Credits: bevat gewijzigde Copernicus Sentineldata (2020), verwerkt door ESA, CC BY-SA 3.0 IGO
Nieuwe data van de Copernicus Sentinel-5P satelliet onthullen de daling van de luchtverontreiniging, met name de uitstoot van stikstofdioxide, in Italië. Deze vermindering is vooral zichtbaar in Noord-Italië, dat samenvalt met de landelijke lockdown om de verspreiding van het coronavirus te voorkomen. De animatie (hieronder te zien) toont de fluctuatie van de uitstoot van stikstofdioxide in Europa vanaf 1 januari 2020 tot 11 maart 2020, met het gebruik van een voortschrijdend gemiddelde van 10 dagen. Deze data zijn te danken aan het Tropomi-instrument aan boord van de Copernicus Sentinel-5P satelliet, die wereldwijd een veelheid aan luchtverontreinigende stoffen in kaart brengt.
Jawel, het is weer zo ver. Veertien maart… Pi-dag! De derde maand 14e dag, 3/14 in de Engelse notatie. Yep, 3,14, π, vandaar Pi-dag. De 14e maart is niet alleen de geboortedag van bekende wetenschappers als Albert Einstein (141 jaar geleden geboren) en Giovanni Schiaparelli (185 jaar geleden), sterfdag van Stephen Hawking, maar het staat internationaal ook bekend als Pi-dag. Bedacht in 1989 door Larry Shaw. Zoals bekend mag worden verondersteld is pi de verhouding tussen de omtrek en de middellijn van een cirkel. In veel formules in de natuur- en sterrenkunde wordt gebruik gemaakt van pi, dus het getal is van grote waarde voor deze wetenschappen. In het kader van Pi-dag kwam NASA’s Jet Propulsion Laboratory (JPL) voor het zevende achtereenvolgende jaar met een wiskunde-opgave over vier onderwerpen, ‘rocket science’ dat allemaal met pi te maken heeft. Nou voor zolang het nog duurt, iedereen een fijne Pi-dag gewenst! Neem een stukje apple-pie zou ik zeggen. En als afsluiting een mooie pi-infografiek van de NASA met die vier onderwerpen – dubbelklikken om te verpiëriseren.
Komeet C/2019 Y$ ATLAS op 24 februari gefotografeerd. Hij stond toen in Grote Beer, vlakbij de Uilnevel (onderaan) en M108 (rechtsboven). Credit: Michael Jäger
Op 28 december 2019 werd door sterrenkundigen in het kader van de Asteroid Terrestrial-impact Last Alert System (ATLAS) survey een komeet ontdekt, C/2019 Y4 ATLAS genaamd. Nu twee en een halve maand later is de komeet van ongeveer magnitude 9, hetgeen betekent dat je ‘m in een redelijk grote telescoop al kunt zien. Maar de voorspellingen voor Y4 ATLAS zijn veelbelovend, want die zeggen dat de komeet half mei zo ongeveer +2m zou kunnen zijn, dus zichtbaar met het blote oog! Komeet Y4 ATLAS heeft bijna-parabolische baan om de zon die vergelijkbaar is met die van de ‘Grote komeet’ van 1844 (C/1844 Y1, ook wel genoemd Wilmot’s Komeet) en men denkt dan ook dat Y4 ATLAS daar een fragment van is.
De baan van komeet Y4 ATLAS door het zonnestelsel. Credit: NASA.
Op 31 mei 2020 bereikt ‘ ie z’n perihelium, het punt dat ‘ie het dichtste bij de zon staat (37 miljoen km). De NASA heeft berekend dat Y4 ATLAS op dat moment nog helderder dan Venus kan zijn, maar ja daar heb je niet zo veel aan als ‘ie gezien vanaf de aarde vlakbij de zon staat. Op 23 mei staat komeet Y4 ATLAS het dichtst bij de aarde, z’n afstand bedraagt dan 116,7 miljoen km. Hij is in Nederland zichtbaar van 19 tot 27 mei aan de ochtendhemel en van 19 tot 21 mei aan de avond hemel (zie de kaartjes hieronder). De komeet beweegt vóór de periheliumpassage onder andere door de sterrenbeelden Perseus en Stier.
