Jonge Melkweg slokt Gigant op

Beelden uit een simulatie die laat zien hoe Gaia-Enceladus (rood) in de Melkweg (wit) is opgegaan. Credit: H.H. Koppelman, A. Villalobos en A. Helmi.

Een team onder leiding van de Groningse astronoom Amina Helmi heeft met ESA’s Gaia-satelliet ontdekt dat ons sterrenstelsel, de Melkweg, niet in zijn eentje is gevormd maar in zijn vroege jeugd is samengesmolten met een ander groot stelsel. De aanwijzingen voor deze gebeurtenis lagen voor het oprapen in onze directe galactische omgeving, maar voor het zichtbaar maken ervan was de buitengewone gevoeligheid van Gaia nodig. De ontdekking wordt op 1 november 2018 gepubliceerd in Nature.

Gaia meet de positie, beweging en helderheid van sterren met een nauwkeurigheid die voorheen niet kon worden bereikt. De astronomen gebruikten 22 maanden aan waarnemingen en keken naar de 7 miljoen sterren waarvan de 3D-posities en -snelheden beschikbaar zijn. Ze ontdekten dat 33.000 van deze door de Melkweg bewegende sterren tot een opvallende collectie behoren.

De verzameling sterren omringt ons, ‘vermengd’ met de andere sterren, en een deel ervan passeert momenteel de omgeving van ons zonnestelsel. Ze vielen op in de Gaia-data door hun langgerekte banen in precies de tegenovergestelde richting van die van de andere honderden miljarden sterren in de Melkweg, waaronder onze zon.

Het enorme aantal sterren met afwijkend gedrag intrigeerde de astronomen en zij vermoedden dat dit iets met de ontstaansgeschiedenis van ons sterrenstelsel te maken zou kunnen hebben. Daarop hebben ze eerdere simulaties van het fuseren van twee grote sterrenstelsels vergeleken met de waarnemingen van Gaia, en die komen met elkaar overeen. Eerste auteur Amina Helmi: “De verzameling sterren die we met Gaia hebben gevonden heeft alle kenmerken die horen bij de overblijfselen van een galactische versmelting.”

Vergelijking van een still uit de simulatie (links) met een artistieke impressie van de Gigant Enceladus die wordt verzwolgen door de Melkweg (rechts). Credit links: H.H. Koppelman, A. Villalobos, A. Helmi. Credit rechts: R. van der Woude, A. Helmi, Coyau (Wikimedia Commons/CC BY-SA 3.0), NASA/STScI. (samengesteld uit: https://en.wikipedia.org/wiki/File:Parc_de_Versailles,_Bosquet_de_l’Encelade,_bassin_03.jpg) en http://hubblesite.org/image/3586/gallery)

De sterren behoorden dus ooit tot een ander sterrenstelsel, dat is opgeslokt door de Melkweg. Ze vormen nu het grootste deel van de binnenste halo, een gebied met oude sterren dat de centrale verdikking en de schijf van de Melkweg omgeeft. De galactische schijf zelf bestaat uit twee delen, een dunne en een dikke schijf. De dikke schijf bevat ongeveer 20 procent van de Melkwegsterren. Ten tijde van de botsing waren de sterren die nu in de dikke schijf zitten er al, maar de botsing zorgde ervoor dat de schijf werd opgeschud en dikker werd.

Sterren binnen een sterrenstelsel hebben een unieke chemische samenstelling en als de gevonden ster-collectie inderdaad oorspronkelijk uit een ander stelsel afkomstig is, moet dit in de chemische vingerafdruk van de sterren zijn terug te vinden. Aanvullende informatie uit het APOGEE-survey heeft dit bevestigd.

25 jaar geleden werd tijdens de eerste discussies over de bouw van de Gaia-telescoop het onderzoek naar de ontstaansgeschiedenis van de Melkweg als een van de wetenschappelijke kerndoelen geformuleerd. Coauteur Anthony Brown (Universiteit Leiden, en voorzitter van het Gaia-dataverwerkingsconsortium DPAC): “Deze visie werpt nu zijn vruchten af.”

