Maandelijks archief: juni 2020

Onverklaarbaar signaal waargenomen bij donkere materie-experiment XENON1T

Geplaatst op door Arie Nouwen
6

De Xenon1T detector. Credit: Xenon Collaboration.

Vandaag is bekendgemaakt dat natuurkundigen op basis van waarnemingen in de periode 2016-2018 met het donkere materie-experiment XENON1T een onverklaarbaar signaal hebben waargenomen. Bij het XENON1T experiment gebruikt men een detector, die diep onder de grond onder het Italiaanse San Grasso gebergte geplaatst is, een plek waar ‘ie goed beschermd is tegen storende signalen vanuit de ruimte. Het is ’s werelds meest gevoelige detector voor donkere materie, de hypothetische materie die niet reageert met gewone materie en die zo’n 85% van alle materie in het heelal vormt.

Het waargenomen spectrum door XENON1T. De rode lijn is de voorspelde achtergrond, ‘Background’. In het bereik van 1-7 KeV zijn 285 gebeurtenissen waargenomen in plaats van de voorspelde 232. Credit: E. Aprile et al.

De detector is gevuld met 3,2 ton zuiver vloeibaar xenon, waarvan twee ton bedoeld is om te reageren met mogelijke deeltjes donkere materie, die de detector passeren en die in theorie interacties kunnen aangaan met de zware xenon-atomen. Andere, bekende deeltjes kunnen dat ook en daarom houden de natuurkundigen die interacties goed in de gaten, hetgeen een ‘background’ oplevert. Het blijkt nu dat men een background van 232 gebeurtenissen had verwacht, maar dat er in werkelijkheid 53 gebeurtenissen méér werden waargenomen. Bij die gebeurtenissen raakt ‘iets’ een xenon atoom en dat levert dat een foton of een vrij elektron op, die met de sensoren van XENON1T gedetecteerd kunnen worden. Dé vraag is natuurlijk wat dat ‘iets’ is wat voor het overschot aan gebeurtenissen heeft gezorgd. Dat zou in theorie tritium kunnen zijn, een radioactief isotoop van waterstof, dat bestaat uit één proton en twee neutronen. Maar dat is een bekend subatomair deeltje, géén opwindend hypothetisch donkere materie deeltje én het zou betekenen dat die 3,2 ton xenon verontreinigd is met enkele tritium atomen – geen beste zaak voor het XENON-team. Het overschot zou echter ook veroorzaakt kunnen worden door een axion, een hypothetisch deeltje, dat erg licht is.

Credit; XENON1T Collaboration (from the video).

Het zou in dit geval gaan om een zonne-axion, een axion dat afkomstig is uit de kern van de zon. Op zich zou zo’n axion van de zon géén kandidaat zijn, maar als axionen bestaan zou dat voor het eerst zijn dat een elementair deeltje is waargenomen dat niet door het Standaard Model wordt beschreven! En axionen die in het vroege heelal zijn onstaan zijn wél een kandidaat voor donkere materie! Een derde optie is dat het overschot komt doordat het magnetisch moment van neutrino’s anders is dan wat het Standaard Model zegt, een optie die net als de axionen wijst op Nieuwe Natuurkunde, natuurkunde voorbij het Standaard Model. Van de drie opties is die van het zonne-axion het meest in overeenstemming met de waarnemingen, de statistische betrouwbaarheid daarvan is 3,5 sigma, dat wil zeggen dat de kans 2/10.000 (0,0002 procent) is dat het toeval is en géén echt axion.

