Sterrenkundige Athira Menon (30, Universiteit van Amsterdam) is donderdagavond de winnaar geworden van de nationale finale van FameLab in TivoliVredenburg in Utrecht, een competitie waarin zestien wetenschappers streden om het nieuw gezicht van de bètawetenschappen te worden. In de finale moesten de deelnemers in drie minuten een begrijpelijke pitch proberen te geven over hun onderzoek. Menon gaf een pitch over zwaartekrachtsgolven en over dingen die gebeuren na een supernova; wat er achterblijft na zo’n explosie. Alle pitches moesten begrijpelijk zijn voor een publiek dat helemaal niets van hun onderzoek weet én accuraat zijn. Het gebruik van PowerPoint en andere elektronische hulpstukken was verboden, maar allerlei andere rekwisieten op het podium waren wel toegestaan. In maart waren de voorrondes van FameLab in verschillende steden. Hieruit zijn de zestien onderzoekers geselecteerd die donderdag deelnamen aan de nationale finale. Menon gaat nu door naar de internationale finale in Cheltenham in Engeland. Wij wensen haar daar heel veel succes! Bron:
Daar bij de streepjes verscheen ASASSN-18tb. Credit: Kollmeier et al, doi: 10.1093/mnras/stz953.
In het kader van het zogeheten Type Ia supernovae onderzoek ‘100IAS’ hebben sterrenkundigen een supernova van dat type ontdekt, die heel bijzonder is en die de sterrenkundigen wellicht meer kan vertellen over de precieze aard van de oorzaak van deze supernovae. Zoals in mijn overzicht van supernovae te zien is kenmerken type Ia supernovae zich doordat ze géén waterstof in hun spectrum vertonen. Dit type supernovae wordt veroorzaakt door de thermonucleaire explosie van een witte dwerg, het compacte restant zo groot als de aarde, waar de massa van ongeveer de zon in zit – ooit zal de zon zelf ook eindigen als witte dwerg. Men denkt dat die explosie gebeurt als de massa van de dwergster boven de limiet van Chandrasekhar is uitgekomen, en die overschrijding komt door de toevier van materie door een begeleider. De aard van die begeleider is nou het grote mysterie, want dat weten de sterrenkundigen na tientallen jaren van studie nog steeds niet. Mogelijk dat ASASSN-18tb (alias SN 2018fhw), zoals de nu gevonden supernova heet, daar meer licht op gaat schijnen.
Credit: ASASSN-collaboration / SDSS.
Een team van sterrenkundigen onder leiding van Juna Kollmeier (Carnegie) ontdekte de supernova (de ontdekkingsfoto zie je hierboven rechts) en door waarnemingen met de Magellan telescopen van het Las Campanas Observatorium in Chili ontdekte men dat het een type Ia supernova is, maar wel een bijzondere: hij heeft namelijk wel degelijk waterstof in z’n spectrum. Nou zijn er in zeldzame gevallen eerder ook al type Ia supernovae ontdekt die toch iets van waterstofemissie hebben, maar die vonden allemaal plaats in jonge sterrenstelsels met veel stervorming, stelsels die heel veel waterstofgas hebben. ASASSN-18tb daarentegen vond plaats in een oud sterrenstelsel (2MASX J04180598-6336523), zonder veel waterstofgas. Hij had ook niet zoveel waterstofgas als die andere zeldzame ‘waterstof-type Ia SN’. De sterrenkundigen opperen nu drie mogelijkheden hoe ASASSN-18tb ontstaan zou kunnen zijn (zie ook de illustratie hieronder).
Credit: Anthony Piro / Carnegie.
Het zou kunnen dat men hier voor het eerst een type Ia supernova heeft gezien, waarvan het waterstof van de begeleider terecht is gekomen in de restanten van de witte dwerg, die geëxplodeerd zijn – bovenste plaatje.
Het zou ook kunnen dat er twee witte dwergen tegen elkaar geknald zijn en geëxplodeerd, waarna het waterstof van nog een begeleider terecht kwam in de explosie van de twee witte dwergen.
Tenslotte is er nog de mogelijkheid dat het materiaal van de explosie door waterstofrijke wolken heen ging, zoals vermoedelijk ook het geval was met die andere waterstof-type Ia SN.
Verder onderzoek moet uitwijzen wat nou de exacte oorzaak van deze supernova was. Type Ia supernovae zijn belangrijke indicatoren om afstanden in het heelal te schatten – de ontdekking van het bestaan van donkere energie bijvoorbeeld was te danken aan onderzoek aan de snelheid waarmee het heelal uitdijt door middel van waarnemingen aan type Ia supernovae. Daarom wordt er veel belang gehecht aan kennis van de precieze bron van dit type supernovae. Bron: Carnegie.