De astronomen hebben het opgeslokte stelsel Gaia-Enceladus gemunt, naar een van de Giganten in de Griekse mythologie, zoon van Gaia (de oermoeder, de aarde) en Uranus (de personificatie van de hemel).

Als ondersteunend bewijs vonden Helmi en haar team ook nog honderden variabele sterren en 13 bolvormige sterrenhopen die dezelfde banen volgen als de sterren van Gaia-Enceladus, wat erop wijst dat ook zij deel uitmaakten van dat stelsel. Het feit dat zoveel bolhopen met Gaia-Enceladus in verband kunnen worden gebracht, is een extra aanwijzing dat dit ooit een groot sterrenstelsel moet zijn geweest.

Nadere analyse wijst erop dat het stelsel ongeveer zo groot moet zijn geweest als een van de Magelhaense Wolken, ongeveer 10 keer zo klein als de huidige Melkweg. Maar 10 miljard jaar geleden was de Melkweg zelf veel kleiner en daarom wordt de verhouding ten tijde van de versmelting geschat op 4:1.

“Het was een heftige ontmoeting waarbij Enceladus de Melkweg behoorlijk heeft opgeschud. Dit heeft geleid heeft tot de vorming van de dikke schijf, waarvan de oorsprong tot nu toe onbekend was”, besluit Helmi. Bron: Astronomie.nl.

Twee nieuwe boeken geven inkijk in Blue Origin, SpaceX en hun markante oprichters

De centrale figuren in ‘The Space Barons’ en ‘Rocket Billionaires’  zijn de oprichters van beide bedrijven resp. Jeff Bezos en Elon Musk. Beiden hebben hun opgebouwde fortuin gebruikt om hun passie in de ruimtevaart te realiseren en richtten rondom de eeuwwisseling Blue Origin en SpaceX op. De rivaliteit tussen beide bedrijven, interviews en anekdotes komen aan bod. Lees verder

Meest gedetailleerde waarnemingen van materiaal dat nabij een zwart gat cirkelt

Simulatie van materiaal dat op geringe afstand om een zwart gat cirkelt. Credit: ESO/Gravity Consortium/L. Calçada

ESO’s uiterst gevoelige GRAVITY-instrument heeft de al lang bestaande aanname dat er een superzwaar zwart gat in het centrum van de Melkweg huist verder onderbouwd. Nieuwe waarnemingen laten zien dat er gas met ongeveer 30% van de snelheid van het licht net buiten de waarnemingshorizon rondcirkelt. Het is voor het eerst dat er materiaal is waargenomen in een baan nabij het zwarte gat van waaruit er geen weg terug meer is. Nooit eerder werd materiaal dat op zo’n geringe afstand om een zwart gat cirkelt zo gedetailleerd waargenomen.

ESO’s uiterst gevoelige GRAVITY-instrument heeft de al lang bestaande aanname dat er een superzwaar zwart gat in het centrum van de Melkweg huist verder onderbouwd. Nieuwe waarnemingen laten zien dat er gas met ongeveer 30% van de snelheid van het licht net buiten de waarnemingshorizon rondcirkelt. Het is voor het eerst dat er materiaal is waargenomen in een baan nabij het zwarte gat van waaruit er geen weg terug meer is. Nooit eerder werd materiaal dat op zo’n geringe afstand om een zwart gat cirkelt zo gedetailleerd waargenomen.

Sagittarius A* in het sterrenbeeld Boogschutter. Credit: ESO, IAU and Sky & Telescope

Het GRAVITY-instrument van ESO’s Very Large Telescope (VLT)-interferometer is door wetenschappers van een consortium van Europese instituten, waaronder ESO zelf  [1]Dit onderzoek is uitgevoerd door wetenschappers van het Max-Planck-Institute für extraterrestrische Physik (MPE), het Observatoire de Paris, de Université Grenoble Alpes, CNRS, het … Continue reading, ingezet om infraroodstraling waar te nemen die afkomstig is van de accretieschijf rond Sagittarius A* – het massarijke object in het hart van de Melkweg. De opvlammingen die dit materiaal vertoont verschaffen de langverwachte bevestiging dat het object in het centrum van onze Melkweg een superzwaar zwart gat is. De opvlammingen zijn afkomstig van materiaal dat heel dicht bij de waarnemingshorizon rond het zwarte gat cirkelt. Dat maakt dit tot de meest gedetailleerde waarnemingen van materiaal dat in de nabijheid van een zwart gat rondcirkelt.