Het axion is een licht deeltje, al in 1977 voorspeld. Mocht ’t deeltje inderdaad bestaan én een massa van ergens in het bereik 1-7 KeV hebben dan komt dat goed overeen met de temperatuur in de kern van de zon, waar het 15 miljoen Kelvin is, da’s 1,3 keV. Axionen die daar worden geproduceerd zouden ook zo’n bereik van 1-7 KeV kunnen hebben. Hier is het vakartikel met de waarnemingen van de XENON1T-detector. Deze wordt momenteel verbeterd tot de XENONnT, waarbij ‘ie gebruik maakt van drie keer zoveel xenon en men met nog meer precisie de ‘recoils’ van passerende deeltjes met de xenon-atomen kan meten, omdat de achtergrond kan worden verlaagd. Ook zijn er andere teams bezig met experimenten, zoals LUX-ZEPLIN en PandaX-4T, die wellicht ook zo’n signaal kunnen detecteren. Bron: Résonaances + Quanta Magazine + Eurekalert + Nikhef.

Dichtstbijzijnde snelle radioflitser flitst min of meer regelmatig

Geplaatst op door Arie Nouwen
Beantwoorden

Artistieke impressie van FRB 180916.J0158+65. (c) Danielle Futselaar (artsource.nl).

Een internationaal team van sterrenkundigen met daarbij een aantal Nederlandse onderzoekers heeft bij nader onderzoek aan een zogeheten repeterende snelle radioflitser ontdekt dat deze flitser ongeveer elke zestien dagen een salvo afgeeft. De flitser flitst echter niet helemaal met de regelmaat van de klok, niet elke uitbarsting duurt even lang en niet elke uitbarsting is even heftig. De onderzoekers publiceren hun onderzoek in Nature van 17 juni 2020.

De onderzoekers bestudeerden de snelle radioflitser FRB 180916.J0158+65. Begin 2020 kwam deze repeterende snelle radioflitser ook al in het nieuws omdat de onderzoekers toen hadden ontdekt dat hij veel dichterbij staat dan andere radioflitsers. Nu keken de onderzoekers voor langere tijd naar de flitser. Ze bestudeerden de gegevens van de flitser tussen 16 september 2018 en 4 februari 2020.

De sterrenkundigen zagen gemiddeld elke 16,35 dagen een uitbarsting van flitsen. De helft van de 38 uitbarstingen was in 13 uur voorbij, maar de rest van de uitbarstingen gingen soms 5 dagen door.

Hoe het flitsgedrag ontstaat en waarom het soms langer duurt en heftiger is, is nog onduidelijk. Kenzie Nimmo, promovenda aan de Universiteit van Amsterdam, werkte mee aan het onderzoek en vermoedt dat de radioflitser deel uitmaakt van een dubbelstersysteem: “De wisselwerking met een andere ster zou dan de herhaling én de grilligheid aan uitbarstingen kunnen verklaren.”

Jason Hessels, onderzoeker aan de Universiteit van Amsterdam en bij ASTRON, gaat nu andere repeterende radioflitsen nader bestuderen: “We willen kijken of die ook soms heftiger en soms minder heftig flitsen. Daarmee hopen we meer vat te krijgen op het fenomeen.”

Onderzoekers bij JIVE (Joint Institute for VLBI ERIC) waren ook betrokken bij het onderzoek, en speelden een leidende rol bij het nauwkeurig lokalisatie van de radioflitser. Bron: Astronomie.nl.

Aanwijzingen gevonden voor vulkanische kraters op Titan

Geplaatst op door Arie Nouwen
Beantwoorden

Geneste kraters op Titan (linksboven), Mars (rechtsboven) en de Aarde (onder). Credit: Planetary Science Institute.

