Het patroon van de met SOFIA gemeten magnetische veldlijnen, weergegeven bovenop een visuele foto gemaakt met Hubble van M77. Credits: NASA/SOFIA; NASA/JPL-Caltech/Roma Tre Univ.
Sterrenstelsels zoals ons Melkwegstelsel, de Draaikolknevel (M51) en het Andromedastelsel (M31) zijn in het bezit van spiraalarmen, gevuld met sterren en gas- en stofwolken. Onderzoek van sterrenkundigen met behulp van NASA’s Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy (SOFIA) aan het spiraalstelsel NGC 1068 (Messier 77) laat zien dat magnetische velden een belangrijke rol spelen bij de vorming en instandhouding van de spiraalarmen. Enrique Lopez-Rodriguez en z’n team wisten met het High-resolution Airborne Wideband Camera / Polarimeter (HAWC+) instrument aan boord van het SOFIA-vliegtuig (een Boeing 747SP) de magnetische velden in M77 in kaart te brengen. Dat sterrenstelsel ligt op 47 miljoen lichtjaar afstand in het sterrenbeeld Walvis (Cetus). Het onderzoek aan de magnetische beelden laat zien dat de magnetische velden precies het patroon van de spiraalarmen van M77 volgen. De theorie van de zogeheten dichtheidsgolven, waarbij de spiraalarmen geen vast roterende objecten zijn, zoals de bladen van een ventilator, maar dichtheidsgolven van verhoogde zwaartekracht door het sterrenstelsel razen en voor verhoogde stervorming zorgen, lijkt door de waarnemingen te worden bevestigd. De magnetische veldlijnen volgen de gehele lengte van de spiraalarmen in M77 (tot een lengte van wel 24.000 lichtjaar) en dat duidt er op dat het mafgnetische veld in elkaar wordt gedrukt door de zwaartekracht van de dichtheidsgolven. Hier het vakartikel over de waarnemingen, te verschijnen in The Astrophysical Journal. Bron: NASA.
Alsof je een ballon te ver opblaast en de ballon uit elkaar knalt. Zo scheurde op 5 december j.l., terwijl wij Sinterklaasfeest aan het vieren waren, een brandstoftank van NASA´s Space Launch System (SLS) in het Marshall Space Flight Center in Huntsville, Alabama (VS) helemaal open. Het was met opzet, dus geen ongelukken, geen man overboord. Het was een test om te kijken tot welke krachten de met vloeibare waterstof gevulde tank kan gaan en wanneer ‘ie het spreekwoordelijke loodje legt. En dat kritische punt bleek te liggen na vijf uur testen, toen 260% van de normale druk in de tank tijdens een vlucht werd bereikt. Op dat moment scheurde de gehele zijkant van de tank finaal open. De bijna 65 meter hoge tank was overal voorzien van sensoren, die alles voor en na het uit elkaar knallen in de gaten hielden. De tank gaat een belangrijke rol spelen bij de bemande Artemis missies naar de maan, dus testen zoals deze zijn bedoeld om alle risico’s in beeld te krijgen en in de toekomst uit te sluiten. Hieronder beelden van de test, die als geslaagd wordt beschouwd.
Eén van de dwergstelsels die bijna geheel uit baryonische materie bestaat, UGC7920. Credit: DECaLS-DR8
Een team van Chinese sterrenkundigen van diverse instituten (National Astronomical Observatories of the Chinese Academy of Science, Peking University and Tsinghua University) heeft een groep van maar liefst 19 dwergsterrenstelsels ontdekt die bijna geheel bestaan uit gewone (‘baryonische’) materie en die bijna geen donkere materie kennen. En da’s precies het omgekeerde wat men normaal bij dwergststelsels aantreft, zoals bij de dwergstelsels in de Lokale Groep, de groep van sterrenstelsels waar het Melkwegstelsel en het Andromedastelsel ook toe behoren. ‘Normaal’ treft men bij grote stelsels zoals de Melkweg aan dat de massa voor slechts 4,6% bestaat uit gewone materie en de rest van de massa in de vorm van donkere materie, de materie die we niet direct kunnen zien, maar wiens aanwezigheid we wel indirect kunnen afleiden uit de zwaartekrachtseffecten ervan. Bij de dwergstelsels in dat Lokale Groep is de hoeveelheid donkere materie zelfs nog groter.
