Nog meer meren ontdekt onder de zuidpool van Mars

Credit: CC0 Public Domain

Ruim twee jaar geleden lieten radarbeelden al zien dat er onder de zuidpool van Mars kleine ondergrondse meren zijn. Dat deden ze destijds met het Mars Advanced Radar for Subsurface and Ionosphere Sounding instrument (MARSIS), onderdeel van ESA’s Mars Express, die om Mars draait. Italiaanse onderzoekers komen nu na bestudering van de gegevens van hetzelfde instrument met de ontdekking van een nieuw, groter meer onder de zuidpool. Het gaat om een meer van 30 bij 20 km, dat 1,5 km diep onder het ijs verscholen ligt en dat zout water bevat. Rondom dit grote meer liggen nog enkele kleinere ondergrondse meertjes, enkele kilometers groot. Het team dat onder leiding stond van Sebastian Emanuel Lauro (Roma Tre University) bekeek meer dan honderd radaropnames die tussen 2010 en 2019 gemaakt waren met de Mars Express, die in 2003 werd gelanceerd. Aan het oppervlak van de zuidpool van Mars is het -113 °C, maar hoe dieper je komt des te warmer het is en dat betekent dat de mogelijkheid bestaat dat die meren wellicht microbacterieel leven bevatten, al lijkt het erop dat de meren daar té zout voor zijn. In Nature Astronomy verscheen een artikel over de nieuwe vondst van de meren onder de zuidpool van Mars. Bron: Phys.org.

Het zonnestelsel blijkt naast het baanvlak van de planeten nóg een baanvlak te hebben!

Impressie van de twee baanvlakken van het zonnestelsel. Het bekende baanvlak, waarin ook de planeten zich bevinden, is de gele. Credit: NAOJ

We denken het zonnestelsel al aardig te kennen, maar desondanks komen er soms na onderzoek nog steeds verrassende dingen boven water. Zo kennen we al eeuwenlang het baanvlak waarin de planeten en planetoïden zich bevinden: het vlak waarin de acht planeten om de zon draaien, weergegeven door de schijnbare baan van de zon aan de hemel, de ecliptica. Wat blijkt nu: het zonnestelsel kent nog een tweede baanvlak! Onderzoek aan de aphelia van langperiodieke kometen – dat is het punt in hun baan het verste van de zon – laat namelijk zien dat er nog een tweede baanvlak is, de ‘lege ecliptica’ geheten. Al lang was bekend dat langperiodieke kometen qua baan de uitzondering waren op het baanvlak van de ecliptica en dat die kometen van alle kanten leken aan te komen. Nou dacht men lange tijd dat ook die kometen wel in het gareel zouden vallen van de ecliptica door de invloed van de grote gasreuzen, Jupiter en Saturnus. Maar dat blijkt dus niet het geval te zijn, tenminste niet voor alle langperiodieke kometen. Want de schaal waar we het hier over hebben is heel groot en dan doet ook de zwaartekracht van de Melkweg mee in de beïnvloeding.

De komeet Hyakutake, een voorbeeld van een lanperiodieke komeet. Credit; Michael Brown and Chris Fluke/Siding Spring Observatory

En dán blijkt uit onderzoek van Arika Higuchi (University of Occupational and Environmental Health in Japan) dat er naast de welbekende ecliptica nog een tweede baanvlak is, die genoemde lege ecliptica. Tussen de ecliptica en de schijf van de Melkweg zit een hoek (inclinatie) van 60°. Die blijkt er ook te zijn tussen de Melkweg en de lege ecliptica, ook 60°, maar dan in de tegenovergestelde richting (zie afbeelding bovenaan). Higuchi noemt het de lege ecliptica omdat het vooral een wiskundig benaming is en die ecliptica in eerste instantie leeg was (d.w.z. in de vroege periode van het zonnestelsel). Maar later is dat tweede baanvlak toch volgeraakt met komeetkernen. Onderzoek aan de gegevens van de kometen in NASA’s JPL Small Body Database laat zien dat de meeste kometen nu in de ‘gewone’ ecliptica óf in de lege ecliptica liggen. Toekomstig onderzoek met de Legacy Survey of Space and Time (LSST) moet uitwijzen of die tweede ecliptica echt bestaat of louter een wiskundige oplossing is. Hier het vakartikel over het tweede baanvlak van het zonnestelsel, verschenen in the Astronomical Journal. Bron: Phys.org.

