Als kind keek hij al vol verwondering naar de sterren en bouwde hij zijn eigen sterrenkijkers. Kunstschilder Sjacco Dubois (70) uit Arnhem heeft in zijn 55-jarige carrière al vele onderwerpen op het witte doek vastgelegd maar tegenwoordig ‘zoekt hij het hogerop’ en houdt hij het bij een enkel thema; de kosmos. In Broedplaats de Oude Kraan te Arnhem is de expositie Tussen Tijd en Ruimte te zien. Lees verder
Credit: YouTube.
In alle discussies over donkere energie komt het terug: de energie van het vacuüm. Volgens de definitie is het vacuüm ‘een ruimte zonder materie en zonder druk’ – en dus ook zonder energie, volgens Einstein’s E=mc². Einstein was zelf al gelijk de eerste die er vanaf stapte, want met de introductie in zijn zwaartekrachtswet van de kosmologische constante Lambda (?), een poging om een stabiel heelal te krijgen dat niet krimpt en niet uitzet, voerde hij een term in die energie gaf aan de ruimtetijd en daarmee aan het vacuüm. Hoewel Einstein dat later weer terugnam (‘de grootste blunder van mijn leven’ schijnt hij erover te hebben gezegd) werd in 1998 door twee onafhankelijke teams ontdekt dat het heelal versnelt uitdijt en dat die versnelling veroorzaakt wordt door donkere energie, een energie van het vacuüm, elke een afstotende werking heeft.
Credit: NASA/WMAP Science Team
De meeste sterrenkundigen denken dat die donkere energie gevormd wordt door ?, al denkt een kleine groep dat donkere energie niet constant is, maar langzaam in de loop van de evolutie van het heelal wijzigt, dat is de theorie van de kwintessens. Berekeningen laten zien dat ? héél klein is, volgens de laatste schattingen ~ 4,3 x 10^-66 eV, da’s ~ 7 × 10^-30 g/cm³. En nou komt het probleem: theoretische berekeningen op grond van de kwantumveldentheorie (Engels: quantum field theory, QFT) komen met voorspellingen voor de energie van het vacuüm die véél hoger zijn dan de gemeten waarden. QFT zegt dat op grond van Heisenberg’s onzekerheidsprincipe het vacuüm vol zit met continu oppoppende virtuele deeltjesparen. Nee, dat is geen theoretische bespiegeling, het is zichtbaar bij bekende verschijnselen zoals het Casimireffect (zie hieronder) en de Lambverschuiving.
Het Casimir-effect. Credit: Emok.
Die hebben zogeheten ‘zero-point energy’ en van krachtvoerders zoals fotonen en gluonen is die positief, van materie zoals quarks en elektronen is die negatief. Bij elkaar opgeteld levert dat de energie van het vacuüm op en die blijkt tussen de 60 en 120 (!) ordes van grootte groter te zijn dan de waargenomen vacuüm-energiedichtheid – die 60 krijgt men als rekening wordt gehouden met Lorentzinvariantie, die 120 als daar geen rekening mee wordt gehouden. Zie daar de vacuüm catastrofe – ook wel het probleem van de kosmologische constante genoemd – in een notendop: de theoretische waarde van de vacuümenergie is véél hoger dan de gemeten waarde. Je kunt er T-shirts van kopen. 🙂
Over het oplossen van dat verschil wordt uiteraard nagedacht door natuur- en sterrenkundigen, maar dat valt niet mee. Je zou redenen kunnen bedenken waarom die vacuümenergie in werkelijkheid helemaal niet zo hoog moet zijn als theoretische modellen nu laten zien, maar dan krijg je met problemen in het allervroegste heelal, toen het heelal héél klein was en die vacuümenergie vergeleken met de ‘gewone’ materie en energie in het heelal niets voorstelde. Maar dat is wel de richting waarin nu gedacht wordt: dat er iets in dat vroege heelal gebeurde, waardoor de energie van het vacuüm de proporties kreeg die we nu waarnemen.
credit: NASA/JPL/STScI Hubble Deep Field Team
Eén van die denkrichtingen is dat er niet één heelal ontstond, maar veel heelallen – het welbekende multiversum (zie afbeelding hierboven). Al die multiversa zouden verschillende vacuüm-energiedichtheden hebben en wij zouden per toeval in eentje wonen waarin die dichtheid heel laag is. Een andere denkrichting is dat er geen sprake was van een oerknal, maar van een ‘big bounce’ en dat gedurende die ‘opvering’ van het vorige in het nieuwe heelal de vacuümenergie een soort van verdunning onderging en lage waardes kreeg. Tenslotte is er nog denkrichting die uitgaat van één compacte extra dimensie, naast de welbekende vier ruimtetijddimensies, een dimensie die beperkt is tot een afmeting van 35 ?m en waarmee de vacuüm catastrofe voorkomen kan worden. Afijn, dit komt vast nog wel een keertje terug. Bron: Wiki + Quanta Magazine.
