LP40-365, een witte dwerg die z’n eigen supernova-explosie heeft overleefd

Impressie van een witte dwerg met een compagnonster, met massaoverdracht. Credit: Russell Kightly

De witte dwerg LP40-365 is mij er eentje. Deze compacte sterren – een zonsmassa gepropt in een volume ter grootte van de aarde – kunnen tot type Ia supernova exploderen als ze gevoed door de materie van een naburige compagnon zwaarder worden dan de Limiet van Chandrasekhar (1,4 zonsmassa) en ze een thermonucleaire explosie ondergaan, waarbij de gehele dwergster aan gort wordt gerukt. Probleem waar de sterrenkundigen al decennia mee worstelen is de aard van die naburige compagnon, is dat een gewone ster of een andere witte dwerg, anders gezegd: is het volgens het “single-degenerate” model (met één gedegenereerde ster, de witte dwerg) of volgens het “double-degenerate” model, met twee uit gedegenereerde, ontaarde materie bestaande dwergen?

Credit: Brankiddo – Wikipedia

Onderzoek aan LP40-365 laat zien dat ‘ie met hoge snelheid door de Melkweg raast, pakweg 500 km/s (zie de afbeelding hierboven), én dat ‘ie een vreemd spectrum van elementen laat zien. Een team sterrenkundigen onder leiding van Roberto Raddi (Universiteit van Warwick, GB) denkt dat het gaat om een witte dwerg gaat die een soort van mislukte supernova-explosie moet hebben ondergaan, die ‘ie overleeft heeft, waarna de ster met hoge snelheid is weggeschoten. Uit het spectrum heeft men kunnen afleiden dat z’n temperatuur aan de oppervlakte tussen de 8000 en 10.000 Kelvin is en z’n zwaartekracht tussen 100 en 3000 keer die van de aarde – beiden laag voor een witte dwerg. Daarom denkt men dat LP40-365 een lage massa heeft, het restant van de dwergster die een supernova moet hebben overleeft.

Het spectrum van LP40-365, in zwart het waargenomen spectrum, in rood een ‘best-fit model’ van de onderzoekers om de elementen te herkennen. Bovenaan het gehele spectrum, eronder twee delen in hoge resolutie ervan. Credit: Roberto Raddi, Mark Hollands, Detlev Koester, et al.

In het spectrum heeft men tal van elementen gevonden, die zwaarder zijn dan zuurstof en die je niet zo gauw bij een witte dwerg aantreft, zoals neon, sodium, magnesium silicium, calcium, ijzer, nikkel, zwavel, chroom, titanium en mangaan. Met name dat laatste element is belangrijk: men ziet het als een aanwijzing dat we te maken hebben met een dwerg die miljoenen jaren lang door een gewone ster gevoed is met materie, volgens het “single-degenerate” model dus. Sterrenkundigen hebben eerder ook al type Ia supernovae waargenomen die aanzienlijk zwakker zijn dan reguliere explosies van Type Ia. Men denkt nu dat die explosies (Type Iax genoemd) ontstaan als de witte dwerg niet volledig detoneert, een klasse van mislukte supernovae eigenlijk. Hier het vakartikel van Raddi et al, dat gepubliceerd gaat worden in The Astrophysical Journal. Bron: Astrobites.

We hebben vandaag een Volle Blauwe Paasmaan

De maan gefotografeerd vanuit het ISS op 4 december 2006. Credit: NASA

Aan de maan van vandaag – zaterdag 31 naart 2018 – kunnen we drie labels plakken. Ten eerste is het Volle Maan. Dat wil zeggen dat ‘ie om precies 14.37 uur Nederlandse tijd recht tegenover de zon staat aan de hemel – in het sterrenbeeld Maagd – en hij vol wordt beschenen (tenzij ‘ie in een zogeheten knoop staat en hij precies in de schaduw van de aarde staat, een maansverduistering als gevolg – maar dat is vandaag niet aan de orde). Ten tweede is het Blauwe Maan. Zo noemen ze de tweede Volle Maan in één maand tijd. Januari 2018 had een Blauwe Maan, die de 31e januari was en die toen samenviel met een Supermaan en in sommige delen van de wereld met een verduistering. De korte maand februari, met 28 dagen, had dit jaar helemaal geen Volle Maan, wiens ‘sinodische’ maand 29,53 dagen duurt, vandaag de Blauwe Manen in januari en maart. Voor een volgende Blauwe Maan moeten we even geduld hebben, die krijgen we op 31 oktober 2020, als het haloween is. En dan is het tenslotte ook nog Paasmaan, het kan niet op. Op 20 maart begon de lente en dit is de eerste Volle Maan na het begin van de lente. Volgens de kerkelijke paasberekeningen, die al uit de Middeleeuwen stammen, is het de zondag na díe Volle Maan paaszondag. Dat is dus op 1 april, nee geen grap. Eh… voor de duidelijkheid: de maan is vandaag niet echt blauw hoor. Bron: Space.com.