Wetenschappers hebben aanwijzingen gevonden dat er op Titan, de grootste maan van Saturnus, vulkanische kraters zijn.  Charles A. Wood (Planetary Science Institute) en Jani Radebaugh of Brigham (Young University) hebben foto’s bestudeerd die gemaakt zijn met NASA’s Cassini ruimtevaartuig, die tussen 2004 en 2017 van nabij onderzoek deed aan Saturnus en z’n manen. Titan heeft weliswaar een dikke atmosfeer, die het zicht op het oppervlak belemmerd, maar dankzij de radarbeelden gemaakt door Cassini konden Wood en Radebaugh bij de noordpool van Titan toch talrijke morfologische structuren herkennen die wijzen op de aanwezigheid van vulkanische kraters. Dat zijn uiterlijke kenmerken in het landschap zoals geneste instortingen, verhoogde wallen, ‘halo’s’ en ‘eilanden’, waarvan in de foto hierboven enkele voorbeelden te zien zijn. Het tweetal denkt dat er een verband is tussen de meren van methaan op Titan en de vulkanische kraters. Vulkanische activiteit (niet van lava, maar van methaan, stikstof of andere gassen) zou gevolgd worden door instortingen, waar de meren en caldera’s een resultaat van zijn. Sommige kraters zien er nog zo ‘vers’ uit dat ze denken dat de vulkanische activiteit van recent is of zelfs vandaag de dag nog door gaat. In het tijdschrift the Journal of Geophysical Research schreven ze er dit vakartikel over. Credit: PSI.

Superzware zwart gat Sagittarius A* kan magnetisch gearresteerd raken

Geplaatst op door Arie Nouwen
Beantwoorden

Impressie van de nabije omgeving van Sgr A*. Credit: NASA.

In het centrum van ons Melkwegstelsel bevindt zich Sagittarius A* (kortweg: Sgr A* ), het superzware zwarte gat van ruim vier miljoen zonsmassa. Met de Event Horizon Telescope (EHT) probeert men dat zwarte gat te fotograferen, maar dat valt niet mee, omdat het beeld van de nabije omgeving van het zwarte gat vertroebeld wordt door veel activiteit veroorzaakt door invallende materie. Maar een team van sterrenkundigen van het Kavli Institute for Theoretical Physics (KITP) van de Universiteit van Santa Barbara heeft computersimulaties uitgevoerd en die zouden wel eens kunnen helpen bij het goed kunnen fotograferen van Sgr A* door de EHT, de globale telescoop waarmee eerder het nog veel zwaardere zwarte gat M87* in het centrum van het elliptische stelsel M87 werd gefotografeerd. Sean Ressler van KITP en z’n team keken bij die simulaties naar de invallende materie vlakbij de waarnemingshorizon van Sgr A*, naar het magnetische veld rondom het zwarte gat, dat zich uitstrekt tot aan de sterren die zich het dichtste bij Sgr A* bevinden, de hofleveranciers van de invallende materie. Hieronder zie je een simulatie van de emissie van licht vlakbij Sgr A*, als gedurende een periode van 53 uur materiaal invalt.


Credit video: SEAN RESSLER AND CHRIS WHITE
Probleem waar de onderzoekers mee worstelden was de afstand tot het zwarte gat en de tijdschaal waarop de processen zich op die afstanden afspelen. Bij de waarnemingshorizon van Sgr A* zelf, die een straal van zo’n 6,5 tot 13 miljoen km heeft, spelen de processen zich in zeer korte tijd af, met tijdschalen van enkele seconden. Maar bij de zware sterren in de buurt van Sgr A*, die minstens 3 lichtjaar ver weg staan, kan die tijdschaal duizenden jaren duren. In de omgeving van Sgr A* staan zo’n dertig zogeheten Wolf-Rayetsterren, zeer zware sterren die een enorm krachtige sterrenwind hebben. Tussen de kleinste tijdschaal vlakbij Sgr A* en de dertig Wolf-Rayetsterren verderop zit maar liefst zeven ordes van grootte verschil en dat is erg lastig in één computersimulatie te vatten.