Hieronder kaartjes van de komeet C/2019 Y4 (ATLAS) aan de ochtendhemel (links) en avondhemel (rechts), gericht op het gebied waar de komeet helderder is dan magnitude 8. De horizon, schemering (ruwweg) en planeetposities gelden alleen voor de datum en het tijdstip aangegeven in het kaartje; de positie van de komeet t.o.v. de sterren is wel exact voor alle gevallen. De komeetstaarten geven een indicatie van de richting waarin de staart wijst; de lengte en het uiterlijk van de staart zijn niet exact. De getalletjes naast de komeetbeeldjes geven de dag van de maand voor dat beeldje, de rode labels geven de eerste dag van de vermelde maand aan. Credit kaartjes: Hemel.waarnemen.com.
Credit: Hemel.waarnemen.com
Credit: Hemel.waarnemen.com
Nou is ’t grote probleem van kometen dat ze grillig zijn en dat de voorspellingen die gedaan zijn (op basis van eerdere waarnemingen van z’n lichtsterkte) niet altijd uit hoeven te komen. Afgelopen weken is de komeet snel in helderheid toegenomen, hetgeen deels komt omdat z’n coma, da’s het gasvormige omhulsel rondom de komeetkern, flink groter is geworden. Dat heeft de speculaties over een gunstige lenteverschijning van Y4 ATLAS gevoed. Maar het zou dus ook een kat in de zak kunnen worden in mei. Als de komeetkern in de buurt van de zon komt zou ‘ie zomaar uiteen kunnen vallen en daardoor lichtzwakker worden. Afwachten maar en hopen op een gunstige verschijning! Hieronder tenslotte nog een grafiek met de waargenomen en voorspelde helderheid van Y4 ATLAS.
De straal van een neutronenster is zo’n 11 km, vergelijkbaar met een gemiddelde stad. Credit: NASA’s Goddard Space Flight Center
Door nauwkeurig te kijken naar de waarnemingen die met meerdere instrumenten zijn gedaan aan zwaartekrachtgolf GW170817 – de allereerste waargenomen botsing van twee neutronensterren – heeft een internationaal team van sterrenkundigen van het Max Planck Institute for Gravitational Physics (Albert Einstein Institute; AEI) vast kunnen stellen dat de straal van een typische neutronenster ongeveer 11 km bedraagt, ergens tussen 10,4 en 11,9 km. Ook blijkt dat als neutronensterren botsen met zwarte gaten ze in één keer verorberd worden, tenzij het zwarte gat klein is of zeer snel roteert. Die ’typische neutronenster’, zeg maar een gemiddelde neutronenster, is zo’n 1,4 keer zo zwaar als onze zon. Voor de berekeningen gebruikten de sterrenkundigen een model van deeltjes zich bij de extreem hoge dichtheden in een neutronenster gedragen. Zwaartekrachtgolf GW170817 vond 120 miljoen lichtjaar van ons vandaan plaats, maar de schaal van de processen in de neutronensterren is véél kleiner, kleiner dan een miljardste van een mm. Mocht er een botsing van een neutronenster en een zwart gat plaatsvinden, dan is de kans dat er naast zwaartekrachtgolven ook vormen van EM-straling vrijkomen nihil, want de neutronenster wordt in één keer opgepeuzeld door het zwarte gat en dat laat geen straling achter. Alleen bij kleine of zeer snel roterende zwarte gaten gaat het verorberen van de neutronenster geleidelijk en dán is er wel mogelijk sprake van EM-straling, die waargenomen kan worden. In Nature verscheen deze week dit artikel erover. Bron: Phys.org.