Een opvallend idee: een universum-anti universum paar dat bij de oerknal uit het niets ontstaat

Credit: NASA

De bekende natuurkundige Neil Turok, directeur van het Perimeter Institute voor Theoretical Physics in Ontario, Canada, heeft samen met Latham Boyle en Kieran Finn deze week een artikel gepubliceerd (hier de korte, daar de lange versie) met een opvallend idee: bij de oerknal ontstond uit het niets een universum-anti universum paar (“the universe before the bang and the universe after the bang may be re-interpreted as a universe/anti-universe pair, created from nothing“). In het artikel gaan ze uit van de zogeheten CPT symmetrie, die stelt dat fysische wetten dezelfde blijven als alle ladingen door tegengestelde vervangen worden (ladingconjugatie), alle dimensies gespiegeld worden (pariteitsymmetrie) en de tijd omgekeerd wordt. De symmetrie is er voor elementaire deeltjes (die ‘m ook kunnen schenden), maar Turok en z’n collega’s passen ‘m toe op het gehele heelal – tsja, waarom ook niet. Ze denken dat het universum van voor de oerknal een reflectie is van het universum na de oerknal, dat het één een universum is, het andere een anti universum, precies zoals virtuele deeltjesparen uit het niets kunnen ontstaan, zoals paren van elektronen (e-) en positronen (e+):

Credits: Black Hole Thermodynamics / LibreTexts content is licensed by CC BY-NC-SA 3.0.

Uitgaande van hun idee komen ze tot enkele voorspellingen, zoals dat er een stabiel zwaar neutrino moet bestaan en dat als deze 4,8 x 10^8 GeV zwaar is het de donkere materie kan verklaren. Ook zeggen ze dat alle drie bekende neutrino-soorten Majoranadeeltjes zijn, deeltjes die ook hun eigen antideeltje zijn, dat de lichtste ervan (het elektron neutrino) géén massa heeft en dat er géén primordiale zwaartekrachtsgolven van de oerknal zijn – die dus ook niet ontdekt zullen worden door instrumenten á la BICEP2. Mmmmm, wel één kleine winstwaarschuwing: hoe loopt het ook weer af met virtuele deeltjesparen? Yep, die annihileren elkaar na korte tijd. Hoe loopt dat dan af met een universum-anti universum paar? Bron: Not Even Wrong.

Tabby’s ster (KIC 8462852) is weer een stuk lichtzwakker geworden

Impressie van een stofring rond Tabby’s ster met hier en daar kometen. Credit: NASA/JPL-Caltech

De inmiddels wereldberoemde Tabby’s ster, ook wel bekend onder de catalogusnaam KIC 8462852, is afgelopen weken weer achteruit gegaan in lichtkracht. De ster in het sterrenbeeld Zwaan (Cygnus), die z’n naam te danken heeft aan sterrenkundige Tabetha Boyajian, degene die de mysterieuze lichtdips van de ster in september 2015 als eerste wereldkundig maakte, is sinds 16 maart van dit jaar weer behoorlijk lichtzwakker geworden. Ondanks slechte weersomstandigheden kon men de ster toch in de gaten houden en op 26 maart bleek Tabby’s ster zo’n 5% in lichtkracht achteruit te zijn gegaan, de grootste lichtdip sinds de door Kepler waargenomen dip van 22% in 2013 – de dip die de nodige exotische verklaringen opriep, zoals buitenaardse beschavingen die een grote Dysonschil rondom de ster aan het bouwen waren. Al die verklaringen vielen allemaal af op eentje na, stof rondom de ster plus wellicht nog een zwerm kometen.

Lichtcurve van Tabby’s ster. helemaal rechts de dip van de laatste tijd. Credit: Where’s the Flux?

De laatste melding is van 27 maart en die zegt dat de lichtkracht nog altijd 2% onder de normale lichtkracht zit. De ster lijkt dus weer op weg naar z’n normale lichtkracht. Op basis van al deze waarnemingen probeert men een indruk te krijgen van wat precies de omvang en de structuur van de stofwolk rondom Tabby’s ster is. Nee, aliens zijn het in ieder geval niet. Bron: Universe Today.