Er zijn zes Apollomissies geland op de maan, vanaf Apollo 11 op 20 juli 1969 (bijna vijftig jaar geleden, jaja!) tot aan Apollo 17 op 11 december 1972. Ter gelegenheid van dat vijftigste jubileum heeft NASA’s Scientific Visualization Studio (SVS) een prachtige video gemaakt, waarin een timelapse te zien is van de maangestalten op het moment dat die zes Apollo-landers op de maan landen. In de video zie je naast de maangestalten gedurende de drie jaar en vijf maanden dat de Apollo’s plaatsvonden óók de maanlibratie, het wiebelen van de maan. Ook zijn de gegevens te zien van de Apollo 11, 12, 14, 15, 16 en 17 die op de maan landen – Apollo 13 kwam nooit op de maan, zoals we weten. Kijkadvies: kijken!
De door Gaia bestudeerde omgeving rondom de ster Rho Ophiuchu. Copyright: ESA/Gaia/DPAC, CC BY-SA 3.0 IGO.
Een internationaal team van sterrenkundigen van de Universiteit van Barcelona en het astronomisch observatorium van Besançon heeft gebruikmakend van gegevens van de Europese Gaia satelliet vast kunnen stellen dat ons Melkwegstelsel zo’n 2 á 3 miljard jaar geleden een uitbarsting meemaakte van stervorming. Het blijkt dat zo’n 50% van de sterren die de schijf van het Melkwegstelsel vormen toen in die periode ‘geboren is’. Die stervorming hangt sterk samen met de aanwezigheid van genoeg koud waterstofgas en kennelijk was dat in die periode ruim voorradig. Men denkt dat een botsing van een gasrijk satellietstelsel met de Melkweg zorgde voor de opleving in de stervorming. Gaia is een satelliet waar afgelopen jaren (en nu nog steeds) sterren in de Melkweg mee worden bestudeerd – hun lichtsterkte, snelheid, massa, kleur en leeftijd worden nauwkeurig bepaald – en van de gegevens die dat heeft opgeleverd hebben de sterrenkundigen gebruik gemaakt. Voor deze studie werden de gegevens van drie miljoen sterren gebruikt, liggend in het deel van de Melkweg die je ziet in de afbeelding hieronder.
Copyright: ESA/Gaia/DPAC, CC BY-SA 3.0 IGO
Voor de liefhebbers is hier het vakartikel over de studie, verschenen in Astronomy and Astrophysics, Volume 624, April 2019. Bron: Universiteit van Barcelona.
Het wordt zowaar nog druk op de maan de komende jaren. Nu heeft ook Jeff Bezos oprichter en eigenaar van Amazon.com en zijn privé-ruimtevaartbedrijf Blue Origin aangekondigd op de maan te gaan landen en wel met de Blue Moon maanlander. Bezos heeft drie jaar aan Blue Moon gewerkt. Lees verder →
Eén van de door Spitzer waargenomen stukjes van de hemel met daarin tal van vroege sterrenstelsels (zie ook de gelabelde versie hieronder). NASA/JPL-Caltech/ESA/Spitzer/P. Oesch/S. De Barros/ I.Labbe
Dankzij waarnemingen gedaan met de Hubble en Spitzer ruimtetelescopen – de één in zichtbaar en UV-licht, de ander in infraroodlicht – weten de sterrenkundigen meer over hoe de fase van reïonisatie (Engels: Epoch of Reionization, EoR) is verlopen, de fase in het vroege heelal waarin er een einde kwam aan de ‘donkere eeuwen’, toen de eerste sterrenstelsels hun licht gingen schijnen. Door de Spitzer IR-ruimtetelescoop werden in het kader van het GREATS onderzoek [1]dat staat voor ‘GOODS Re-ionization Era wide-Area Treasury from Spitzer’ en GOODS daarin staat weer voor ‘Great Observatories Origins Deep Survey’, om het even ingewikkeld te … Continue reading gedurende 200 uren 135 sterrenstelsels onderzocht in twee kleine stukjes aan de hemel, stelsels die bestonden toen het heelal nog maar één miljard jaar oud was, dus zo’n 13 miljard jaar geleden (het heelal is 13,8 miljard jaar oud). Uit het onderzoek aan die stelsels kwam naar voren dat ze in het infrarood veel meer straling uitzonden dan theoretisch was voorspeld. Omdat zoveel vroege stelsels die overdaad aan IR-licht hebben denken de sterrenkundigen dat het geen uitzonderingen betreft, maar dat de stelsels over het algemeen veel meer IR-straling produceerden.