Een groot team van astronomen o.l.v. Pedro Bernardinelli van de Universiteit van Pennsylvania, heeft recent 139 nieuwe planetoïden (Eng. minor planets) ontdekt in de donkere, ijzige diepten ver buiten de baan van Neptunus. Deze planetoïden, Trans-Neptuniaanse objecten, zijn kleine hemellichamen die rond de zon cirkelen die noch offcieel planeet zijn noch komeet*. Dit aantal van 139 bevat bijna 5% van het huidige aantal TNO’s waarvan de teller op 3000 staat. De data werd verkregen van de Dark Energy Survey (DES) verzameld tijdens zijn eerste vier jaar, de periode 2013 tot 2017. DES bestudeert de hemel met gebruik van de 520-megapixel Dark Energy Camera, welke bevestigd is op de Blanco 4-meter telescoop op het Cerro Tololo Inter-American Observatory in Chili. De resultaten van dit onderzoek werden recent gepubliceerd in The Astrophysical Journal Supplements**. Lees verder →
Artist’s impression van de nachtzijde van WASP-76b. Credit: ESO/M. Kornmesser.
Onderzoekers die gebruik maken van ESO’s Very Large Telescope (VLT) hebben een exotische exoplaneet waargenomen waar vermoedelijk regens van ijzer voorkomen. Aan de dagzijde van de ultrahete reuzenplaneet lopen de temperaturen op tot boven de 2400 graden Celsius – hoog genoeg om metalen te doen verdampen. Krachtige winden transporteren de ijzerdamp naar de nachtzijde, waar hij tot ijzerdruppeltjes condenseert.
‘Je zou kunnen zeggen dat het ’s avonds regenachtig is op deze planeet, maar het regent dan wel ijzer’, zegt David Ehrenreich, hoogleraar aan de Universiteit van Genève in Zwitserland. Hij gaf leiding aan een onderzoek van deze exotische exoplaneet, waarvan de resultaten deze week in het tijdschrift Nature zijn gepubliceerd. De planeet, die bekendstaat als WASP-76b, bevindt zich op een afstand van 640 lichtjaar in het sterrenbeeld Vissen.
Het vreemde verschijnsel ontstaat doordat de planeet altijd hetzelfde halfrond naar zijn moederster toekeert. Op het andere, koelere, halfrond is het altijd donker. Net als de maan die om de aarde draait, vertoont WASP-76b ‘synchrone rotatie’: één draaiing om zijn as duurt net zo lang als één omloop om zijn ster.
Nog een artist’s impression van de nachtzijde van WASP-76b. Credit: Frederik Peeters (https://frederikpeeters.tumblr.com/)
Aan zijn dagzijde ontvangt de planeet duizenden keren meer straling van zijn moederster als de aarde van de zon. Het is er zo heet dat moleculen in atomen worden gesplitst, en metalen zoals ijzer verdampen en in de atmosfeer terechtkomen. Het extreme temperatuurverschil tussen dag- en nachtzijde resulteert in krachtige winden die de ijzerdamp van de ultrahete dagzijde naar de koelere nachtzijde transporteren, waar de temperaturen tot ongeveer 1500 graden Celsius dalen.
Volgens het nieuwe onderzoek verschillen niet alleen de dag/nacht-temperaturen op WASP-76b, ook heeft elk halfrond zijn eigen chemische eigenschappen. Met behulp van het nieuwe ESPRESSO-instrument van ESO’s VLT in de Chileense Atacama-woestijn hebben de astronomen voor het eerst chemische variaties op zo’n ultrahete reuzenplaneet waargenomen. Ze hebben een sterke signatuur van ijzerdamp gedetecteerd op de avondgrens, die de dagzijde van de planeet scheidt van de nachtzijde. ‘Verrassend genoeg hebben we echter geen ijzerdamp in de ochtend waargenomen’, zegt Ehrenreich. Dat komt volgens hem doordat ‘het aan de nachtzijde van deze extreme exoplaneet ijzer regent.’