Het hart van de Melkweg blijkt een onbekende populatie sterren te bevatten

Het hart van de melkweg, gefotografeerd met de infrarood-ruimtetelescoop Spitzer. Credit: NASA/JPL-Caltech/S. Solovy (Spitzer Science Center/Caltech)

Een internationaal team van sterrenkundigen heeft in het hart van het Melkwegstelsel een nieuwe, tot nu toe onbekende populatie van sterren ontdekt. Het gaat om sterren die ooit hebben behoord bij een bolvormige sterrenhoop of kern van een dwergstelsel, dat is ingevangen door de Melkweg. Precies in het midden van de melkweg bevindt zich Sagittarius A*, het superzware zwarte gat (ca. 4,3 miljoen zonsmassa zwaar), dat omgeven is door de zogeheten Nucleaire Ster Cluster (NSC). Binnen een straal van 26 lichtjaar van Sgr A* bevinden zich naar schatting maar liefst 20 miljoen sterren, dicht op elkaar gepakt. De NSC is voor optische telescopen praktisch onzichtbaar, omdat er tussen ons en het centrum (die 26.000 lichtjaar uit elkaar liggen) talloze donkere stofwolken liggen, die het zicht verhinderen. Maar door naar andere golflengten te kijken, zoals infrarood, kan men dat centrum wel goed bestuderen. Met speciale instrumenten verbonden aan de VLT in Chili keek het team, dat onder leiding stond van Anja Feldmeier-Krause (European Southern Observatory) en Nadine Neumayer (Max Planck Institute for Astronomy in Heidelberg), naar 700 sterren in de NSC. Die sterren werden bekeken op kleur, helderheid, beweging, snelheid en chemische samenstelling. Bij dat laatste gaat het met name om de ‘metaliciteit’ van de sterren, hun hoeveelheid zware elementen of metalen (voor sterrenkundigen is alles zwaarder dan helium al een metaal). Hoe ouder de sterren hoe minder metalen ze bevatten.

Simulatie van een bolvormige sterrenhoop die wordt ingevangen door het hart van de melkweg. Credit: Manuel Arca Sedda et al. (ARI/ZAH)/MPIA

Een ander team sterrenkundigen onder leiding van Tuan Do (University of California, Los Angeles) heeft vervolgens op basis van dat onderzoek aan die 700 sterren ontdekt dat er in de NSC een tot nu toe onbekende populatie van sterren voorkomt. Zo’n 7% van de sterren in de NSC blijkt afwijkende eigenschappen te hebben, zoals een lagere metaliciteit, hogere snelheid en een bewegingsrichting die iets afwijkt van de beweging waar de andere sterren heen gaan. De sterrenkundigen hebben simulaties op de computer uitgevoerd, waarbij ze een bolhoop – of het hart van een dwergstelsel – ten tonele voerden die ongeveer een miljoen zonsmassa zwaar was en die aanvankelijk op 160 lichtjaar afstand van de NSC stond. Dat moet ergens tussen drie en vijf mil;jard jaar geleden zijn gebotst met de kern van het Melkwegstelsel. En daar zijn de aangetroffen sterren in de NSC met afwijkende eigenschappen een overblijfsel van. Hieronder de drie publicaties die horen bij dit onderzoek.

  • Manuel Arca Sedda et al. On the origin of a rotating metal-poor stellar population in the Milky Way Nuclear Cluster. The Astrophysical Journal Letters (2020). Source / DOI
  • Tuan Do et al. Revealing the Formation of the Milky Way Nuclear Star Cluster via Chemo-Dynamical Modeling. The Astrophysical Journal Letters (2020) Source / DOI
  • Anja Feldmeier-Krause et al. Asymmetric spatial distribution of subsolar metallicity stars in the Milky Way nuclear star cluster. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 494, 396 (2020) Source / DOI

Bron: Max Planck Instituut.