Overzichtsfoto van het centrum van de Melkweg. Credit: ESO and Digitized Sky Survey 2. Acknowledgment: Davide De Martin and S. Guisard (www.eso.org/~sguisard)

Hoewel een deel van de materie in de accretieschijf – de gordel van gas die met relativistische snelheden om Sagittarius A* beweegt  [2]Relativistische snelheden zijn snelheden die zo groot zijn dat de effecten van Einsteins relativiteitstheorie merkbaar worden. In het geval van de accretieschijf rond Sagittarius A*, beweegt het gas … Continue reading – veilig om het zwarte gat kan cirkelen, is alles wat te dichtbij komt gedoemd om voorbij de waarnemingshorizon te worden getrokken. De kleinste afstand tot het zwarte gat waarop materiaal kan rondcirkelen zonder onherroepelijk naar binnen getrokken te worden door de kolossale massa, wordt de binnenste stabiele baan genoemd. Dat is de plek waar de waargenomen opvlammingen hun oorsprong vinden.

Het centrum van de Melkweg. Credit: ESO/S. Gillessen et al.

Het is verbluffend om werkelijk te zien hoe materiaal met 30 procent van de snelheid van het licht om een kolossaal zwart gat cirkelt’, zegt een verbaasde Oliver Pfuhl, wetenschapper van het Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik (MPE) in Garching, Duitsland. ‘De enorme gevoeligheid van GRAVITY heeft ons in staat gesteld de accretieprocessen ongekend gedetailleerd in real time waar te nemen.

Deze metingen waren alleen mogelijk dankzij internationale samenwerking en geavanceerde apparatuur  [3]GRAVITY is ontwikkeld door een samenwerkingsverband van het Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik (Duitsland), LESIA van het Observatoire de Paris–PSL/CNRS/Sorbonne Université/Univ. … Continue reading. Het GRAVITY-instrument dat dit werk mogelijk heeft gemaakt, combineert het licht van vier telescopen van ESO’s VLT om een ‘supertelescoop’ met een diameter van 130 meter na te bootsen, en werd al eerder gebruikt om de aard van Sagittarius A* te onderzoeken.

Eerder dit jaar hebben GRAVITY en SINFONI, een ander instrument van de VLT, hetzelfde team in staat gesteld om nauwkeurige metingen te doen van de snelheid van de ster S2, terwijl deze door het extreme zwaartekrachtveld van Sagittarius A* scheerde. Daarbij werden voor het eerst de effecten waargenomen zoals Einsteins algemene relativiteitstheorie die voor zo’n extreme omgeving voorspelde. Tijdens de scheervlucht van S2 werd ook een sterke emissie van infraroodstraling waargenomen.

We hielden S2 nauwgezet in de gaten en letten daarbij natuurlijk ook op Sagittarius A*’, legt Pfuhl uit. ‘Tijdens onze waarnemingen hadden we het geluk om drie heldere opvlammingen rond het zwarte gat op te merken – het was een gelukkig toeval!

Deze emissie, afkomstig van energierijke elektronen nabij het zwarte gat, was zichtbaar als drie opvallende heldere opvlammingen en zijn exact in overeenstemming met theoretische voorspellingen van de hotspots zoals die rond een zwart gat van vier miljoen zonsmassa’s zouden ontstaan  [4]De zonsmassa is een astronomische eenheid. Hij komt overeen met de massa van de meest nabije ster – onze zon – en heeft een waarde van 1,989 × 1030 kg. Dat betekent dat Sagittarius A* 1,3 … Continue reading. Aangenomen wordt dat de opvlammingen worden veroorzaakt door magnetische interacties in het zeer hete gas dat op geringe afstand om Sagittarius A* cirkelt.

