Maandelijks archief: april 2019

Theoretisch kan je door wormgaten reizen, alleen zal ’t je niet veel helpen ergens snel te komen

Geplaatst op door Arie Nouwen
Beantwoorden

Theoretische impressie van een wormgat. Credit: Internet Encyclopedia of Science

Twee natuurkundigen van de Harvard Universiteit – Daniel Jafferis en Ping Gao – en eentje van Stanford Universiteit – Aron Wall
– hebben laten zien dat wormgaten bestaan én dat ze gebruikt kunnen worden om reizen van het ene deel van het heelal naar het andere deel te maken. Edoch bij al die hypothetische excercities komt altijd een maar kijken en dat is ook hier het geval: wormgaten zijn tunnels in de ruimtetijd en daarmee zou je bijvoorbeeld van het ene uiteinde van het melkwegstelsel in het andere kunnen komen. De studie van het drietal wijst uit dat dat kan, echter wat blijkt: als je door zo’n wormgat reist dan duurt de reis nog langer dan wanneer je de reis via de normale weg zou doen. Tsja, dat schiet dus ook niet op. Zo’n wormgat zou in theorie de ‘verstrengelde tunnel’ zijn tussen twee zwarte gaten. Jafferis en z’n collega’s bekeken die wormgaten in het licht van de befaamde ER=EPR correspondentie, waar enkele jaren geleden Juan Maldacena en Lenny Susskind mee aankwamen, een vermeende relatie tussen wormgaten en kwantumverstrengeling, het verschijnsel dat twee elementaire deeltjes met elkaar verbonden kunnen zijn en dat een verandering aan één van de deeltjes direct gevolgen heeft voor het andere deeltje, ongeacht in het heelal waar ze zich bevinden.

Credit: Emok – Eigen werkIllustration of the Casimir effect. CC BY-SA 3.0

Bij eerdere berekeningen stuitte men op het bezwaar dat voor reizen door wormgaten een hoeveelheid negatieve energie nodig is, maar door ook te kijken naar kwantum effecten zoals het welbekende Casimir effect (zie hierboven) was dat niet meer nodig.  Afgelopen zaterdag gaf Jafferis een presentatie over z’n theorie op de APS conferentie, genaamd “Traversable wormholes”  Hier de samenvatting daarvan: http://meetings.aps.org/Meeting/APR19/Session/B02.2. Bron: Science Daily.

Afstand tot de Grote Magelhaense Wolk nóg nauwkeuriger bepaald

Geplaatst op door Angele van Oosterom
10
Na 16 jaar onderzoek is een internationaal team van wetenschappers erin geslaagd om de afstand tot het op twee na dichtstbijzijnde sterrenstelsel van de Melkweg, de Grote Magelhaense Wolk, nóg nauwkeuriger te meten. Volgens het Chileense Millennium Instituut van Astrofysica (MAS), is het het team gelukt de onzekerheidsmarge voor wat betreft de afstand tot de Grote Magelhaense Wolk (LMC) op te schalen naar 1 procent, een aanzienlijke vooruitgang ten opzichte van de onzekerheidsmarge van 2,2 procent zoals bepaald in 2013. Het onderzoek maakte deel uit van het Araucaria Project dat uitgevoerd wordt door het Chileense Center for Excellence in Astrophysics and Associated Technologies (CATA). Het Araucaria project staat onder leiding van Dr. Wolfgang Gieren van de afdeling Astronomie van de Universidad de Concepción (UDC) in Chili.

Lees verder →

Stratolaunch ‘Roc’ heeft z’n eerste geslaagde vlucht gemaakt

Geplaatst op door Arie Nouwen
Beantwoorden

ROC tijdens z’n testvlucht. Credit: Jack Beyer.