De gelabelde versie van de foto, met in de rode cirkels de onderzochte sterrenstelsels. Rechtsonder een detail van één van de 135 waargenomen sterrenstelsels. Credit: NASA/JPL-Caltech/ESA/Spitzer/P. Oesch/S. De Barros/ I.Labbe
Naast IR-straling zonden de sterrenstelsels in dat vroege heelal ook heel veel energierijke UV-straling en röntgenstraling uit. Die straling was afkomstig van jonge, zware sterren die naast waterstof en helium ook ‘zware’ elementen (zoals stikstof, koolstof en zuurstof) bevatten, maar wel in veel geringere hoeveelheden dan de sterren die in de huidige sterrenstelsels worden aangetroffen. Mogelijk dat het die straling was die er voor zorgde dat het neutrale waterstofgas, waar het vroege heelal mee gevuld was, ioniseerde, dat wil zeggen dat door de energierijke straling de elektronen genoeg energie kregen om weg te schieten van de atoomkern en er geïoniseerd waterstofgas overbleef. Dat proces begon mogelijk zo’n 100 tot 200 miljoen jaar na de oerknal, toen de eerste sterren verschenen, waarmee de fase van van donkere eeuwen veranderde in de EoR.
Impressie van hoe een vroeg sterrenstelsel er uit zag. Credit: James Josephides (Swinburne Astronomy Productions)
Helemaal duidelijk wat de bron van de reïonisatie [2]waarom het reionisatie wordt genoemd en niet ionisatie leg ik in deze blog uit. is het overigens nog niet. Het zouden die eerste sterren kunnen zijn, maar het zou ook de straling kunnen zijn die afkomstig was van enorme hoeveelheden hete materie die in grote accretieschijven rondom de superzware zwarte gaten in de kernen van de vroege stelsels draaiden. Het GREAT onderzoek plaveit de weg voor de James Web Space Telescope (JWST), die veel beter de vroege sterrenstelsels kan onderzoeken. Hier het vakartikel over het onderzoek, verschenen in Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Bron: Spitzer.
dat staat voor ‘GOODS Re-ionization Era wide-Area Treasury from Spitzer’ en GOODS daarin staat weer voor ‘Great Observatories Origins Deep Survey’, om het even ingewikkeld te maken. Aan die laatste heeft ook Hubble bijgedragen.
Op 25 april j.l. werd voor de Mars 2020 missie van NASA een belangrijke mijlpaal behaald. Het hitteschild voor de robotische Mars ruimtesonde onderging toen de laatste en definitieve grote statische test. Ontworpen en gebouwd door Lockheed Martin is het 4,5 meter in doorsnee grote ablatieve schild aan de rigide thermische omstandigheden blootgesteld die het zal tegenkomen als het de atmosfeer van Mars binnen treedt. Wanneer het Mars 2020 ruimteschip de Rode Planeet bereikt op de geplande 18 februari 2021, zal de sonde, gewikkeld in zijn beschermende schelpvormig omhulsel of ‘aeroshell’ genoemd, met een duizelingwekkende snelheid van 19.000 km per uur zich in de ijle Mars atmosfeer storten. Daarbij wordt de lucht voor de sonde opgehoopt in een schokgolf die het tot supersonische snelheden zal vertragen. Deze als het ware ingesloten lucht zal verwarmen en verworden tot een gloeiend heet plasma dat zo heet is dat het door de sonde heen zou branden alsof het een vel papier is, ware het niet, dat het grote schotelvormige hittschild het beschermt.
Er is groen licht voor SPEXone, het nieuw te ontwikkelen Nederlandse ruimte-instrument voor aerosolmeting. Gisteren zegde het Netherlands Space Office de nog benodigde 7 miljoen euro toe voor de vervaardiging van het meetinstrument. Aan boord van NASA-satelliet PACE (lancering 2022) brengt SPEXone ongekend nauwkeurig de eigenschappen van aerosolen in de atmosfeer in kaart en geeft daarmee antwoord op grote, openstaande klimaatvragen.