Onderzoeksleider Reinhard Genzel van het MPE legt uit: ‘Dit was altijd een van onze droomprojecten, maar we durfden niet te hopen dat het zo snel zou slagen.’ Verwijzend naar de al lang bestaande aanname dat Sagittarius A* een superzwaar zwart gat is, concludeert Genzel dat ‘het resultaat een overduidelijke bevestiging is van het zware-zwarte-gat-paradigma.Hier het vakartikel over de waarnemingen. Bron: ESO.

References[+]

References
1 Dit onderzoek is uitgevoerd door wetenschappers van het Max-Planck-Institute für extraterrestrische Physik (MPE), het Observatoire de Paris, de Université Grenoble Alpes, CNRS, het Max-Planck-Institut für Astronomie, the Universität zu Köln, het Portugese CENTRA – Centro de Astrofysica e Gravitação en ESO.
2 Relativistische snelheden zijn snelheden die zo groot zijn dat de effecten van Einsteins relativiteitstheorie merkbaar worden. In het geval van de accretieschijf rond Sagittarius A*, beweegt het gas met ruwweg 30% van de lichtsnelheid.
3 GRAVITY is ontwikkeld door een samenwerkingsverband van het Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik (Duitsland), LESIA van het Observatoire de Paris–PSL/CNRS/Sorbonne Université/Univ. Paris Diderot en IPAG van Université Grenoble Alpes/CNRS (Frankrijk), het Max-Planck-Institut für Astronomie (Duitsland), de Universität zu Köln (Duitsland), CENTRA-Centro de Astrofisica e Gravitação (Portugal) en ESO.
4 De zonsmassa is een astronomische eenheid. Hij komt overeen met de massa van de meest nabije ster – onze zon – en heeft een waarde van 1,989 × 1030 kg. Dat betekent dat Sagittarius A* 1,3 biljoen keer zo veel massa heeft als de aarde.

NASA besluit om definitief te stoppen met Kepler

Credits: NASA/Wendy Stenzel/Daniel Rutter

De NASA heeft vandaag laten weten dat het definitief stopt met de Kepler ruimtetelescoop. Na een dienstverband van ruim 9 jaar in de ruimte is de brandstof van Kepler op en de NASA ziet geen mogelijkheid meer om ‘m na de laatste terugval in de slaapmodus weer te reactiveren. De op 6 maart 2009 gelanceerde Kepler zal in z’n huidige baan om de aarde blijven draaien, een baan die veilig is voor andere satellieten die om de aarde draaien. Hieronder een afbeelding waarin we in ’t kort alles zien wat Kepler in die 9,6 jaar allemaal heeft gedaan, zoals de ontdekking van 2.662 exoplaneten, die allemaal bevestigd zijn, een indrukwekkende prestatie.

Credits: NASA

Ook al is nu de stekker uit Kepler getrokken, de wetenschap met deze succesvolle planetenjager blijft doorgaan. Er ligt nog een hele berg aan gegevens, zoals van de laatste (19e) campagne uit z’n K2 missie, die verder geanalyseerd kan worden. En afgelopen april werd de Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) gelanceerd, de opvolger van Kepler, dus het onderzoek aan exoplaneten kan gegarandeerd verder. Bron: NASA.

IAU besluit om de Wet van Hubble voortaan de Wet van Hubble-Lemaître te noemen

Lemaître (l) en Hubble. Credit: Universe Today.

Na een elektronische stemming onder de leden van de International Astronomical Union (IAU) is een resolutie goedgekeurd om de Wet van Hubble voortaan de Wet van Hubble-Lemaître te noemen. Die wet beschrijft beschrijft de snelheid waarmee in het uitdijende heelal sterrenstelsels van elkaar vandaan vliegen en de relatie met hun onderlinge afstand. Het was Edwin Hubble die door waarnemingen aan sterrenstelsels eind jaren twintig die relatie kon vastleggen, maar de theoretische grondslagen ervoor waren twee jaar eerder bedacht en wel door de Belgische priester-kosmoloog George Lemaître, die ook wel de ‘vader van de oerknal’ wordt genoemd – zie dit artikel uit 1927. De nu goedgekeurde resolutie B4 werd in augustus dit jaar op het 30e IAU-congres in Wenen gepresenteerd en uit een stemming onder de 11.072 leden (waarvan 37% met de stemming meedeed) blijkt 78% voor de resolutie te zijn, 20% tegen en 2% onthoudingen. De nieuwe naamgeving van de wet betekent een erkenning van de internationale wetenschappelijke gemeenschap om Lemaître unaniem als oprichter van de moderne kosmologie en de theorie van de oerknal te zien. Bron: IAU.