Het breedste vliegtuig ter wereld, met een spanwijdte van 117 meter, twee rompen en zes motoren, bijgenaamd de ‘Roc’ van Stratolaunch Systems Corporation heeft voor het eerst een testvlucht gemaakt. Het vliegtuig is ontwikkeld om op ongeveer 10 kilometer hoogte een raket met een satelliet te kunnen lanceren. Zo kunnen satellieten goedkoper de ruimte in. De raket hoeft niet vanaf een lanceerbasis op de grond te starten en dat scheelt veel brandstof. Ook is een lancering op grote hoogte minder gevoelig voor weersomstandigheden. De Stratolaunch is in staat drie Pegasus raketten tegelijk mee te nemen en lanceren. Met die Pegasus raket zijn eerder ook al satellieten gelanceerd, zoals NASA’s NuSTAR ‘zwarte gat jager’. Die werd toen gelanceerd met Orbital Science Corporation’s Stargazer  vliegtuig.

De Stratolaunch vloog 2,5 uur op 5 kilometer hoogte over de Mojavewoestijn in de Verenigde Staten. Het vliegtuig haalde een maximumsnelheid van rond de 300 kilometer per uur. De bemanning bestuurt het vliegtuig vanuit de rechter romp. De linkerromp heeft wel ramen, maar is volgebouwd met elektronische apparatuur. Testpiloot Evan Thomas noemde de vlucht na afloop “geweldig”. “Het vliegtuig vloog zoals voorspeld, het was een soepele vlucht en de bemanning had veel plezier.” Hieronder beelden van de landing van de Stratolaunch.

Stratolaunch heeft het vliegtuig gebouwd. Het bedrijf werd opgezet en gefinancierd door Paul Allen, een medeoprichter van Microsoft die vorig jaar overleed. Hieronder een video over de Stratolaunch.

Bron: NOS + NASA Spaceflight.

ESA onthult meer over autonome navigatie Hera ruimtesonde

Geplaatst op door Angele van Oosterom
1

ESA heeft recent meer details vrijgegeven over de DART/Hera missie naar het binair asteroïde systeem Didymos/Didymoon en in het bijzonder over Hera. Het Hera ruimteschip zal tijdens de missie autonome navigatie systemen gaan uittesten die ervoor moeten zorgen dat toekomstige ruimteschepen niet meer afhankelijk zijn van een controle centrum dat vanaf de aarde de schepen aanstuurt maar dat ze autonoom kunnen navigeren. Lees verder →

De basis voor de foto van het superzware zwarte gat M87* werd al in 1958 gelegd

Geplaatst op door Arie Nouwen
Beantwoorden

Deze figuur toont de locaties van de telescopen die gebruikt zijn in de EHT-waarnemingen van M87 in april 2017. (c) NRAO.

Achter de deze week gepubliceerde foto van het superzware zwarte gat M87* (a.k.a. Powehi) zitten feitelijk drie verhalen vast: het verhaal van het zwarte gat zelf en van de theorie die verklaart wat we daarop zien, Einstein’s Relativiteitstheorie, het verhaal van de mensen achter de foto, degenen die het initiatief genomen hebben en de Event Horizon Telescope (EHT) gebouwd en gebruikt hebben, én tenslotte het verhaal van het instrument zelf, de EHT zelf en de techniek daarachter. Over dat laatste wil ik het nu even hebben. Zoals de figuur hierboven laat zien bestaat die EHT uit maar liefst acht telescopen, die verspreid over de hele aarde staan. Al die telescopen kunnen op één en hetzelfde moment kijken naar één object aan de hemel en om die acht verschillende waarnemingen te combineren hanteren de sterrenkundigen de techniek van de Very-long-baseline interferometry (VLBI). Hiermee wordt één telescoop gesimuleerd met een diameter gelijk aan de afstand van de twee uiterste telescopen: de zogenaamde basislijn. In het geval van de EHT was die basislijn meer dan 10.000 km en dat heeft het mogelijk gemaakt dat er een scheidend vermogen van 15 microboogseconde kon worden bereikt, da’s een pingpongbal op de maan gezien vanaf de aarde. De schaduw van M87* is 42 microboogseconde groot, dus EHT kon die ‘gemakkelijk’ zien.