Een simulatie van het kosmische web van gewone en donkere materie in het heelal. Credit: NAOC.
Maar nu heeft men dus dwergstelsels ontdekt zonder een grote hoeveelheid donkere materie. Gebruikmakend van de gegevens van de (ALFA) catalogue en van de 7e Data Release of the Sloan Digital Sky Survey, vond een onderzoeksgroep onder leiding van Prof. GUO Qi van NAOC in een groep van 324 dwergstelsels 19 dwergstelsels buiten de Lokale Groep die verstoken blijken te zijn van donkere materie. Baryonische materie blijkt in die stelsels tot minstens de helft van hun schijnbare straal de overheersende hoeveelheid van de materie te vormen. Dat lijkt in tegenspraak te zijn met het heersende model van de CMD, de cold dark matter. Een alternatief model van warme, donkere materie, ook wel ‘fuzzy’ donkere materie genoemd, lijkt een betere verklaring te geven voor het bestaan van deze nieuwe ‘klasse’ van dwergstelsels. Het is overigens niet voor het eerst dat men dwergstelsels zonder veel donkere materie vindt. Zo is daar het dwergstelsel NGC 1052-DF2, waar veel onderzoek naar gedaan is en dat ook weinig donkere materie lijkt te bevatten. Bron: Eurekalert.
— Coalition for Deep Space Exploration (@XploreDeepSpace) December 7, 2019
SpaceX van Elon Musk is diep aan het nadenken hoe ze die overlast die hun Starlink satellieten bezorgen voor de sterrenkundige waarnemers tot een minimum kunnen beperken.
In 1972 vloog er een meteroïde ter grote van een vrachtwagen op een hoogte van 57 km door de atmosfeer, zónder ooit de aarde te raken. Er zijn zelfs beelden van gemaakt.
A meteoroid the size of a small truck grazed our atmosphere in 1972 at an altitude of 57km (35miles). It screamed through our upper atmosphere at 15km (9.3miles) per SECOND, leading to two sonic booms, and then it headed back out into space! Amazingly it was captured on video too https://t.co/q2GvHe4O2f
Donderdag op 5 december j.l. vertrok de SpaceX Commercial Resupply Services missie 19 uit Cape Canaveral met aan boord de CIMON-2, de Crew Interactive MObile CompanioN. ‘Robonaut’ CIMON-2 is een in Duitsland ontwikkelde en gebouwde astronaut-assistent die net als zijn voorganger CIMON-1 te werk zal worden gesteld in de Europese onderzoeksmodule van Columbus. CIMON is een robotische asistent uitgerust met kunstmatige intelligentie (AI) en ontworpen voor interactie tussen mens en machine. Hij kan bijvoorbeeld reparatie-instructies weergeven op basis van het herkennen van stemcommando’s. Het CIMON-1 prototype landde op 27 augustus j.l. na 14 maanden op het ISS te zijn geweest, op aarde en is nu terug bij Airbus in Friedrichshafen. Het Duitse ruimtevaartcentrum, Deutsches Zentrum für Luft – und Raumfahrt in Bonn of DLR, heeft het technologie-experiment van Airbus in Friedrichshafen en Bremen laten uitvoeren met financiering van het Duitse federale ministerie van Economische Zaken en Energie (BMWi). CIMON’s AI is gebaseerd op IBM’s Watson-technologie. Medische experts van de Ludwig Maximilian Universiteit in München zijn verantwoordelijk voor supervisie over het experimenteel onderzoek met CIMON. CIMON-1 werd op 15 november 2018 in gebruik genomen als ’s werelds eerste AI-systeem op het ISS, dat de Duitse ESA-astronaut Alexander Gerst assisteerde*. Lees verder →
Een deel van de mWA onder de nachthemel. Credit: Goldsmith/MWA Collaboration/Curtin University
Sterrenkundigen doen met de Murchison Widefield Array (MWA) radiotelescoop in Australië pogingen om een signaal op te vangen van neutraal waterstofgas, het gas waaruit het merendeel van de materie bestond in de zogeheten ‘donkere eeuwen’ van het vroege heelal. De laatste waarnemingen met de MWA hebben dat signaal nog niet laten zien, maar wel heeft men een nieuwe limiet weten te stellen voor de sterkte van het signaal – lees hier het vakartikel erover, te verschijnen in The Astrophysical Journal. De donkere eeuwen van het heelal begonnen 380.000 jaar na de oerknal, toen het moment van ‘het oppervlak van de laatste verstrooiing‘ aanbrak, het moment dat het heelal door z’n uitdijing genoeg was afgekoeld om de positief geladen protonen en de negatief geladen elektronen te koppelen (‘recombineren’) aan elkaar, zodat ze neutraal waterstof konden vormen.