‘Een van de grootste hiaten in onze kennis van het hedendaagse klimaat is dat we niet precies weten hoeveel aerosolen er in de atmosfeer zitten, welke eigenschappen die hebben en wat hun precieze effect op straling en wolkenvorming is,’ stelt Otto Hasekamp van SRON, hoofdonderzoeker voor SPEXone. Het instrument meet aerosolen—kleine stofdeeltjes in de lucht zoals roetdeeltjes, as en woestijnstof, ook wel fijnstof genoemd. Ze hebben grote invloed op luchtvervuiling en klimaatverandering, maar hun precieze rol is onvoldoende bekend. Zo weerkaatsen de meeste aerosolen licht en hebben daarmee een afkoelend effect op de aarde, maar kunnen ze door absorptie ook een opwarmend effect hebben.
De PACE satelliet met daarin SPEXone. Credit: NASA.
Samenwerking
De ontwikkeling van SPEXone ligt in handen van een samenwerking tussen SRON Netherlands Institute for Space Research en Airbus Defence and Space Netherlands, ondersteund door experts van TNO en het Nederlandse MKB. ‘Met deze investering wordt Nederland partner in een toonaangevende NASA-missie die belangrijke vragen over klimaat adresseert,’ zegt Hasekamp.
Aerosolen onderscheiden
‘Het compacte SPEXone instrument (minder dan 10 kg, red.) geeft onderzoekers nauwkeuriger dan voorheen inzicht in de eigenschappen van aerosolen, zoals grootte, samenstelling, vorm en absorberend vermogen,’ vertelt Hasekamp. Een spectropolarimeter brengt de aerosol-eigenschappen die voor opwarming of afkoeling zorgen in kaart door te meten in hoeverre zonlicht is gepolariseerd als het via de aardatmosfeer is teruggekaatst richting de PACE-satelliet.
PACE observatorium
Het NASA-observatorium PACE (Plankton, Aerosol, Cloud & ocean Ecosystem) bestudeert verschillende factoren die in samenhang invloed hebben op klimaat. PACE herbergt drie wetenschappelijke instrumenten: hoofdinstrument OCI (Ocean Color Instrument), de aerosol-polarimeter SPEXone en de wolken-polarimeter HARP-2 (Hyper-Angular Rainbow Polarimeter).
Financiering
SPEXone is mogelijk gemaakt door een Nederlandse investering van veertien miljoen euro. Daarvan betaalde het Netherlands Space Office eerst al twee en nu nog eens zeven miljoen euro. Overige financiering komt van de Nederlandse organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek (NWO), SRON Netherlands Institute for Space Research en Airbus Defence and Space Netherlands. NASA verzorgt—naast het OCI instrument—de satelliet, de integratie van de instrumenten op de satelliet, de lancering en infrastructuur op de grond. Het HARP-2 instrument wordt geleverd door University of Maryland, Baltimore County (UMBC).
Tropomi
Het is niet voor het eerst dat Nederland een belangrijke leverancier is van technologie voor atmosfeermetingen vanuit de ruimte. Ook het Tropomi-instrument op de Sentinel 5 Precursor satelliet van de EU en ESA was het resultaat van een Nederlandse inspanning. De projectpartners binnen SPEXone gebruiken kennis en expertise die zij daarbij hebben opgedaan. Bron: SRON.
De Lunar Zebro is momenteel de kleinste en lichtste maanrover gepland om de maan te bezoeken en voor de Zebro zou dat 2022 zijn. De Lunar Zebro is geheel ‘made in Delft’, ontworpen en gebouwd door studenten van de TU Delft onder leiding van o.a. Dr. Ir. Chris Verhoeven (Micro-electronica) en Maneesh Kumar Verma (Operations manager). De rover is zeer licht, 1,5 kg, bezit C-vormige pootjes en is er in meerdere versies, waaronder ook een voor op aarde. Het is de bedoeling dat de Zebro uiteindelijk in zwermen gaat opereren opdat hij complexe taken kan volbrengen, niet alleen op de maan maar ook op Mars voor exploratie en op aarde bijvoorbeeld bij reddingsoperaties in grotten. Lees verder →
De EHI heeft in de ruimte een ruim vijf keer hogere resolutie dan de EHT op aarde en foto’s kunnen met een grotere betrouwbaarheid worden gereconstrueerd. Linksboven: Model van Sagittarius A* op een waarneemfrequentie van 230 GHz. Rechtsboven: Simulatie van een foto van dit model met de EHT. Linksonder: Model van Sgr A* op een waarneemfrequentie van 690 GHz. Rechtsonder: Simulatie van een foto van dit model met de EHI. Credits: Radbouw/F.Roulofs et al.