De VLBI techniek met drie radiotelescopen. Credit: PUBLIC DOMAIN / WIKIPEDIA USER RNT20

De basis voor die techniek werd al in 1958 gelegd en wel door de Britse radioastronoom Roger Jennison, die toen dit artikel publiceerde in the Monthly Notices of the Royal Astronomical Society:

A phase sensitive interferometer technique for the measurement of the Fourier transforms of spatial brightness distributions of small angular extent

Daarin beschrijft hij hoe verschillende radiotelescopen op een bepaalde afstand van elkaar naar hetzelfde object kunnen kijken en dat daarbij interferentie van het gemeten signaal zal ontstaan. Die interferentie zal een mix bevatten van echt signaal en ruisfouten. Jennison wist in 1958 te beschrijven hoe door middel van zelf-calibratie die fouten eruit kunnen worden gehaald en het echte signaal overblijft. Dat wordt apertuur synthese genoemd, de techniek die in april 2017 door de EHT gebruikt is om de foto van M87* te maken. Voor de EHT zorgde men er met behulp van atoomklokken voor dat de acht telescopen met een nauwkeurigheid van enkele attoseconden (10^-18 s) werden gesynchroniseerd. De vijf petabyte aan data werd vervolgens in een grote supercomputer – de zogeheten correlator – samengevoegd.

(c) EHT Collaboration.

En dat leverde dan na bijna twee jaar (!) rekenen de volgende foto op:

Eerste foto van zwart gat M87*. (c) EHT Collaboration.

Als de basislijn groter wordt dan stijgt het scheidend vermogen. Maar ja, wat doe is als je al een interferometer zo groot als de aarde hebt? Yep, dan zoek je het nog verder weg… in de ruimte! En wat dat betreft hoef je niet ver te zoeken, want er is al een satelliet in de ruimte die daarvoor bruikbaar is, de in 2011 gelanceerde Russische Spektr-R, die beschikt over een tien meter grote radioschotel. Ik ben benieuwd of ze die kunnen inschakelen.

Eh… nog even over dat scheidend vermogen van de EHT. Ik heb op Internet mensen zien klagen dat ze vonden dat die foto van M87* wazig was en of ze nou niet even een scherpere foto hadden kunnen maken. Wazig, niet scherp genoeg, pardon? De vijf petabyte aan data die op die vier dagen in april 2017 werd vergaard van M87* leverde een foto op, die gemakkelijk zou passen in één pixel die de Wide Field Camera 3 van Hubble maakt, de telescoop waarmee vlijmscherpe foto’s van bekende hemelobjecten zijn gemaakt. Kijk maar eens naar de animatie in de tweet hieronder.

Ding dong, niet meer zeuren over wazige foto hè! Bron: Start’s with a Bang.

Wellicht draait er een tweede exoplaneet rondom Proxima Centauri

Geplaatst op door Arie Nouwen
1

Artistieke weergave van de planeet die rond Proxima Centauri draait. Is er wellicht nóg een planeet bij de ster? Credit: © ESO/M. Kornmesser.

Proxima Centauri is met een afstand van 4,2 lichtjaar na de zon de meest nabije ster. Sinds augustus 2016 weten we dat er een op de aarde lijkende exoplaneet omheen draait, Proxima Centauri b. En nu zijn daar signalen dat er wel eens een tweede exoplaneet rond Proxima Centauri zou kunnen draaien, Proxima Centauri c. Over die signalen hadden we ’t twee jaar geleden al, maar ze zijn deze week nog eens bevestigd op de Breakthrough Discuss conferentie in Berkeley (VS). Op grond van metingen met het High Accuracy Radial velocity Planet Searcher (HARPS) instrument, dat verbonden is aan ESO’s La Silla Observatorium in Chili heeft men gezien dat de rode dwergster Proxima Centauri iets wiebelt en dat die wiebel niet alleen komt door de aanwezigheid van Proxima Centauri b. Er is nog ‘iets’ wat aan de ster trekt en dat zou die tweede planeet kunnen zijn, die minstens zes keer zo zwaar als de aarde zou zijn en die op 1,5 AE afstand staat, da’s pakweg 225 miljoen km (zie de grafiek hieronder).