Credit: NASA.
Het recentelijk door de Britse natuurkundige Jamie Farnes (Oxford e-Research Centre) gelanceerde model dat het heelal een donker fluïdum met negatieve massa bevat en dat een alternatief zou zijn voor het bestaan van donkere materie en donkere energie heeft veel stof doen opwaaien, zowel in de media, de populair-wetenschappelijke wereld als bij collega-wetenschappers in de blogosfeer. Met name naar die laatste groep was ik nieuwsgierig en daarom ben ik daar even gaan kijken hoe die erover denkt. Nou laat ik er kort over zijn: Farnes z’n idee komt er niet zo best vanaf. Diverse argumenten worden naar voren geschoven waarom het model niet zou werken. Een paar daarvan op een rijtje:
Credit: ESA.
Voorlopig dus stevige kritiek op het model van Farnes met het donkere fluïdum en de negatieve massa. Bron: Sean Carrol op twitter + Backreaction + Richard Easther op Twitter + Wired.
Credit: ESA-P. Carril/Wikimedia Commons/G. Porter
Twee teams van natuurkundigen hebben onafhankelijk van elkaar met behulp van de Galileo navigatiesatellieten – de Europese tegenhangers van de Amerikaanse GPS-satellieten – Einstein’s Algemene Relativiteitstheorie bewezen. Eén van de voorstellingen van de ART is het bestaan van de zogeheten gravitationele roodverschuiving en met een vijfvoudige verbetering van de vorige meting daarvan kon die roodverschuiving worden gemeten. In het kader van het GREAT (Galileo gravitational Redshift Experiment with eccentric sATellites) experiment werden de omloopbanen van de Galileo-satellieten 5 en 6 nauwkeurig in de gaten gehouden. Die satellieten zijn uitgerust met zeer nauwkeurige atoomklokken. Bij de lancering van die twee satellieten in 2014 was iets fout gegaan: de derde trap van de Sojoez raket had de Galileo satellieten in een incorrecte baan om de aarde afgeleverd, een zeer elliptische baan. Voor navigatiedoeleinden zijn de Galileo 5 en 6 sindsdien niet meer geschikt. Maar voor het testen van de ART bleken ze zeer geschikt te zijn.
Iedere dag moeten de satellieten een verschil overbruggen van 8500 km tussen het laagste en hoogte punt in de baan om de aarde (zie de afbeelding hieronder).
Credit: ESA.
En dan komt meteen Einstein’s Algemene Relativiteitstheorie uit 1915 om de hoek kijken. Die theorie zegt iets over de werking van de zwaartekracht én de invloed daarvan op de ruimte en tijd. Met name dat laatste aspect is van belang. Want de ART zegt dat tijd langzamer gaat lopen als het dichterbij een massief object komt. Massa vertraagt tijd dus. En dat konden de twee teams dankzij de twee Galileo satellieten in hun verkeerde, sterk elliptische banen én de precieze atoomklokken aan boord zeer nauwkeurig meten.
Credit: ESA.
Uitkomst van de metingen, die meer dan duizend dagen in beslag namen, was dat men de ’tijddillatatie’ als gevolg van de gravitationele roodverschuiving, heel precies kon meten: tussen het hoogste en laagste punt in de baan zit 370 nanoseconde (miljardste van een seconde) verschil, exact de voorspelling van de ART. De meetfouten waren kleiner dan 4 picoseconde, dat is vier miljoenste van een miljoenste van een seconde.
Het meten met Galileo 5 en 6 vormt zoveelste bewijs dat de ART klopt. In twee artikelen in de Physical Review Letters – deze en deze – zijn de resultaten gepubliceerd. Bron: ESA.