Vrijdag a.s. geef ik een lezing bij Chr. Huygens over zwaartekrachtgolven

Komende vrijdag 2 november geef ik bij sterrenkundevereniging Christiaan Huygens in Papendrecht over zwaartekrachtgolven, een onderwerp dat hier met de regelmaat van rimpels in de ruimtetijd op de Astroblogs passeert. Ik zal dan meer vertellen over de geschiedenis van de theorie van de zwaartekrachtgolven, over de instrumenten waarmee ze ontdekt zijn en waarmee ze in de toekomst onderzocht zullen worden, over de waarnemingen aan de zwaartekrachtgolven en over de implicaties ervan. Met de ontdekking op 14 september 2015 van zwaartekrachtgolf GW150914 werd bevestigd wat op grond van de Algemene Relativiteitstheorie van Albert Einstein al werd voorspeld, namelijk dat de ruimtetijd zelf rimpelgewijs kan krommen. Met die ontdekking werd een nieuw venster op het heelal geopend, een venster dat de sterrenkundigen veel kan vertellen over de exacte eigenschappen van extreme objecten zoals neutronensterren en zwarte gaten. Zwaartekrachtgolven kunnen ons zelfs veel leren over de oerknal waarmee het heelal 13,8 miljard jaar geleden begon. De zaal is geopend om 19:30 uur en de presentatie begint om 20:00 uur. Iedereen is welkom, leden en niet-leden van Huygens. Hoe je er komt? Nou, zo.

Zweedse onderzoekers gaan spitten in LHC-data op zoek naar ‘mediators’ van donkere materie

Een voorstelling van botsingen van quarks en antiquarks, die een mediator creëren, die vervolgens weer met donkere materie reageert. Credit: Doglioni et al.

Een groep Zweedse natuurkundigen van de Lund Universiteit heeft een techniek ontwikkeld om effectief op zoek te gaan naar signalen van ‘mediators’ – deeltjes die met donkere materie kunnen reageren – in de enorme hoeveelheid data die door ’s werelds grootste deeltjesversneller, de 27 km grote Large Hadron Collider (LHC) van CERN bij Genève, is verzameld. In de LHC worden protonen tot bijna de lichtsnelheid versneld en als ze dan botsen worden de deeltjes die vervolgens ontstaan vastgelegd. In 2018 is tijdens Run 2 met de LHC 65 inverse femtobarn aan protonenbotsingen geproduceerd, dat zijn pakweg 13 biljoen (!) protonenbotsingen bij een energie van 13 TeV. De Lund groep, waar Caterina Doglioni één van de leden is, komt met een nieuwe manier om de data van die botsingen te analyseren: in plaats van alle informatie van het experiment op te nemen en vervolgens op een later tijdstip te analyseren, wordt veel van de gegevensanalyses in een korte tijd uitgevoerd, zodat een veel kleinere fractie van de gebeurtenis behouden blijft. Op deze manier zijn de onderzoekers in staat om veel meer gebeurtenissen op te nemen en op te slaan, gebeurtenissen die sporen van nieuwe deeltjes kunnen bevatten. De onderzoekers hopen dat tot die nieuwe deeltjes ook ‘mediator’ deeltjes behoren, deeltjes die een soort van link zijn tussen de gewone deeltjes (protonen en hun bouwstenen, de quarks) en deeltjes donkere materie. Tussen gewone materie en donkere materie zou afgezien van de zwaartekracht geen interactie zijn, maar mediators zouden die interactie wel tot stand kunnen brengen. Dat zou er dan zo uitzien (zie ook de afbeelding bovenaan):

Zo’n mediator zou volgens dus de verbindende schakel zijn tussen gewone en donkere materie. Met de CMS detector, verbonden aan de LHC, zou in het voorjaar al een signaal van zo’n mediator zijn opgepikt, eentje met een massa van meer dan 4,5 teV (zie de zwarte opgaande lijn in de grafiek hieronder). Statistische betrouwbaarheid van deze waarneming: 2,8 sigma, dus niet iets waar natuurkundigen echt opgewonden van worden.