Credit: ESO/G. Anglada-Escudé

Omdat de ster kouder is dan de zon lijkt het daarmee uitgesloten dat Proxima Centauri c levensvatbaar is – het zou er zo’n 200 graden onder nul zijn – al lijkt dat voor de dichterbij staande Proxima Centauri b ook lastig vanwege de grilligheid van de ster. Een vakartikel van de twee onderzoekers Mario Damasso en Fabio Del Sordo (Universiteit van Turijn resp. Kreta) en hun collega’s is nog niet gepubliceerd, maar dat zit er wel aan te komen. Het wachten is nog op de bevestiging van de metingen van HARPS met de Gaia satelliet. We wachten het geduldig af. Bron: Space.com.

Zijn bruine dwergen nu mislukte sterren of superplaneten?

Geplaatst op door Olaf van Kooten
9

Artistieke impressie van een bruine dwerg van het T-type. Credit: NASA/JPL-Caltech

Bruine dwergsterren behoren tot de meest merkwaardige objecten in het universum. Dit soort “mislukte sterren” vormen de overgang tussen echte sterren en planeten. Ze zijn veel groter en heter dan planeten en stralen vaak een zachte gloed uit. Ze zijn echter veel kleiner en koeler dan sterren en kunnen zelfs wolken en “weer” hebben, net als planeten. Bruine dwergen hebben altijd een massa van minimaal 13 Jupiters. Dit geeft ze voldoende “gewicht” om (tijdelijk) aan fusie te doen, hoewel ze niet massief genoeg zijn om aan echte waterstoffusie te doen (de energiebron van sterren zoals de zon). Dat betekent dat bruine dwergen bijzonder weinig zichtbaar licht produceren en dus zeer lastig te vinden zijn.

Dat neemt niet weg dat inmiddels voldoende bruine dwergen ontdekt zijn om iets zinnigs te kunnen zeggen over hun verspreiding. Statistische analyses hebben bijvoorbeeld uitgewezen dat onze Melkweg 100 miljard van dit soort mislukte sterren zou moeten bevatten en wellicht zelfs het driedubbele. Hoe dit soort werelden precies ontstaan is echter lange tijd een raadsel gebleven.

Het signaal waaruit het bestaan van de mega-planeten bij V Ophiuchi is afgeleidt. Credit: A. Quirrenbach (ZAH/LSW) und T. Trifonov (MPIA)

Bruine dwergen bestaan in twee smaken: ten eerste de “losse” bruine dwergen die door het heelal zwerven en hun baantjes voltooien rondom de kern van het melkwegstelsel. Ten tweede heb je de zogenaamde “planetaire” bruine dwergen, die rondom een moederster draaien zoals de aarde dat jaarlijks doet. Beide soorten objecten zouden op verschillende wijze kunnen zijn ontstaan. Astronomen vermoeden dat “losse” bruine dwergen werkelijk mislukte sterren zijn, oftewel ontstaan zijn vanuit het ineenstorten van een interstellaire gaswolk (net als de zon). Maar hoe zit het met de andere categorie?

Om dit mysterie te ontrafelen hebben sterrenkundigen elf jaar lang waarnemingen verricht bij de massieve ster V Ophiuchi, die zich bevindt op een afstand van 150 lichtjaar in de richting van het sterrenbeeld Slangendrager. Uit de signalen die verkregen zijn door de waarnemingen, is het bestaan tevoorschijn gekomen van twee kleinere begeleiders, die in respectievelijk 530 en 3158 dagen rondom de moederster draaien. Hiermee vormen de twee “planeten” een zogenaamde 6:1 resonantie. Dat betekent dat de eerste begeleider precies 6 omloopbanen voltooit als de tweede er één doet.