Sterrenstelsel zónder donkere materie ontdekt – goed nieuws voor het donkere materiemodel

Dat is ‘m, NGC 1052-FD2. Credit: NASA/ESA/P. van Dokkum

Een team van sterrenkundigen onder leiding van Pieter van Dokkum (klinkt Nederlands, is ‘ie ook, maar hij werkt op de Yale Universiteit in de VS) hebben een sterrenstelsel ontdekt dat nagenoeg geheel bestaat gewone materie en waar bijna geen donkere materie in voorkomt. Het gaat om NGC 1052–DF2, een vaag, lichtzwak ‘ultradiffuus’ sterrenstelsel dat zo groot is als ons Melkwegstelsel en dat 65 miljoen lichtjaar van ons vandaan ligt in het sterrenbeeld Walvis (Cetus), vlakbij het grote elliptische sterrenstelsel NGC 1052 (zie afbeelding hierboven en beneden).

NGC 1052 en NGC 1052-DF2. NASA/ESA/P. van Dokkum

Het sterrenstelsel is door Van Dokkum en z’n team bestudeerd met behulp van de Dragonfly Telephoto Array, een soort van goedkoop zelfbouw-observatorium in de Amerikaanse staat New Mexico, bestaande uit 48 Canon 400 mm telelenzen, die als één superlens functioneren, waarmee zeer goed sterrenstelsels met een lage oppervlaktelichtkracht waar te nemen zijn (zie de afbeelding hieronder).

De Dragonfly Array (Credit: P. van Dokkum).

Zoals gezegd is NGC 1052-DF2 ongeveer zo groot als onze Melkweg, maar met z’n 200 miljoen zonsmassa bevat ‘ie ongeveer 250 keer zo weinig massa. Met de Dragonfly wist men van tien bolvormige sterrenhopen in het stelsel spectra te maken. Daarmee kon men de zogeheten snelheidsdispersie meten, dat wil zeggen de verspreiding van de snelheden (van de laagste tot en met de hoogste snelheden) en die bleek erg klein te zijn, dat wil zeggen dat alle tien bolhopen zo’n beetje dezelfde snelheid hadden. In de afbeelding hieronder zie jet het spectrum van één van de waargenomen bolhopen.

Credit: Gemini Observatory / NSF / AURA / W.M. Keck Observatory / Jen Miller / Joy Pollard

Op basis van die snelheden kon men de zogeheten dynamische massa bepalen van NGC 1052-DF2, dat is de totale massa (donkere materie plus gewone materie) en die bleek 3,4 x 10^8 zonsmassa te zijn. Vervolgens bleek de massa van gas en sterren van het stelsel 2 x 10^8 zonsmassa te zijn, nagenoeg net zoveel dus als de totale massa. En dat betekent dat er in dit ‘luchtige’ sterrenstelsel heel weinig donkere materie zit, pakweg 400 keer zo weinig als verwacht. De waarnemingen aan de tien bolhopen zijn bevestigd met onder andere de Hubble ruimtetelescoop.

Het mag vreemd klinken, maar het ontdekken van een sterrenstelsel zonder donkere materie is goed nieuws voor de modellen die uitgaan van het bestaan van donkere materie. Theorieën die zeggen dat er helemaal geen donkere materie bestaat, zoals de Modified Newtonian Dynamics (MOND) en de emergente zwaartekracht, zeggen dat de zwaartekracht anders werkt dan de wetten van Newton en Einstein zeggen en dat het lijkt alsof er donkere materie is. Maar zoals Van Dokkum zegt zou dat voor alle sterrenstelsels moeten gelden en dat zou je in alle sterrenstelsels schijnbaar donkere materie moeten zien. Oftewel “Alternatives to dark matter have trouble with this object”, zegt Van Dokkum. Aan de andere kant moet ook het kamp van de donkere materieaanhangers verklaren waarom sterrenstelsels zoals NGC 1052-DF2 zonder materie kunnen bestaan [1]Of sterrenstelsels met alleen maar donkere materie, zoals Dragonfly 44 – yep, ontdekt met hetzelfde instrument. Kennelijk is er een manier dat gewone en donkere materie door bepaalde mechanismen kunnen scheiden, zoals eerder ook al in waargenomen in de beroemde Bulletcluster. Wellicht heeft NGC 1052-DF2 een periode meegemaakt van hevige stervorming en zijn door krachtige sterrenwinden en supernovae die daarbij zijn opgetreden gas en donkere materie uit het stelsel verdreven. Vandaag verscheen in Nature een vakartikel over het bijzondere sterrenstelsel NGC 1052-DF2. Bron: Hubble + Quanta Magazine + Astrobites + Phys.org.