‘De waarnemingen laten zien dat de atmosfeer aan de hete dagzijde van WASP-76b rijk is aan ijzerdamp’, voegt María Rosa Zapatero Osorio, astrofysicus aan het Centrum voor Astrobiologie in Madrid, Spanje, en voorzitter van het wetenschappelijke team van ESPRESSO, daaraan toe. ‘Een fractie van dit ijzer wordt door de rotatie van de planeet en de winden in zijn atmosfeer naar de nachtzijde overgebracht. Daar belandt het ijzer in een veel koelere omgeving, waar het condenseert en neerregent.’
Dit resultaat komt voort uit de allereerste wetenschappelijke waarnemingen die in september 2018 met ESPRESSO zijn gedaan door het wetenschappelijke consortium dat het instrument heeft gebouwd: een team met leden uit Portugal, Italië en Zwitserland, en van ESO.
ESPRESSO – de Echelle SPectrograph for Rocky Exoplanets and Stable Spectroscopic Observations – is oorspronkelijk ontworpen om op aarde-achtige planeten rond zonachtige sterren te jagen. Maar het blijkt veel veelzijdiger te zijn. ‘We beseften al snel dat het grote licht-opvangende vermogen van de VLT en de extreme stabiliteit van ESPRESSO een perfect apparaat voor het onderzoek van de atmosferen van exoplaneten heeft opgeleverd’, zegt Pedro Figueira, ESPRESSO-instrumentwetenschapper bij ESO in Chili.
‘We hebben nu een compleet nieuwe manier om het klimaat op de meest extreme exoplaneten te onderzoeken’, besluit Ehrenreich. Bron: ESO.
Dat donkere materie bestaat weten we dankzij z’n interactie via de zwaartekracht met gewone materie. Credit: Universiteit van York.
Indirecte bewijzen voor het bestaan van donkere materie zijn er genoeg, maar directe detectie ervan is nog steeds niet gelukt, ondanks de wereldwijde pogingen daartoe, die al jaren gaande zijn. Zo’n 85% van alle materie in het heelal zou uit donkere materie bestaan, maar de grote vraag is: wat is het voor geheimzinnig deeltje, dat zo ongrijpbaar is?
Twee wetenschappers van de Universiteit van York, Mikhail Bashkanov en Daniel Watts, denken nu dat ze het deeltje gevonden hebben en dat we het al zes jaar kennen! Het gaat om het deeltje genaamd D*(2380) – lees D Star 2380), een zogeheten hexaquark, een deeltje dat bestaat uit zes quarks. Hij werd al in 2014 ontdekt met de Cooler Synchrotron in Julich in Duitsland, een resonantie die tevoorschijn kwam bij botsingen van protonen en neutronen bij een energie van 2,38 GeV (zie grafiek hieronder).
Protonen en neutronen bestaan ieder uit drie quarks, een oneven aantal dat hun tot de baryonen laat behoren (deeltjes met een even aantal quarks, zoals mesonen, behoren tot de bosonen). Zou je protonen en neutronen kunnen combineren dan krijg je een deeltje van zes quarks en dan noemt men een hexaquark. En dat lukte om te maken, alleen was het een zeer kortdurende resonantie, dat verviel in een deuteron en twee pionen. Het bestaan van D* was al in 1964 geopperd door Freeman Dyson, de natuurkundige die onlangs is overleden.
De met COSY waargenomen D* resonantie. Credit: COSY Collaboration.
Het York-tweetal kwam onlangs met een vakartikel, waarin ze zeggen dat het D* hexaquark weliswaar bekend is als een deeltje dat slechts kort leeft, maar dat het kort na de oerknal gegroepeerd kan zijn in de vorm van een zogeheten Bose-Einstein condensaat (BEC’s), een vorm die ook wel de vijfde aggregatietoestand wordt genoemd (naast vast, vloeibaar, gas en plasma). In die vorm kunnen D* hexaquarks, die met hun even aantal quarks bosonen zijn, lang bestaan. De berekeningen van Bashkanov en Watts laten volgens hen zien dat de hoeveelheid D* hexaquarks die kort na de oerknal geproduceerd is voldoende is om de donkere materie in het heelal te vormen. Met deze verklaring is het niet nodig om over te gaan tot nieuwe natuurkunde buiten het Standaardmodel, want de D* hexaquarks voldoen aan dat Standaardmodel, dat een beschrijving geeft van de elementaire deeltjes en de natuurkrachten daartussen.