Okee, allemaal leuk en aardig, maar waarom is dit belangrijk? Wel, aanvullende analyses hebben uitgewezen dat beide planeten een massa hebben van boven de 13 Jupitermassa’s en dus bruine dwergen zijn. Gezien hun locatie en eigenschappen, zijn deze vermoedelijk ontstaan vanuit accretie binnen een omvangrijke circumstellaire schijf – net zoals planeten als de aarde. Dat kan maar één ding betekenen: de bruine dwergen die rondom V Ophiuchi draaien zijn eigenlijk supermassieve mega-planeten. Dit resultaat zegt overigens weinig over het ontstaan van interstellaire (zwervende) bruine dwergen. Die zouden nog altijd op alternatieve wijze kunnen zijn ontstaan.

Het volledige vakartikel betreffende de ontdekking kan hier ingezien worden.

Bron: Universiteit van Heidelberg

Over de grootte van M87* (Powehi) en de programmeur achter dé foto ervan

Geplaatst op door Arie Nouwen
3

Credit: XKCD/NASA

Het 6,5 miljard zonsmassa zware zwarte gat in het centrum van het elliptische sterrenstelsel M87 in het sterrenbeeld Maagd is volgens de waarnemingen, gedaan in april 2017 met de Event Horizon Telescope (EHT), 38 miljard km groot. Dat wil zeggen dat dat de straal van z’n waarnemingshorizon 38 miljard km is, da’s 250 Astronomische Eenheden (1 AE=afstand aarde-zon, 150 miljoen km), 0,004 lichtjaar. De straal van de schaduw die je op de foto ziet is 2,6 keer zo groot, da’s pakweg 100 miljard km. Die schaduw vormt vermoedelijk de binnenzijde van de accretieschijf (zoals één van de wetenschappers woensdag zei in antwoord op mijn vraag) en die schijf strekt zich uit tot 3,7 biljoen km, da’s 25.000 AE, 0,39 lichtjaar.

Om een idee te krijgen hoe groot de gefotografeerde schaduw en de ring van licht is heeft de bekende cartoontekenaar XKCD de tekening bovenaan gemaakt, waarin je de baan van Pluto om de zon ziet én de plek waar de ruimteverkenner Voyager zich bevindt.

De sterrenkundigen betrokken bij de EHT hebben inmiddels ook een naam verzonnen voor het superzware zwarte gat, dat tot nu toe als M87* door het leven ging. Hun suggestie is om het Powehi te noemen, da’s Hawaïaans voor ‘verfraaide donkere bron van oneindige schepping’. Mmmmm, daar moet ik nog even aan wennen.

Katie Bouman, de programmeur achter dé foto van M87* / Powehi

Katie Bouman op het moment dat zij de foto van M87* voor het eerst zag. Credit: EHT Collaboration

Sinds de bekendmaking woensdag van de foto is één sterrenkundige erg in de belangstelling komen te staan, Katie Bouman. Hieronder hetgeen de NOS daar gisteren over meldde.

Jarenlang is ze ermee bezig geweest. Drie jaar geleden, toen pas 26 jaar oud, ontwikkelde de Amerikaanse Bouman een algoritme dat de eerste ‘foto’ van het zwarte gat mogelijk heeft gemaakt. Wereldwijd is er veel lof voor de inmiddels 29-jarige Bouman, die haar cruciale aandeel in de foto al die tijd geheim moest houden.

Wetenschappers debatteren al ruim een eeuw over zwarte gaten, maar tot nu toe had nog niemand er een gezien. Met acht telescopen verspreid over vier continenten verzamelden onderzoekers veel gegevens.

Het algoritme van Bouman zette ruwe data om in de iconische foto:

Credit: EHT Collaboration

Bouman had, toen ze zich drie jaar geleden aansloot bij het project, nog nooit gehoord van zwarte gaten. Ze werd gevraagd door de onderzoekers vanwege haar kennis van informatica en elektrotechniek. Boumans passie voor “alles wat onzichtbaar voor de mens is”, zorgde ervoor dat ze onderdeel wilde uitmaken van het project, waar in totaal tweehonderd onderzoekers aan meewerkten.

Niet lang nadat de foto van het zwarte gat wereldkundig werd gemaakt, ging Bouman viral op sociale media. Ze werd door de universiteit MIT, Massachusetts Institute of Technology. vergeleken met Margaret Hamilton, die de navigatiesoftware aan boord van de maanlander van het Apollo-project ontwikkelde in 1961.