Credit video: SEAN RESSLER AND CHRIS WHITE.
En toch is het Ressler en z’n team gelukt dat te doen (hierboven de simulatie van de sterke sterrenwinden bij enkele WR-sterren). Daaruit kwam naar voren dat het magnetische veld van Sgr A*, dat gegenereerd wordt door de invallende materie, gearresteerd kan raken, zoals dat wordt genoemd, dat wil zeggen dat het een punt kan bereiken waarop het zwarte gat zich verslikt in de invallende materie. En dat hadden ze eigenlijk niet verwacht, want bij zwarte gaten die magnetisch gearresteerd raken verwacht je meestal een uitstroom van energierijke jets, in de richting van de magnetische polen. Maar bij Sgr A* zijn geen energierijke jets bekend. Ressler en z’n team hopen dat de simulaties gebruikt kunnen worden door de mensen van de EHT om het zwarte gat Sgr A* goed te kunnen fotograferen. Een vakartikel over de computersimulaties aan Sgr A* verscheen in The Astrophysical Journal. Bron: UC Santa Barbara.

Niet zo heel verrassend: opnieuw uitstel voor lancering James Webb Space Telescope

Geplaatst op door Arie Nouwen
14

Credit: NASA

Op een virtuele bijeenkomst van de National Academies’ Space Studies Board heeft Thomas Zurbuchen, baas bij de NASA van de afdeling wetenschappen, bekendgemaakt dat de lancering van de James Webb Space Telescope (JWST) niet in maart 2021 gaat lukken. De oorzaak daarvan is – niet geheel verrassend – de coronacrisis, die ervoor gezorgd heeft dat er minder personeel beschikbaar was. In plaats van de normale twee ‘shifts’ die per dag gedraaid worden was er door de corona hooguit maar één shift per dag. Zurbuchen denkt wel dat de lancering ergens in 2021 kan plaatsvinden, dus wat dat betreft is hij optimistisch. De JWST heeft al een heel lange geschiedenis van vertragingen én oplopende kosten. Het moet de opvolger van de Hubble ruimtetelescoop worden. Anders dan de Hubble komt de JWST niet in een baan om de aarde en is ‘ie niet te bereiken én indien nodig te repareren. Hij zal namelijk na de lancering naar Lagrangepunt L2 vliegen, dat op anderhalf miljoen km afstand van de aarde ligt en daarvandaan zal ‘ie – ongestoord door aardse invloeden – kunnen waarnemen. Zie de afbeelding hieronder van de tijdlijn na die lancering.

Credit: By Employed NASA – http://jwst.nasa.gov/faq.html#communicate, Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=56857580

Doordat de JWST daar in L2 niet bereikbaar is moet de enorme ruimtetelescoop, die zich na de lancering helemaal moet uitvouwen heel goed getest worden en dat kost tijd. Bron: Universe Today.

Grote groenblauwe vuurbal verlicht de Australische nachtelijke hemel

Geplaatst op door Angele van Oosterom
5

Dit weekend is er boven de Australische hemel een spectaculaire groenblauwe vuurbal waargenomen. De meldingen kwamen vanuit verschillende delen van het land, zowel uit Northern Territory, Western Australia als uit South Australia. Astronomen hebben vastgesteld dat het zeer waarschijnlijk gaat om een asteroide die op een afstand van 5,2 miljoen kilometer de aarde passeerde en een grootte had van ongeveer 570 m in diameter. Meer specifiek zou het gaan om 2002 NN4, welke reeds verwacht werd dit weekend langs de aarde te scheren, en wel op een veilige afstand. Renae Sayers, wetenschapper van het ruimtevaartcentrum van de Curtin Universiteit te Perth, wees de mogelijkheid dat de vuurbal een rakettrap zou kunnen zijn van een recente lancering van de hand. Dit zou minder waarschijnlijk zijn daar ruimteafval van raketten of satellieten snel opbrandt en veel vonken en rondvliegend puin geeft wat nu niet het geval was. Lees verder →

Is there anyone out there?

Geplaatst op door Arie Nouwen
2

Is there anyone out there? Credit: CC0 Public Domain.