Credit: Breakthrough Listen / Danielle Futselaar
Sinds Fox News er op 3 december mee kwam is er een hype over hetgeen
Silvano Colombano, wetenschapper bij NASA’s Ames Research Center in Mountain View, Californië, zou hebben gezegd. Volgens het bericht, dat inmiddels ook in Nederland breed door de pers is uitgemeten (zie bijvoorbeeld dit bericht in Panorama), zou Colombano in dit vakartikel beweren dat aliens de aarde mogelijk al lang bezocht hebben. Ook zouden ze niet zichtbaar zijn voor de mens, omdat zij niet op koolstof gebaseerd zouden zijn. OK, hamvraag in deze is natuurlijk of Colombano dit gezegd heeft en het ook zo bedoeld heeft? Nou, jullie kunnen het vermoedelijk al raden: nee, dit is niet wat Colombano gezegd, geschreven of bedoeld heeft. Ja, in dat genoemde artikel zegt hij dat wetenschappers serieus zouden moeten kijken óf aliens de aarde ooit bezocht hebben en dat ook goed moet worden gekeken naar echt onverklaarbare UFO’s, unidentified flying objects. Maar dat is wat anders dan wat Fox News ervan maakt en het betekent zeker niet dat ze onzichtbaar onder onze neus zouden ronddwalen. Fox labelt het artikel van Colombano ook als een ‘new research paper’, alsof het nieuw onderzoeksinformatie zou bevatten, maar in werkelijkheid is het een document dat Colombano gebruikte voor een lezing over SETI – de ‘Search for Extraterrestrial Intelligent Life – in het voorjaar. Daar verkondigde hij z’n stelling dat het helemaal niet zo’n gek idee is dat er wellicht aliens op aarde zijn geweest en dat daar onderzoek naar moet worden gedaan. Maar tegelijk gaf hij aan dat het niet waarschijnlijk was dat dit heeft plaatsgevonden. Kortom, de soep wordt niet zo heet gegeten als opgediend. Ik kan weer een gevalletje toevoegen aan m’n lijstje met astro-hoax‘ 🙂 Bron: Space.com.
China heeft vanavond met succes een raket gelanceerd die een sonde naar de achterkant van de maan brengt. De Chang’e 4 sonde werd met een Lange Mars 3B raket vanaf lanceercentrum Xichang in China de ruimte in gebracht. Het is voor het eerst in de geschiedenis dat er een missie naar de voor ons ‘onzichtbare’ kant van de maan wordt gestuurd. De lancering was om 19.23 uur Nederlandse tijd.
Impressie van de Chang’e 4 lander. Credit: CASC.
Credit: NASA/GSFC/DLR/Srizona State University.
De Chang’e 4 lander en rover bevatten in totaal acht wetenschappelijke instrumenten, elk vier stuks. De lander heeft de Landing Camera (LCAM), de Terrain Camera (TCAM), de Low Frequency Spectrometer (LFS) en de Lunar Lander Neutrons and Dosimetry (LND), de rover heeft de Panoramic Camera (PCAM), de Lunar Penetrating Radar (LPR), de Visible and Near-Infrared Imaging Spectrometer (VNIS) en de Advanced Small Analyzer for Neutrals (ASAN)
Impressie van de Chang’e 4 rover. Credit: CASC.
Op die satelliet zit ook een antenne die in opdracht van Nederlandse wetenschappers en bedrijven is geplaatst. De bedoeling is dat de Chinezen die antenne na de landing op de maan aanzetten. De Nederlanders willen er door het opvangen van radiostraling onderzoek mee doen naar de geschiedenis van het heelal. Hieronder een korte video van de lancering van de Chang’e 4 missie vanavond.
[Update 8 december] De rover en lander zullen rond 3 januari, da’s over 26 dagen, arriveren bij de maan en dan landen. Op 8, 9 en 10 december zullen er baancorrecties volgen om beiden op de juiste koers te zetten.
Credit: NASA.
Weten jullie nog van die actie om je naam mee te sturen met de Amerikaanse InSight lander naar Mars? In totaal waren er 2.429.807 mensen die hun naam inzonden, waaronder ene Arie Nouwen, en allemaal kregen ze een ‘boarding pass’ om mee te reizen met InSight naar de Rode planeet. Welnu, InSight is 26 november j.l. geland op de Elysium Planitia vlakte bij de evenaar van Mars en daarmee zijn alle 2,4 miljoen ‘medepassagiers’ ook gearriveerd, nou ja, hun namen dan. De hamvraag is natuurlijk: OK, waar zijn die namen dan, die meegereist zijn? Nou, die zie je op de foto hierboven. Yep, die twee piepkleine knopjes. De NASA vond het wat te zwaar worden als er een pakket papier mee moest met alle geprinte 2,4 miljoen namen. Dus hebben ze die namen op twee kleine chips gezet en dat zijn die knopjes bovenop InSight. Leuk toch? Bron: InSight op twitter.
Op 3 december j.l. is vanaf de luchtmachtbasis Vandenberg in Californië een Falcon 9-Block 5 raket van SpaceX gelanceerd. Het was de 19e lancering van een SpaceX raket dit jaar en met de zwaarste uitvoering van de Falcon. De eerste trap werd voor de derde keer hergebruikt en de tweede rakettrap droeg maar liefst 64 cube- en microsatellieten. Lees verder
Credit: Denis Bajram.
Twee teams met sterrenkundigen van onder andere de universiteiten van Amsterdam en Leiden hebben ontdekt hoe hete gasreusplaneten zijn gehuld in grote halo’s van ijl heliumgas, een teken dat ze langzaam hun atmosfeer verliezen. Het helium, dat onlangs voor het eerst door de Hubble-ruimtetelescoop is gezien, is nu voor twee planeten nauwkeurig in kaart gebracht met behulp van een methode die eerder in Nederland is ontwikkeld. De twee resultaten worden morgen onafhankelijk van elkaar gepubliceerd in Science.