Credit: CMS Collaboration

De verfijnde analyse-technieken van de groep van Doglioni zou het bestaan van zo’n mediator moeten bevestigen. Op dinsdag 23 oktober j.l. eindigden de protonenbotsingen van Run 2 – in december dit jaar start de “Long Shutdown 2 (LS2)”, waarin de LHC gereviseerd wordt en opgekrikt naar een botsingsenergie van 14 TeV, waarna ‘ie in 2021 voor Run 3 weer moet beginnen. In Run 2 is in totaal 160 inverse femtobarn door ATLAS en CMS verzameld, dus voor de Lund groep een enorme hoeveelheid data om in te spitten. Laten we hopen dat het iets oplevert. Bron: Lund Universiteit + A quantum diaries survivor + Francis Naukas.

Het goede nieuws: Hubble doet ’t weer, het slechte nieuws: Kepler is in slaapmodus

Credit: NASA/JPL-Caltech

De Hubble ruimtetelescoop is na enkele weken van inactiviteit door een probleem met een gyroscoop weer volledig in bedrijf. De 28 jaar oude ruimtetelescoop heeft afgelopen vrijdag voor ’t eerst weer wetenschappelijke waarnemingen gedaan en wel met infraroodwaarnemingen met de Wide Field Camera 3 (WFC3) aan het ver verwijderde stervormingsstelsel DSF2237B-1-IR. Op 5 oktober kwam Hubble in een veiligheidsmodus terecht doordat één van de gyroscopen, die nodig zijn om Hubble goed te richten in de ruimte, moeilijk ging doen. Er werd toen een backup ‘gyro’, zoals ze kort worden genoemd, geactiveerd, maar die gaf ook weer problemen. Door Hubble enkele keren heen en weer te laten bewegen in de ruimte kon de blokkade  van de stroperige vloeistof in het inwendige van de gyroscoop worden opgeheven en functioneerde de gyro weer als vanouds.

Impressie van de Kepler ruimtetelescoop. Credit: NASA and JPL-Caltech

OK, dat was het goede nieuws. Minder goed nieuws is dat de Kepler ruimtetelescoop sinds een week in een slaapmodus is terechtgekomen. Kepler – in september nog begonnen aan een nieuwe waarneemcampagne – heeft weinig brandstof en bij deze ruimtetelescoop lijken de vooruitzichten op herstel minder florissant. Laten we hopen dat de technici nog een oplossing uit de hoed kunnen toveren. Bron: Hubble.

Brad Goldpaint winnaar astronomie foto van het jaar 2018

Brad Goldpaint won in de categorie Man and Space en was ook overall winnaar. Hij maakte de foto hiernaast. De  astrofotografie competitie, georganiseerd door het Royal Observatory Greenwich in samenwerking met BBC Sky and Night Magazine, heeft een keuze moeten maken uit 4200 inzendingen van 91 verschillende landen. Lees verder

De Geest van Cassiopeia gefotografeerd vanuit Dordrecht

Ik kwam van de week een bericht tegen op een eerdere pagina van dit Astroblogs.nl over de ‘Geest van Cassiopeia’. En dat was omdat het weer bijna Halloween is en een geest in de ruimte wel een leuke link naar Halloween is. Laat ik deze nu toevallig pas geleden ook zelf gefotografeerd hebben.

 

De foto heb ik gemaakt vanuit mijn schuur-sterrenwacht in mijn achtertuin op 14 oktober jl. met een Vixen ED114 telescoop en Atik383L camera met een Ha-filter. Hele nacht aaneen foto’s gemaakt waardoor ik 47 x 10 min belicht heb. Ik dacht dat het IC59 was, maar in het bericht van Astroblogs wordt melding gemaakt van catalogus nummer IC63. Volgens mij zitten die 2 ook vlak bij elkaar. Ach, maakt mij niets uit, als de foto maar leuk is.

De ster Gamma Cassiopeia, welke ook op de foto staat. straalt het gas van de nevel aan waardoor deze in de Ha golflengte oplicht.