Nu het sterrenkundigen is gelukt om de eerste foto van een zwart gat te maken, staat de volgende uitdaging voor de deur: nog scherpere foto’s waarmee Einsteins relativiteitstheorie getest kan worden. Sterrenkundigen van de Radboud Universiteit, samen met onder meer de Europese ruimtevaartorganisatie (ESA), presenteren nu een concept om dat te doen door radiotelescopen de ruimte in te sturen. Ze presenteren hun plannen in het wetenschappelijke tijdschrift Astronomy & Astrophysics.
Het idee is om twee of drie satellieten in een cirkelbaan rond de aarde te brengen die zwarte gaten gaan waarnemen. De sterrenkundigen noemen het concept de ‘Event Horizon Imager’ (EHI). In de nieuwe studie presenteren de onderzoekers simulaties van hoe foto’s van het zwarte gat Sagittarius A* eruit zouden zien als ze gemaakt zouden worden door dit soort satellieten.
Meer dan vijf keer zo scherp
‘Het heeft veel voordelen om satellieten te gebruiken in plaats van vaste radiotelescopen op aarde, zoals gedaan is bij de Event Horizon Telescope (EHT)’, aldus Freek Roelofs, promovendus astrofysica aan de Radboud Universiteit en eerste auteur van de publicatie. ‘In de ruimte kun je waarnemingen doen met hogere radiofrequenties, omdat die frequenties vanaf aarde uitgefilterd worden door de atmosfeer. Ook de afstand tussen de telescopen wordt groter in de ruimte. Hiermee kan een grote sprong voorwaarts gemaakt worden. We zouden foto’s kunnen maken met een resolutie die meer dan vijf keer hoger is dan de EHT.’
Scherpere foto’s van een zwart gat leiden tot betere informatie waarmee Einsteins algemene relativiteitstheorie in meer detail getest kan worden. ‘Het feit dat de satellieten rond de aarde bewegen heeft grote voordelen’, zegt Heino Falcke, hoogleraar radioastronomie. ‘Hiermee kun je bijna perfecte foto’s maken en echte details van zwarte gaten zien. Als er kleine afwijkingen van Einsteins theorie zijn, zouden we dit moeten zien.’
Ook kan de EHI zo’n vijf extra zwarte gaten fotograferen die kleiner zijn dan de zwarte gaten waar de EHT nu op focust. Die laatste zijn Sagittarius A* in het centrum van onze Melkweg en M87* in het centrum van Messier 87, een zwaar sterrenstelsel in de Virgocluster.
Eerste foto van een zwart gat, M87*, gemaakt met de EHT. (c) EHT Collaboration.
Technologische uitdagingen
De onderzoekers hebben gesimuleerd wat ze met verschillende varianten van de techniek onder verschillende omstandigheden zouden kunnen zien. Hiervoor maakten ze gebruik van modellen van het gedrag van het plasma rond het zwarte gat en de straling die daardoor wordt uitgezonden. ‘De simulaties zien er wetenschappelijk gezien veelbelovend uit, maar op technisch vlak zijn nog obstakels te overwinnen’, zegt Roelofs.
Om de technische haalbaarheid van het project te onderzoeken werkten de sterrenkundigen samen met onderzoekers van ESA/ESTEC. ‘Het concept vereist dat je heel goed de positie en de snelheid van de satellieten moet kunnen weten’, aldus Volodymyr Kudriashov, onderzoeker bij het Radboud Radio Lab en tevens werkzaam bij ESA/ESTEC. ‘Maar wij denken dat het project echt haalbaar is.’
Ook moet er nagedacht worden over hoe de satellieten data uitwisselen. ‘Bij de EHT worden harde schijven met data per vliegtuig vervoerd, dat kan natuurlijk niet in de ruimte.’ In dit concept wisselen de satellieten de data uit via een laserlink en wordt de data aan boord al gedeeltelijk verwerkt en vervolgens naar de grond gestuurd voor verdere analyse. ‘Laserlinks bestaan al in de ruimte’, benadrukt Kudriashov.
Hybride systeem
Het idee is dat de satellieten in eerste instantie los van de EHT-telescopen gaan fungeren. Maar er wordt ook nagedacht over een hybride systeem, waarbij de zwevende telescopen gecombineerd worden met die op aarde. Falcke: ‘Met zo’n hybride vorm zouden er ook mogelijkheden zijn voor het maken van bewegende beelden van een zwart gat, en je zou nog meer en ook zwakkere bronnen kunnen waarnemen.’ Bron: Radboud Universiteit.
