vulkanische gassen, zo hebben nieuwe berekeningen uitgewezen. Dat betekent dat de maan lange tijd een eigen dampkring gehad moet hebben. Vooral rond 3,5 miljard jaar geleden moet deze atmosfeer vrij dik zijn geweest (een paar procent van de luchtdruk op aarde), een situatie die ruim 70 miljoen jaar geduurd heeft. Deze dampkring zal circa 3 miljard jaar geleden helemaal vervlogen zijn, aangezien het toen gedaan was met de massale vulkanische activiteit op onze naaste kosmische buur.

Bron: Universities Space Research Association

Over het bestaan van het heelal

[Update 29 oktober 08.45 uur] Ik zag gisteren na de publicatie van mijn blog een artikel van de Spaanse natuurkundige francis Naukas, die Christian Smorra vanwege diens uitspraak dat het heelal er eigenlijk niet had mogen zijn helemaal afbrand. De metingen aan het magnetische moment van antiprotonen bevestigd de zogeheten CPT symmetrie, maar het zegt totaal niets over de schending van de CP symmetrie, die mogelijk zijn opgetreden tijdens de oerknal en die de asymmetrie tussen materie en antimaterie verklaart. Naukas noemt de uitspraak van Smorra en alle nieuws die het wereldwijd ontvangen heeft ‘paparruchas’, fake nieuws. Bron: La Ciencia de la Mula Francis.

Recentelijk zijn twee berichten tot ons gekomen, die gaan over het bestaan van het heelal – nogal fundamentele, existentiële berichten dus als je ’t zo mag zeggen. Ten eerste hebben ze onlangs zeer nauwkeurige metingen gedaan aan antiprotonen, de antideeltjes van de gewone protonen, de kerndeeltjes waar jij en ik, de planeten en sterren in dit heelal grotendeels uit bestaan. Het Standaard Model van de elementaire deeltjes en natuurkrachten zegt dat materie en antimaterie qua eigenschappen exact hetzelfde zijn, dat ze symmetrisch zouden moeten zijn. Maar als dat zo is, dan zouden ze bij de oerknal, waarmee 13,82 miljard jaar geleden het heelal ontstond, in dezelfde hoeveelheden moeten zijn gecreëerd en dat zouden de deeltjes materie en antimaterie elkaar vervolgens moeten annihileren, overgaan in straling.

Maar ja, wij zijn er gewoon en dit heelal bevat heel weinig antimaterie (gelukkig maar). Vandaar dat materie en antimaterie wellicht toch niet helemaal hetzelfde zijn en een klein verschil in hun kwantumeigenschappen de verklaring levert voor het kennelijke overschot van materie boven antimaterie gedurende de oerknal en het feit dat wij er zijn. En dat was precies het doel van CERN’s Baryon–Antibaryon Symmetry Experiment (BASE) bij Genève: kijken of er een verschil is in het magnetische moment van protonen en antiprotonen.

Dwarsdoorsnede van het BASE experiment. Credit: BASE Collaboration

Van protonen was dat al lang bekend, maar van antiprotonen niet. Nu is dat opgemeten en wat blijkt: het magnetisch moment van protonen en antiprotonen is exact hetzelfde. En dat betekent dus dat tijdens de oerknal materie en antimaterie toch in gelijke hoeveelheden moeten zijn gecreëerd en vervolgens geannihileerd. De eerste auteur van het vakartikel en leider van het BASE experiment, Christian Smorra, zei er deze week het volgende over:

All of our observations find a complete symmetry between matter and antimatter, which is why the universe should not actually exist. An asymmetry must exist here somewhere but we simply do not understand where the difference is. What is the source of the symmetry break?

Tsja, dat is nogal wat, eigenlijk zou dit heelal niet moeten bestaan! Maar ja, zoals gezegd bestaan het heelal wel degelijk en vullen wij met elkaar de aardkloot, die om de zon draait. Dat kan twee dingen betekenen: de waarnemingen gedaan met BASE kloppen wel, maar er zijn mogelijk andere verschillen tussen materie en antimaterie, die nog niet zijn opgemerkt. En het zou kunnen zijn dat het Standaard Model niet volledig is, dat er ‘Nieuwe Fysica’ is, die de feitelijke asymmetrie tussen materie en antimaterie kan verklaren.

Dan het tweede bericht over ons bestaan, nou ja eigenlijk over ons voortbestaan. We bestaan, daar kunnen we het met z’n allen wel over eens zijn, maar hoe lang bestaan we nog. Nee, dan heb ik het niet over klimaatopwarming met desastreuze gevolgen, over apocalyptische kometen die onze kant uitkomen of gekken in Washington en Pyongjang die op de rode knop drukken, nee dan heb ik het over het bestaan van het gehele universum. Zoals hier eerder beschreven en ook hier gemeld (u was gewaarschuwd!) zou het wel eens kunnen zijn dat wij ons bevinden in een metastabiel vals vacuüm, een toestand die zo maar door een mechanisme dat kwantumtunneling wordt genoemd over zou kunnen gaan in een stabiel echt vacuüm, met als gevolg dat alles in het heelal van het ene op het andere moment er niet meer is, een overgang die wellicht via groeiende bellen plaatsvindt.

Image Credits: Gary Scott Watso

Cruciaal in dit verhaal schijnt de massa te zijn van zowel het Higgs boson als het zwaarste quark dat er bestaat, het top quark. Beiden zijn lastig te meten, maar op dit moment zijn dit de beste waarden – op de x-as de massa van het Higgs boson, de de y-as de mass van het top quark.

Figure 2 from Bednyakov et al, Phys. Rev. Lett. 115, 201802 (2015)

Die rode punt in de grafiek geeft aan in welke toestand ons heelal zich bevindt, op basis van de gemeten massa’s van de twee deeltjes. Je ziet het, we zitten in een metastabiele toestand, helaas niet in de veilige onderste regionen van de grafiek, waar absolute stabiliteit heerst. Maar niet gewanhoopt, want die metastabiele fase kan nog heel lang duren. Berekeningen geven aan dat deze fase pakweg 10^613 ( 😯 ) keer zo lang kan duren als de huidige leeftijd van het heelal. Ooooh, het heelal blijft nog wel eventjes bestaan… tenminste, volgens het Standaard Model. Mocht er toch Nieuwe Fysica zijn met nieuwe, zwaardere (supersymmetrische) deeltjes, dán wordt het weer een ander verhaal. Wordt vast vervolgd! Bron: Astroengine + Backreaction.