Het is een vraag die al vele malen is gesteld: is there anyone out there? Zijn wij op aarde de enige intelligente beschaving in het heelal of zijn er meer intelligente beschavingen, hoog-geciviliseerde buitenaardse beschavingen? En als ze er zijn, waarom zien we ze dan niet, zoals de beroemde Italiaanse natuurkundige Enrico Fermi zich al afvroeg, where are they? Een team van sterrenkundigen onder leiding van Christopher Conselice heeft mogelijk een antwoord op beide vragen. Berekeningen van het aantal ‘Communicating Extra-Terrestrial Intelligent civilizations’ (CETI) in ons Melkwegstelsel van dat team geven aan dat dat aantal op basis van zogeheten astrobiologische Copernicaanse limieten [1]zoals dat de ontwikkeling van intelligent leven op andere planeten ongeveer 5 miljard jaar in beslag neemt, net zolang als op aarde het geval was. minstens 36 bedraagt. Ik heb er ruim twee maanden geleden al een artikel aan gewijd, maar middels persberichten (zie de bron) is het pas deze week overal in de publiciteit gekomen. Dat wij op aarde nog nooit één van die andere 35 intelligente beschavingen zijn tegengekomen is niet zou vreemd: de CETI’s zouden gemiddeld 17.000 lichtjaar van elkaar verwijderd moeten zijn, te ver om elkaar eens als goede galactische buren op te gaan zoeken. Bron: Phys.Org.

References[+]

References
↑1 zoals dat de ontwikkeling van intelligent leven op andere planeten ongeveer 5 miljard jaar in beslag neemt, net zolang als op aarde het geval was.

Europese ExoMars Trace Gas Orbiter bespeurt een groene gloed rondom Mars

Geplaatst op door Arie Nouwen
Beantwoorden

Credit: ESA

Dat de Aarde een groene gloed heeft, die vanuit de ruimte kan worden waargenomen, was al bekend. Maar nu is voor het eerst ook zo’n groene gloed bij een andere planeet dan de aarde waargenomen en wel bij Mars door ESA’s ExoMars Trace Gas Orbiter (TGO). De groene gloed op aarde wordt veroorzaakt door zuurstof, dat bij poollicht oplicht als elektronen vanuit de ruimte in botsing komen met de deeltjes van de atmosfeer. Vanuit het internationale ruimtestation ISS is het al vaak gefotografeerd, zoals hieronder te zien.

Credit: NASA

De TGO draait sinds oktober 2016 om Mars (toen de Schiaparelli lander crashte). Hoewel de emissie van zuurstof in de atmosfeer van Mars al veertig jaar geleden werd voorspeld is ‘ie nu pas waargenomen, door de TGO, onder andere met z’n NOMAD (Nadir and Occultation for Mars Discovery) instrument en Ultraviolet and visible spectrometer (UVIS).

De gloed blijkt het helderst te zijn op 80 kilometer boven het planeetoppervlak, zoals te zien aan de grafiek hierboven. De metingen komen goed overeen met de theoretische voorspellingen van de gloed. Net als op Aarde is de groene gloed slecht zichtbaar. Je ziet ‘m alleen als ‘ie ‘van opzij’ wordt bekeken, zoals de astronauten in het ISS ook weten. Dát was dan ook wat ze met de TGO deden, de instrumenten richten naar het ‘nadir’ van Mars en dat had resultaat – bingo!. Men denkt dat de emissie voornamelijk ontstaat door de afbraak van koolstofdioxide-moleculen, waarbij koolstofmonoxide- en zuurstofatomen vrijkomen. Het zijn deze laatste die de groene gloed produceren. Daarbij ontstaat gelijktijdig ook een gloed in het ultraviolet, die maar liefst 16,5 keer zo krachtig is als de zichtbare gloed. In Nature verscheen een vakartikel over de waarnemingen met de TGO aan de groene gloed op Mars. Bron: ESA.

Eerste interstellaire parallax experiment met New Horizons is geslaagd

Geplaatst op door Arie Nouwen
3

Stereo-opname in 3D van de parallax van Proxima Centauri en Wolf 359. Credit: NASA/SWRI/Johns Hopkins University.