Voorstelling van de verschillende periodes in het heelal. Credit: NAOJ/ NOAO.
Vanaf dat moment hadden de fotonen een vrije doortocht en vormden ze de straling die we nu waarnemen als de kosmische microgolf-achtergrondstraling. Die achtergrondstraling is waargenomen door ruimtetelescopen zoals WMAP en Planck, maar van het neutrale waterstof uit de donkere eeuwen is tot nu toe nog niets vernomen. Dát die periode de donkere eeuwen wordt genoemd, wekt wellicht verbazing als je leest dat fotonen (lichtdeeltjes) vrij konden reizen, maar het punt is dat er in de eerste periode van de donkere eeuwen totaal geen sterren en sterrenstelsels waren. Pas toen na enkele honderden miljoenen jaren de eerste sterren ontstonden – de Populatie III sterren geheten – brak geleidelijk een nieuwe fase aan, de ‘Epoch of Reionization’ (EoR). De eerste sterren straalden enorm veel UV-straling uit en het neutrale waterstofgas in hun omgeving begon te ioniseren, de elektronen werden weggestoten van de atoomkernen.
De MWA. Credit: Goldsmith/MWA Collaboration/Curtin University
Terug naar dat neutrale waterstofgas, dat ze met de 2.048 radioantennes van de MWA in de woestijn van Australië proberen te detecteren. Zoals de Nederlander Hendrik v.d. Hulst in 1944 als eerste voorspelde zend waterstof straling uit bij een golflengte van 21 cm (1420,4 MHz). Door de uitdijing van het heelal wordt de golflengte van die straling roodverschoven en in ons heelal zou de straling een golflengte van twee meter moeten hebben, precies de golflengte die ze met de MWA kunnen zien. Probleem is alleen dat er ook andere bronnen zijn, die bij die golflengte uitzenden, aardse bronnen zoals gewone FM-radio, maar ook bronnen uit de Melkweg en daarbuiten. Het is dus zaak dat de onderzoekers alle signalen die ze ontvangen filteren en proberen om het zeer zwakke signaal van het neutrale waterstof uit die donkere eeuwen te distilleren. Dat is tot nu toe nog niet gelukt, maar wel heeft men een nieuwe limiet kunnen stellen aan de sterkte van het signaal van het neutrale waterstofgas, ?² < 2,39×10³ mK² op een afstand van 12,8 miljard lichtjaar (roodverschuiving z=6,5). De speurtocht gaat verder. Bron: Brown Universiteit.
Impressie van OSIRIS-REx, die monsters verzamelt bij Bennu. Credit: NAS.
Op 3 december 2018 kwam NASA’s OSIRIS-REx [1]dat staat voor de Origins, Spectral Interpretation, Resource Identification, Security, Regolith Explorer. aan bij 101955 Bennu, een kleine planetoïde, van waar de ruimteverkenner monsters moet gaan verzamelen, om die vervolgens naar de aarde terug te brengen – de Amerikaanse variant van de Hayabusa2 dus. OSIRIS-REx draait in een baan om Bennu en diverse malen heeft ‘ie meegemaakt dat er vanaf de planetoïde deeltjes en zelfs kleine steentjes wegschieten. Van planetoïden hebben we altijd het beeld dat die in tegenstelling tot kometen niet-actief zijn, kale steenklompen in de ruimte, waar weinig spectaculairs gebeurt. Maar er blijkt ook een categorie ‘actieve planetoïden’ te zijn en de koolstofrijke Bennu, die gemiddeld 245 meter in doorsnede is, is er zo eentje. OSIRIS-REx heeft drie keer meegemaakt dat er flinke hoeveelheden deeltjes en steentjes vanaf het oppervlak de ruimte in schieten, op 6 en 9 januari en op 11 februari dit jaar. De foto hieronder toont links de uitgeschoten deeltjes op 6 januari, gefotografeerd met de NavCam 1 camera.