Zes quarks bij elkaar en je hebt een hexaquark.
Is het echt een oplossing?
Grote vraag is natuurlijk of D* (2380) hexaquarks daadwerkelijk de verklaring zijn voor donkere materie, dat 85% van alle materie in het heelal bestaat uit gebieden van BEC’s met dit exotische deeltje? Daar moeten we denk ik toch een tikkeltje terughoudend in zijn. De vraag is bijvoorbeeld of een deeltje, dat uit de waarnemingen naar voren komt als een zeer onstabiel deeltje, dat in minder dan een seconde uiteenvalt (ca. 10^-23s), daadwerkelijk voor kan komen in een stabiele vorm als BEC. Hypothetisch mag dat dan wel zo zijn, maar het is nog nooit waargenomen. Verder zijn hexaquarks net als het proton, waaruit het is voortgekomen, een geladen deeltje (protonen zijn positief geladen, neutronen neutraal). Dat heeft een elektron nodig om elektrisch neutraal te zijn, maar dan heb je het al helemaal niet meer over donkere materie, want die reageert niet via de EM-wisselwerking. BEC’s van hexaquarks die 85% van de massa van het heelal vormen zouden dan veel gemakkelijker zichtbaar moeten zijn. Bovendien bestaan er naast hexaquarks ook andere exotische vormen van quarks, zoals tetraquarks (vier quarks) en pentaquarks (vijf quarks). De tetraquarks (even aantal quarks) zouden dan toch ook BEC’s kunnen vormen? Bron: Universiteit van York + Darkmatterenergy + The Reference Frame.
[Update 15 maart 09.15 uur] Ethan Siegel van Starts with a Bang is in een recente blog ook ingegaan op de theorie van D* hexaquarks als mogelijkheid om donkere materie te vormen. Het klopt dat D* hexaquarks, die normaal gesproken zeer kortlevend zijn (t ca. 10^-23s), langlevend kunnen worden in een BEC. Wat dat betreft lijken ze op neutronen. Samen met protonen in een atoomkern kunnen neutronen oneindig lang bestaan, maar zodra ze vrij zijn vervallen neutronen ze. Maar een neutronenster zit tsjokvol met vrije neutronen, daarin kunnen ze weer wel lang bestaan,dat komt door de gravitationele en nucleaire bindingsenergie van de neutronen. Ook bij BEC’s kunnen D* hexaquarks lang leven, als hun bindingsenergie minstens 10% van de totale restmassa van D’s is. Echter in de extreme toestand van kort na de oerknal was de straling van fotonen en neutrino’s zo hoog dat alle hypothetische BEC’s compleet uit elkaar vallen. Die straling is veel intenser dan de bindingsenergie van de BEC’s en daarom kunnen die simpelweg niet bestaan in het vroege heelal. En als de temperatuur van het heelal door de expansie zover gedaald is dat de straling minder is geworden mist de toestand om van D hexaquarks BEC’s te maken. Bron: Starts with a Bang.