Het allereerste interstellaire parallax experiment, waarbij de twee sterren Proxima Centauri en Wolf 359 zowel vanaf de aarde als door NASA’s ruimteverkenner New Horizons tegelijk werden gefotografeerd, is geslaagd. Op 22 en 23 april maakte de New Horizons, die op dat moment 7,01 miljard km van de aarde verwijderd was, da’s 6,5 lichturen reistijd, foto’s van deze twee sterren en tegelijk werden de sterren dankzij een wereldwijde campagne ook vanaf aarde gefotografeerd. De twee sterren staan dichtbij de aarde en bij deze actie ging het er om dat van de twee sterren de parallax gemeten werd.

Credits: Pete Marenfeld, NSF’s National Optical-Infrared Astronomy Research Laboratory.

Normaal gesproken doe je dat van nabije sterren door een foto te maken en dan een half jaar later weer – de positie van de aarde aan de andere kant van de zon zorgt dan voor een parallax van de ster, een kleine verschuiving ten opzichte van de achtergrondsterren. Bij die normale parallax is de basis twee keer de afstand aarde-zon, dus 300 miljoen km. Maar nu was ‘ie ruim zeven miljard km, een basis die 23 keer zo lang is (zie de afbeelding hierboven).

Sterrenkundige én Queen-gitarist Brian May met de OWL kijker, waarmee de stereogrammen bekeken kunnen worden. Credit: Brian May.

Proxima Centauri staat met z’n 2 á 3 planeten op een afstand van 4,24 lichtjaar van de aarde en Wolf 359 staat op 7,86 lichtjaar afstand. De eerste is vanaf het zuidelijk halfrond zichtbaar de tweede vanaf het noordelijk halfrond – daarom was bij ons de campagne op 22 en 23 gericht op het fotograferen van Wolfe 359. Van de nieuwe foto’s heeft Brian May stereoparen gemaakt die op verschillende manieren bekeken kunnen worden, zoals met de OWL kijker 9zie afbeelding hierboven). Hieronder een animatie waarop je Wolfe 359 ziet, gezien vanaf de aarde en vanuit de New Horizons. Het verspringen van de positie van de ster komt door z’n parallax-beweging ten opzichte van de achtergrondsterren.

Credit: NASA/SWRI/Johns Hopkins University.

De parallax-methode is een belangrijke methode in het kader van de afstandsbepaling tot nabije sterren en het is een onderdeel van de kosmische afstandsladder, die gehanteerd wordt om onder andere de expansiesnelheid van het heelal te bepalen. Bovengenoemde afstanden van Proxima Centauri en Wolfe 359 zijn nog gemaakt op basis van de normale parallax met de aardbaan als basis. Ik heb eerlijk gezegd nog geen  actuele afstandsbepalingen gezien op basis van deze waarnemingen met New Horizons. Mocht ik iets voorbij zien komen dan zijn jullie de eersten die ’t van mij horen. Bron: NASA.

Spektr-RG voltooit in half jaar zijn eerste all-sky survey

Geplaatst op door Angele van Oosterom
Beantwoorden

De ART-XC ruimtelescoop van het Spektr-RG observatorium heeft zijn allereerste all-sky onderzoek in harde röntgenstraling voltooid. De missie Spektr-RG is een gezamenlijk project van Roscosmos en de Duitse ruimtevaartorganisatie DLR (Deutsche Luft- und Raumfahrtgesellschaft) in het kader van het Federal Space Program of Russia in opdracht van de Russische Academie van Wetenschappen. Spektr-RG werd ontwikkeld door NPO Lavochkin, en gelanceerd vanaf het Baikonoer Cosmodroom in Kazachstan op 13 juli 2019. In de verklaring van Mikhail Pavlinsky, directeur van het ruimtevaartinstituut van de Russische Academie van Wetenschappen en projectleider van Spektr-RG werd verder vermeld dat de gehele scan van het hemelgewelf een half jaar in beslag nam zoals men reeds verwacht had. Lees verder →