Credits: NASA/Goddard/University of Arizona/Lockheed Martin
De deeltjes blijken van verschillende plekken van Bennu te komen. Ze zijn tussen 1 en 10 cm in doorsnede. De eerste ‘uitbarsting’ kwam vanaf het zuidelijk halfrond van Bennu, de tweede en derde vanaf z’n evenaar. Alle drie vonden ze plaats tijdens de late middag, gerekend met de omwentelingsperiode van Bennu, die in 4,3 uur om z’n as draait. Niet alle deeltjes die van Bennu’s oppervlak wegschieten blijkt de ruimte in te verdwijnen – een deel valt na verloop van tijd weer terug op het oppervlak. Er zijn drie oorzaken bedacht voor deze activiteit van Bennu: het zou kunnen dat er meteorieten inslaan op Bennu, het zou kunnen gaan om verbrokkeling van oppervlaktegesteente door uitdroging en temperatuurverschillen (’thermal stress fracturing’) en het zou kunnen dat het te maken heeft met het vrijkomen van verdampt water. Welke oorzaak de juiste is dat is niet bekend (wellicht is het een mix).
In het tijdschrift Science verscheen vandaag een artikel over de waarnemingen aan de uitstoot van deeltjes vanaf Bennu. Bron: NASA.
Het Chinese ruimtevaartagenschap CNSA heeft op 4 december j.l. bekend gemaakt dat de Chinese maanrover Yutu-2 inmiddels 345,059 meter aan de achterkant van de maan heeft afgelegd. Zowel de lander als de rover van de Chang’e-4 sonde hebben hun werk voor de 12e maan-dag beëindigd en zijn overgeschakeld naar de sluimermodus voor de maan-nacht. De Yutu-2 voert aan de achterkant van de maan een exploratie missie uit, de eerste ooit aan deze zijde van de maan. De sonde werd gelanceerd op 7 december 2018, en landde op 3 januari 2019 in de Von Karman-krater in het Zuidpool-Aitken-bekken. Op dezelfde dag zond de maanlander al de eerste beelden naar de aarde van deze krater. De sonde schakelt over naar de sluimermodus tijdens de maan-nacht vanwege een gebrek aan zonne-energie.* Lees verder →
Impressie van de Parker Solar Probe die om de zon draait. Credit: NASA/Johns Hopkins APL
De ruimteverkenner Parker Solar Probe van de NASA werd augustus 2018 gelanceerd en sindsdien heeft ‘ie drie keer een perihelium meegemaakt, het punt in z’n elliptische baan dat de sonde het dichtst bij de zon stond – de dichtste nadering was tot 24 miljoen km van de zon vandaan (35 keer de straal van de zon), Mercurius staat er 58 miljoen km vandaan. Van de eerste twee perihelia werden vandaag in het tijdschrift Nature de eerste wetenschappelijke resultaten bekendgemaakt en wel in vier artikelen. De Parker Solar Probe zal nog 21 perihelia komende jaren meemaken (met een afstand van slechts 6,2 miljoen km als meest dichtbij – hij scheert dan dóór de buitenste delen van de corona), maar nu al zijn op basis van die eerste twee scheervlucht verrassende resultaten te vermelden over de corona, de hete ijle atmosfeer van de zon.
De vraag was lange tijd of de zon de zonnewind, de stroom geladen energierijke deeltjes, continu uitbraakt of met stoten. Het lijkt er nu naar uit te zien dat het laatste het geval is. De zonnewind kent een ‘rough and irregular texture‘, zoals ze dat noemen. Een deel van de zonnewind valt ook terug op de zon, een ander deel gaat als brokken plasma de ruimte in.