Het gaat om twee gasreuzen die heel nauw om hun moederster draaien, waardoor ze heel warm zijn. De ene is WASP-69b, een planeet zo groot als Jupiter maar met een temperatuur van meer dan duizend graden Celsius. De tweede planeet is HAT-P-11b, qua grootte vergelijkbaar met Neptunus. De planeten staan op zo’n 100 tot 150 lichtjaar van de aarde.
“Gasreuzen bestaan voor een belangrijk deel uit helium, maar dit gas is heel moeilijk waarneembaar,” zegt Javier Alonso Floriano van de Universiteit Leiden en mede-onderzoeker van een van de studies. “Twintig jaar geleden was echter al voorspeld dat het heliumgas mogelijk in infrarood licht te zien zou kunnen zijn, maar er is toen nauwelijks naar gezocht en daarna is dit in de vergetelheid geraakt. Tot eerder dit jaar, toen de Hubble-ruimtelescoop voor het eerste een dipje zag bij precies de juiste infraroodkleur, wat op helium duidde.”
Artistieke impressie van de helium-halo rond exoplaneet HAT-P-11b. Credit: Denis Bajram.
“Wat onze twee onderzoeksgroepen nu onafhankelijk van elkaar hebben gevonden is dat dit helium veel beter met telescopen vanaf de grond is waar te nemen,” zegt Lorenzo Pino van de Universiteit van Amsterdam. “We kunnen de omvang en snelheid van het gas meten, en hoe het als een ijle halo om de planeten heen zit. Iets wat je met Hubble niet kunt meten.”
De techniek maakt gebruik van hoge-resolutiespectroscopie waarmee de kleur van het planeetlicht tot op een-honderdduizendste nauwkeurig wordt gemeten. Beide teams hebben hiervoor een splinternieuwe Spaans-Duitse spectrograaf gebruikt, CARMENES, in het Spaanse Andalusië, nabij Granada. De methode zelf is voor een belangrijk deel ontwikkeld door Nederlandse astronomen. Terwijl een planeet gezien vanaf de aarde voor zijn moederster langsgaat, sijpelt een klein beetje sterlicht door de planeetatmosfeer heen, wat afhankelijk van het soort gas bij heel specifieke kleuren wordt geabsorbeerd. Dit wordt gemeten door gebruik te maken van de snelheid van de planeet, die een Dopplereffect veroorzaakt.
“Wat zo mooi is, is dat we nu eindelijk een goede manier hebben gevonden om het ijle gas rondom zo’n warme exoplaneet te meten,” zegt Aurélien Wyttenbach van de Universiteit Leiden en de Universiteit van Genève. “Dit gas laat zien hoe, en met welke snelheid, de hete gasreuzen hun dampkring aan het verliezen zijn. In de heel vroege geschiedenis was dit proces ook belangrijk voor de aarde, maar dat kunnen we nu eigenlijk nergens meer onderzoeken, behalve bij dit soort extreme planeten. Door veel meer planeten te gaan opmeten kunnen we onze ideeën hierover uitgebreid gaan testen.” Bron: Astronomie.nl
Credit: DAMA/LIBRA.
Uit de vandaag in Nature gepubliceerde onderzoeksgegevens van de ondergrondse detector COSINE-100 in Zuid-Korea blijkt dat de claim van de natuurkundigen verbonden aan de Italiaanse DAMA/LIBRA detector, dat zij een variërend signaal van deeltjes donkere materie hebben gevonden, niet klopt (de afbeelding hierboven toont dat signaal). Die claim van DAMA/LIBRA ligt er al enkele jaren en het vormt één van de verhitte debatten die in de wetenschappelijke wereld wordt gevoerd. COSINE-100 is een natrium-jodide detector, die gedurende 59,5 dagen waarnemingen heeft gedaan – hieronder zie je een illustratie van de detector.
Credit: COSINE-100.
In de kern van de detector bevinden zich acht kristallen van natrium-jodide (hetzelfde spul als wat DAMA/LIBRA gebruikt), die ondergedompeld zijn in een bad van thallium, NaI (Tl). Mochten er WIMP’s passeren, dat zijn de hypothetische ‘Weakly Interactive Massive Particles’, deeltjes donkere materie, dan zouden die met die kristallen kunnen reageren en dan zouden sensoren de interactie registreren. Uit de metingen blijkt dat een WIMP met een massa van ongeveer 10 GeV niet de oorzaak kan zijn van het per seizoen fluctuerende signaal dat DAMA/LIBRA heeft opgevangen. Bij andere experimenten – o.a. XENON-100 – werd die claim ook al weerlegd, dus je zou denken dat ze in Italië nu wellicht tot andere gedachten zijn gekomen. Bron: Francis Naukas.