Links Katie Bouman bij de schijven met alle EHT data, rechts Margaret Hamilton met een uitdraai van de software waarmee Apollo naar de maan kon. Credit: EHT/NASA

Haar algoritme was cruciaal. Maar zelf blijft ze bescheiden over haar inbreng. Op Facebook schrijftze “dat niet één algoritme of persoon de foto heeft gemaakt”. Ze prijst alle wetenschappers vanuit de hele wereld die hebben meegewerkt aan het project. Bron: NOS + XKCD.

Kunsthal Rotterdam presenteert 100 jaar Science Fiction

Geplaatst op door Angele van Oosterom
Beantwoorden
In de Kunsthal te Rotterdam is er de komende drie maanden veel te genieten op het gebied van SF literatuur, films en allerlei parafernalia. Meer dan 850 unieke objecten heeft de Kunsthal tentoongesteld in ‘Science Fiction; a Journey into the Unknown’ welke aanvang nam op 16 maart j.l. en loopt tot 30 juni a.s.De tentoonstelling neemt de bezoeker mee op een reis door tijd en ruimte met filmclips en video-installaties, zeldzame manuscripten en tekeningen, boeken en strips, kunst en design en langs vele bekende kostuums, maskers, modellen en rekwisieten uit filmklassiekers als Star Wars, Star Trek en Godzilla. Lees verder →

Israëlische maanlander crasht

Geplaatst op door Martin Schoenmaker
5

Helaas is er een krater bij op de Maan. De lander “Beresheet” heeft bij het afdalen een storing gehad, waardoor het tegen de tijd dat deze verholpen was het niet meer mogelijk was voldoende af te remmen.

Met 134 meter per seconde (bijna 500 kilometer per uur) verticale snelheid knalde hij op het Maanlandschap. De horizontale snelheid was ook niet gering met ruim 3400 km/h.

Wel werd tijdens de landing een foto teruggeseind en ontvangen op Aarde, met hulp van NASA’s JPL.

Credit: SpaceIL

Ik hoop niet dat het juist daaraan lag, maar vlak nadat de foto teruggeseind werd, faalde een IMU (Inertial Measuring Unit – ofwel een gyroscoop om de beweging te meten).

De telemetrie op het linker scherm laat dit duidelijk zien. Zie 32:45 in de video (https://youtu.be/HMdUcchBYRA?t=1965)

Van 33:15 tot 34:18 blijft de horizontale snelheid steken op 901.7 m/s en de verticale op 24.8 m/s.

Daarna komt de telemetrie weer terug en is te zien dat in deze blackout de horizontale snelheid afgenomen tot 880.2 m/s, maar de verticale toegenomen tot 47.9 m/s.

Dat duidt er volgens mij op dat de lander te lang in de verkeerde oriëntatie zijn hoofdmotor aan het branden is geweest. Hij had al meer moeten bijsturen naar een verticale vuurrichting om de verticale snelheid in toom te houden. Of de hoofdmotor deed helemaal niets op dat moment. De brandstof hoeveelheid nam wel af gedurende die tijd.

Echter is vanaf het moment van terugkomen van de telemetriedata ook te zien dat zowel de horizontale als de verticale snelheid alleen nog maar toenemen tot het moment van impact (947 m/s horizontaal en 134.3 m/s verticaal)… De hoofdmotor gaf een storing meldt men en die doet het pas weer beneden 1km hoogte. Te laat…

De laatste foto

Er blijkt nog een laatste foto teruggeseind te zijn, zie ik zojuist bij de collega bloggers van “de werkgroep Maan en Planeten” en de Twitter streams van de Israelische ruimtevaartorganisatie.

Credit: SpaceIL

En als klap op de vuurpijl (misschien niet de beste uitdrukking in deze context) loven de originele bedenkers van de Moonshot Award alsnog de 1 miljoen dollar uit aan SpaceIL, als aanmoediging om te bouwen aan Beresheet2!