References[+]

References
1 Of sterrenstelsels met alleen maar donkere materie, zoals Dragonfly 44 – yep, ontdekt met hetzelfde instrument

Volg hier live het terugvallen van het Chinese ruimtestation Tiangong-1

Credit: Aerospace

Het in 2011 gelanceerde Chinese ruimtestation Tiangong-1 valt ongecontroleerd terug op aarde, waarschijnlijk tussen 30 maart en 2 april – zeg maar ergens in het Paasweekend. Het 8,5 ton wegende station zal grotendeels verbranden in de atmosfeer, ergens tussen 43 graden noorderbreedte en 43 graden zuiderbreedte terugkomen (zie de afbeelding hierboven). Nederland (rond 52 graden NB) ligt dus in de veilige zone. Middels het Virtual Telescope Project en de Tenagra Observatoria in Arizona (VS) wordt de Tiangong-1 vanaf vandaag continu in de gaten gehouden en het resultaat daarvan kunnen we hieronder zien.

Bron: Virtual Telescope Project.

Opnieuw uitstel lancering James Webb Space Telescope – nu tot mei 2020

Impressie van de JWST (Credit: NASA/ESA).

De NASA heeft vandaag laten weten dat de James Webb Space Telescope (JWST), de opvolger van de Hubble ruimtetelescoop, opnieuw te maken krijgt met een vertraagde lancering. Mikte men eerst op een lancering ergens in 2019, nu is dat opgeschoven naar mei 2020. Het testen van de verschillende onderdelen en de ‘finale integratie’ van al die onderdelen kost meer tijd dan men had voorzien. Een echte verrassing is dit uitstel niet, want begin maart konden we hier al berichten dat uitstel dreigde, zoals gerapporteerd door de Government Accountability Office (GAO), zeg maar de Amerikaanse versie van de Rekenkamer. Als ‘ie helemaal klaar is zal de JWST, met z’n complexe 6,5 meter spiegel, door een Europese Ariane 5 raket worden gelanceerd. Bron: NASA.

Hete, supergrote exoplaneet lijkt meer op ster dan op planeet

De grote exoplaneet WASP-18b staat op ruim 410 lichtjaar van de aarde en draait zeer dicht om zijn zon. Credit: X-ray: NASA/CXC/SAO/I.Pillitteri et al; Optical: DSS; Illustration: NASA/CXC/M.Weiss

De chemie en de straling van de dagkant van hete, supergrote exoplaneten kan beter beschreven worden met de natuurkunde van sterren dan met die van planeten. Dat blijkt uit onderzoek aan de exoplaneet WASP-18b onder leiding van de Amsterdamse sterrenkundigen. Dankzij de vinding kunnen de oude gegevens van tientallen exoplaneten opnieuw tegen het licht gehouden worden voor nieuwe informatie. Het onderzoek is onlangs gepubliceerd in het tijdschrift The Astrophysical Journal Letters.

De sterrenkundigen onderzochten het licht van WASP-18b. Dat is een van de heetste supergrote exoplaneten die we kennen. De planeet bevindt zich op ruim 400 lichtjaar van de Aarde, is tien keer zo zwaar als Jupiter en staat heel dicht bij zijn ster. Hij draait elke 23 uur een rondje rond zijn ster en omdat de planeet zo dichtbij zijn ster staat, draait hij amper om zijn eigen as. Sterrenkundigen spreken daarom van een ‘dagkant’ en een ‘nachtkant’ van de planeet.

De onderzoekers vingen met behulp van de Hubble Ruimtetelescoop het licht op tijdens vijf sterverduisteringen. Aan de hand van het zogeheten emissiespectrum konden ze de temperatuur en de samenstelling van de planeetatmosfeer bepalen. Aan de dagkant van de planeet blijkt het zo’n 2600 graden Celsius en de atmosfeer van de planeet lijkt meer op die van een ster dan van een planeet.