Daar in de ruimte blijkt de zonnewind, een stuk complexer te zijn dan men eerst dacht. Met het FIELDS instrument aan boord van de PSP werd die zonnewind gemeten. Het blijkt dat de zonnewind in de buurt van de zon sterk met de rotatie van de zon mee beweegt. Onderzoekers wisten dat de rotatie én het magnetische veld de richting van de zonnewind beïnvloeden, maar dat die ’transition zone’, waar de zonnewind niet meer de rotatie volgt, op zo’n grote afstand van de zon ligt (tien keer verder dan waar de modellen vanuit gingen) dat was een verrassing.
Credits: NASA’s Goddard Space Flight Center/Scott Wiessinger
Een stofvrije zone rondom de zon (zie de impressie daarvan hierboven). Tot een afstand van ongeveer 5,5 miljoen km van de zon is er geen stof. Het stof dat dichterbij komt wordt door de zon verdampt. Buiten de stofvrije zone kennen we de zone met stof, want die is vanaf de aarde te zien als het zodiakale licht. De stofvrije zone werd overigens al in 1973 (!) waargenomen met de Helios 3 missie, alleen kon die niet zien waar de grens van de zone lag.
De magnetische veldlijnen blijken zogeheten ‘switchbacks’ te kennen, plotselinge omkeringen in de richting van het magnetische veld (noord wordt zuid en andersom), die in een paar seconden of minuten kunnen optreden. Die switchbacks blijken groepsgewijs (in ‘clusters’) voor te komen en ze zorgen er voor dat er in de magnetische veldlijnen S-vorige patronen voorkomen. Het zou kunnen dat de brokken plasma in de vorm van zogeheten Alfvén golven die switchbacks veroorzaken. Ze kunnen met snelheden tot wel een half miljoen km/uur voortbewegen en zijn mogelijk een oorzaak waarom de corona naar buiten toe steeds heter wordt [1]Aan het oppervlak is de zon bijna 6000 graden warm, de corona kan meer dan een miljoen graden zijn..
Tenslotte zag de PSP ook uitbarstingen van energierijke deeltjes, die zo klein waren, dat ze vanaf de aarde niet te zien zijn. Ze worden met regelmaat uitgestoten, maar in de ruimte verspreiden de deeltjes zich en zijn ze op aarde niet meetbaar.
Artist’s impression van het WDJ0914+1914-stelsel. Credit: ESO/M. Kornmesser
Onderzoekers die gebruikmaken van ESO’s Very Large Telescope hebben voor het eerst bewijs gevonden voor een reuzenplaneet bij een witte dwergster. De planeet cirkelt op kleine afstand om de hete witte dwerg, het restant van een zonachtige ster. Hierbij wordt zijn atmosfeer ‘afgepeld’ en vormt zich een schijf van gas rond de ster. Dit unieke stelsel geeft een indruk van hoe ons eigen zonnestelsel er in de verre toekomst uit zou kunnen zien.
‘Het was eigenlijk een toevallige ontdekking’, zegt Boris Gänsicke, van de Universiteit van Warwick (VK), die leiding gaf aan het vandaag in Nature gepubliceerde onderzoek. Zijn team heeft ongeveer 7000 witte dwergen geïnspecteerd die zijn waargenomen met de Sloan Digital Sky Survey en ontdekte daarbij een buitenbeentje. Door subtiele variaties in het licht van de ster te analyseren, ontdekten de onderzoekers sporen van chemische elementen die ze nog nooit eerder bij een witte dwerg hadden waargenomen. ‘We wisten dat er iets bijzonders aan de hand moest zijn met dit systeem, en speculeerden erop dat er sprake kon zijn van een planetair overblijfsel.’
Om meer inzicht te krijgen in de eigenschappen van deze ongewone ster, die WDJ0914+1914 wordt genoemd, analyseerde het team hem met het X-shooter-instrument van ESO’s Very Large Telescope in de Chileense Atacama-woestijn. Deze vervolgwaarnemingen bevestigden dat er in de omgeving van de witte dwerg waterstof, zuurstof en zwavel aanwezig was. Door de spectra die met ESO’s X-shooter waren vastgelegd nauwkeurig te bestuderen, ontdekte het team dat deze elementen deel uitmaken van een kolkende schijf van gas dat naar de witte dwerg toe stroomt en niet afkomstig is van de ster zelf.