ESA en zijn Russische partner, Roscosmos, hebben vandaag, donderdag (12 maart) aangekondigd dat een geplande missie naar Mars zal worden uitgesteld vanwege een combinatie van veiligheidsproblemen en de uitbraak van het coronavirus. ExoMars 2020 zou in juli worden gelanceerd, maar zal nu twee jaar moeten wachten op een nieuwe kans om de Rode Planeet te bereiken, nadat mislukte parachutetests fataal bleken voor de lanceringsvooruitzichten van de missie. Lees verder →
Het Amerikaanse ruimtevaartbedrijf Axiom Space is een vrij nieuwe speler in de commerciële ruimtevaart arena maar pakt het direct groots aan. Axiom gaat drie ruimtetoeristen naar het ISS sturen met SpaceX’ Crew Dragon 2. De reis, gepland voor 2021 zal acht dagen duren. Axiom Space wil ook als eerste bedrijf ter wereld een commerciëel ruimtestation bouwen. Ruimtetoerisme zal met de Crew Dragon verzorgd worden. De Crew Dragon 2 is in ontwikkeling in het kader van NASA’s Commercial Crew programma. De Crew Dragon zal hopelijk ook binnenkort in gebruik genomen worden om Amerikaanse astronauten naar het ISS tebrengen. De astronauten hoeven dan niet meer naar Kazakhstan om vanaf het Kosmodroom te Baikonoer gelanceerd te worden. Lees verder →
Simulatie van grootschalige structuren van het heelal door middel van een slijmzwam algoritme. Credit: NASA, ESA, and J. Burchett and O. Elek (UC Santa Cruz).
“De slijmzwammen (Mycetozoa) zijn een groep eukaryote organismen, die zich voortplanten door middel van sporen” – aldus Wikipedia. Tsjonge, wie had kunnen denken dat slijmzwammen ons meer inzicht hebben geboden in de grootschalige structuren van het heelal, het kosmische web van dichtbevolkte cluster van sterrenstelsels met daartussen lege ruimtes.
Slijmzwammen (Latijn: Physarum polycephalum) zijn eencellige organismen die op zoek naar voedsel complexe, webachtige vertakkingen kunnen maken, vol met lange filamenten. Die filamenten tref je ook aan bij het kosmische web van sterrenstelsels, die elkaar door middel van de zwaartekracht – van zowel gewone materie als donkere materie – in een gravitationele greep houden. Tussen deze twee is een geheimzinnige relatie, de ene het gevolg van biologische evolutie, de ander het gevolg van de zwaartekracht.
Impressie van het kosmische web. Credit: Volker Springel (Max Planck Institute for Astrophysics) et al.
Een team van sterrenkundigen, dat onder leiding stond van Joseph Burchett van de University of California (VS), heeft nu de filamenten van slijmzwammen gebruikt om meer te weten te komen over de filamenten in het lokale heelal, een gebied dat een straal van 100 miljoen lichtjaar vanaf de aarde heeft. Probleem tot nu toe was dat men de filamenten van (donkere) materie wel goed in kaart heeft gebracht, maar dat het koele gas in en tussen de filamenten te lichtzwak is om waar te nemen en daarmee in kaart te brengen. De wijze waarop slijmzwammen filamenten maken werd door de sterrenkundigen vertaald in een computeralgoritme en dat werd vervolgens gebruikt om een simulatie van te maken van de filamenten van het kosmische web in het lokale heelal. Daarbij maakte men gebruik van de gegevens van 37.000 sterrenstelsels, vergaard in het kader van de Sloan Digital Sky Survey (SDSS). Ook werd het licht van 350 ver verwijderde quasars gebruikt, dat in het kader van het Hubble Spectroscopic Legacy Archive werd verzameld. In het spectrum van dat licht zit ook een signaal van waterstofgas, dat tussen de quasar en de aarde in verscholen zit.
Uit de simulatie op basis van het slijmzwam algoritme en de SDSS en Hubble gegevens kwam naar voren dat ook het gas in filamenten voorkomt, tot afstanden van meer dan 10 miljoen lichtjaar van de sterrenstelsels. Ook blijkt dat het zwakke ultraviolette licht van het gas sterker wordt in de dichtere delen van de filamenten, maar dat het opeens verdwijnt. Men vermoedt dat het gas daar op een gegeven moment zo heet wordt dat daar er zaken optreden, waardoor het UV-licht wegvalt. Een vakartikel over deze opmerkelijke simulatie van de grootschalige structuren in het heelal zal verschijnen in Astrophysical Journal Letters. Bron: Hubble.