De waargenomen resultaten kwamen in de verste verte niet overeen met de bestaande modellen voor exoplaneten. Pas toen de onderzoekers de bestaande modellen hadden uitgebreid met theorieën die voor sterren gebruikt worden, leverde het een betere match op. Eerste auteur Jacob Arcangeli (Universiteit van Amsterdam) licht toe: “Wij zijn de eersten die bij exoplaneten rekening houden met het verschijnsel dat watermoleculen uit elkaar kunnen vallen onder extreme omstandigheden. Ook nemen wij in onze modellen mee dat waterstof zich kan omvormen tot hydriden. Daardoor krijgt waterstof metallische eigenschappen die ervoor zorgen dat de atmosfeer minder licht doorlaat.”

Dankzij de bevindingen van de sterrenkundigen kunnen oude waarnemingen aan hete, supergrote exoplaneten nu opnieuw kunnen worden doorgerekend. Dat levert zeer waarschijnlijk nieuwe kennis op over het ontstaan van deze planeten. Groepsleider Jean-Michel Désert (Universiteit van Amsterdam): “Een grondige kennis van planeetatmosferen is belangrijk omdat die kennis ons aanwijzingen geeft hoe planeten gevormd worden en of ze zich tijdens de vorming verplaatsen.” Bron: Astronomie.nl.

Interstellaire planetoïde ‘Oumuamua vermoedelijk afkomstig van een dubbelster

Artist’s impression van de interstellaire planetoïde `Oumuamua. Credit: ESO/M. Kornmesser.

De allereerste planetoïde waarvan bekend is dat ‘ie afkomstig is van buiten ons eigen zonnestelsel, de door het Haleakala Observatorium met de Panoramic Survey Telescope and Rapid Response System-1 (Pan-STARRS-1) telescoop op Hawaï op 19 oktober 2017 ontdekte I/2017 U1 (‘Oumuamua), is vermoedelijk afkomstig van een dubbelster. In een recent artikel in the Montly Notices of the Royal Academic Society beschrijven Alan Jackson en z’n team de kans dat dubbelstersystemen planetoïden uitwerpen, zoals met ‘Oumuamua gebeurd is, en hoe vaak die systemen in onze Melkweg voorkomen. Het blijkt dat dubbelsterren, ook wel binaire systemen genoemd, veel beter in staat zijn om rotsachtige objecten, zoals planetoïde ‘Oumuamua, uit te werpen als enkele sterren, zoals onze eigen zon. Ook slingeren ze net zoveel rotsachtige objecten uit als koude objecten, komeetkernen. Dat uitwerpen van ‘Oumuamua uit het binaire systeem moet vermoedelijk gebeurd zijn toen er planeten aan het vormen waren rondom de twee sterren. Men denkt dat één van de sterren vermoedelijk zwaar en heet was, aangezien er rondom dergelijke sterren relatief veel rotsachtige objecten zoals ‘Oumuamua voorkomen.

‘Oumuamua, op 29 oktober gefotografeerd met de William Herschel Telescope. Credit: Queen’s University Belfast/William Herschel Telescope.

‘Oumuamua is een zeer langgerekt hemellichaam, met een straal van zo’n 200 meter, waarvan de ontdekking vorig jaar oktober bekend werd gemaakt en die met een snelheid van bijna 30 kilometer per seconde door de binnendelen van het zonnestelsel raast en die inmiddels weer op weg is naar de sterren buiten ons zonnestelsel. Op het moment dat ‘ie het dichtste bij de aarde stond was z’n afstand nog altijd 33 miljoen km – dat was ten tijde van z’n ontdekking. Z’n perihelium bereikte ‘ie op 9 september vorig jaar, het punt dat ‘ie het dichtste bij de zon stond. Men vermoed dat ‘ie komt uit de richting van de ster Wega, de hoofdster van het sterrenbeeld Lier. Nee, helaas, da’s geen dubbelster. Bron: RAS.

IJs in Nederland – in beeld gebracht vanuit de ruimte

IJs in Nederland. Credit: Copernicus Sentinel data (2018) / ESA.

De lente is inmiddels begonnen, maar daar was enkele weken geleden nog geen sprake van. Toen lagen het IJsselmeer, Markermeer en IJmeer bijvoorbeeld nog vol met ijs, een resultaat van de koude temperaturen in februari en begin maart. Op 2 maart is Nederland vanuit de ruimte gefotografeerd door de Europese Copernicus Sentinel-2 satelliet en dat heeft geleud tot bovenstaande foto, hier in jpg formaat (4,61 Mb) en hier in tiff formaat (245,15 Mb!) te downloaden. Over die foto heeft de ESA onderstaande video gemaakt, waarin we Kelsea Brennan-Wessels van de ESA Web TV over het ijs in Nederland zien uitleggen.

Bron: ESA.