De positie van WDJ0914+1914 in het sterrenbeeld Kreeft. Credit: ESO, IAU and Sky & Telescope.
‘Het kostte een paar weken van heel hard piekeren voordat we doorhadden dat de verdamping van een reuzenplaneet de enige manier is waarop je zo’n schijf kunt maken’, zegt Matthias Schreiber van de Universiteit van Valparaiso (Chili), die de vroegere en toekomstige evolutie van dit stelsel heeft berekend.
De waargenomen hoeveelheden waterstof, zuurstof en zwavel komen overeen met die in de diepe atmosfeerlagen van ijzige reuzenplaneten zoals Neptunus en Uranus. Als zo’n planeet op geringe afstand om een hete witte dwerg zou cirkelen, zou de extreem ultraviolette straling van de ster hem van zijn buitenste lagen ontdoen, waarna een deel van het ontsnapte gas naar de witte dwerg toe spiraalt. Dit is wat de wetenschappers denken dat ze rond WDJ0914+1914 waarnemen: de eerste verdampende planeet rond een witte dwerg.
‘Dit is voor het eerst dat we de hoeveelheden van gassen zoals zuurstof en zwavel in de schijf kunnen meten, en dat levert aanwijzingen op over samenstelling van de atmosferen van exoplaneten’, zegt Odette Toloza van de Universiteit van Warwick, die een model ontwikkelde voor de gasschijf rond de witte dwerg.
‘De ontdekking werpt ook nieuw licht op het uiteindelijke lot van planetenstelsels’, voegt Gänsicke daaraan toe.
Sterren zoals onze zon zijn het grootste deel van hun bestaan bezig om waterstof in hun kern te fuseren. Wanneer deze ‘brandstof’ opraakt, zwellen ze op tot rode reuzen, worden daarbij honderden keren groter en slokken nabije planeten op. In het geval van ons zonnestelsel zal het gaan het om Mercurius, Venus en zelfs de aarde: stuk voor stuk zullen ze over ongeveer 5 miljard jaar worden verzwolgen door de tot rode reus opgezwollen zon. Uiteindelijk stoten zonachtige sterren hun buitenste lagen af, waarna de uitgeputte kern als witte dwerg achterblijft. Rond zo’n stellair overblijfsel kunnen nog steeds planeten cirkelen, en vermoed wordt dat er in ons Melkwegstelsel veel van deze stelsels te vinden zijn. Tot nu toe hadden wetenschappers echter nog nooit aanwijzingen gevonden voor een reuzenplaneet die zich bij een witte dwerg heeft weten te handhaven. De detectie van een exoplaneet in een baan om WDJ0914+1914, op ongeveer 1500 lichtjaar in het sterrenbeeld Kreeft, zou wel eens de eerste in een lange reeks kunnen zijn.
Volgens de onderzoekers draait de exoplaneet die nu met behulp van ESO’s X-shooter is opgespoord op een afstand van slechts 10 miljoen kilometer – oftewel 15 keer de straal van de zon – om de witte dwerg: ruimschoots binnen de voormalige rode reus dus. Dit impliceert dat de planeet pas nadat zijn moederster in een witte dwerg was veranderd dichter naar deze toe is gemigreerd. De astronomen denken dat deze nieuwe omloopbaan het gevolg kan zijn van zwaartekrachtsinteracties met andere planeten in het stelsel, wat betekent dat wellicht meer dan één planeet de heftige gedaanteverandering van zijn moederster heeft overleefd.
‘Tot voor kort hadden maar weinig astronomen nagedacht over het lot van planeten rond stervende sterren. Deze ontdekking van een planeet die op geringe afstand om een uitgebrande sterkern draait, toont maar weer eens aan dat het heelal ons voortdurend uitdaagt om met nieuwe ideeën te komen,’ concludeert Gänsicke. Bron: ESO.