Sterrenkundigen meten de totale hoeveelheid materie in het heelal

Net zoals bij ‘Goudlokje’ keek het UCR team naar de hoeveelheid clusters van sterrenstelsels en vergeleek die met numerieke simulaties om te kijken welke hoeveelheid precies goed was. Credit: UCR/Mohamed Abdullah

Een team van sterrenkundigen is erin geslaagd om de totale hoeveelheid materie in het heelal te meten. Daaruit komt naar voren dat de materie 31,5 ± 1,3% vormt van de totale hoeveelheid materie en energie in het heelal. Zou je die materie gelijk verdelen over de ruimte, dan zou de gemiddelde dichtheid zes waterstofatomen per m³ zijn. Let wel: die 31,5% is een combinatie van donkere materie en gewone materie – 80% van deze totale hoeveelheid materie bestaat uit donkere materie. De rest van het heelal, de overige 68,5% , wordt gevormd door donkere energie. Hieronder alles op een rijtje.

Credit: UCR/Mohamed Abdullah

Om de totale hoeveelheid materie te kunnen bepalen keek het team, dat onder leiding stond van Mohamed Abdullah (Universitet van Californië, Riverside), naar de hoeveelheid clusters van sterrenstelsels en hun massa. Daarbij maakte men gebruik van gegevens van clusters verzameld met de Sloan Digital Sky Survey (SDSS). Op de GalWCat19 catalogus van 1800 sterrenstelsels die men op basis van de SDSS wist te maken werd vervolgens een numerieke simulatie losgelaten om te komen tot een ‘goudlokje’ uitdaging: wat is de hoeveelheid clusters en massa in de clusters die ‘precies goed is’, precies zoals het sprookje van goudlokje, waarbij waarbij beertje Goudlokje alleen het bord pap wil die niet te warm en niet te koud is. Naast de totale hoeveelheid materie wist men met deze methode ook de homogeniteit van materie te meten, weergegeven met de σ8 parameter. Deze is volgens het team σ8=0,810, aardig in overeenstemming met de waarde die Planck enkele dagen geleden bekendmaakte, σ8=0,811. Net als met de Hubble constante is er over die σ8 parameter de laatste tijd onder sterrenkundigen veel discussie over de waarde ervan. Hier het vakartikel van Abdullah et al, verschenen in the Astrophysical Journal. Bron: UCR.

Alle seinen op groen voor blik op rode planeet Mars

Foto van Mars gemaakt vanuit Amsterdam. (c) Michèl Demeij Vermeulen (Volkssterrenwacht Amsterdam).

Op woensdagavond 14 oktober om 21.00 uur organiseert het Anton Pannekoek Instituut voor Sterrenkunde (Universiteit van Amsterdam) een virtuele kijkavond vanwege de oppositie van Mars. De rode planeet staat die dag precies tegenover de zon vanaf de aarde gezien. Daarbij staat de planeet ook nog eens hoog aan de hemel. De eerstvolgende perfecte waarneemkans vindt pas over dertig jaar plaats.

In principe is een oppositie van Mars niet heel bijzonder. Het fenomeen vindt namelijk om de 780 dagen plaats. De oppositie van 2020 verdient echter een eervolle vermelding, omdat alle drie de indicatoren die astronomen gebruiken op ‘groen’ staan. Op 14 oktober is Mars helder (magnitude -2,4), de schijnbare grootte is goed (22 boogseconden) en de hoogte aan de hemel is oké (43 graden). Volgens de website hemel.waarnemen.com zijn er pas in 2052 en 2099 weer ‘perfecte’ opposities.

Foto van Mars gemaakt door ruimtetelescoop Hubble bij de oppositie in 2016. Die oppositie was vanaf de aarde veel slechter te zien, omdat het midden in de zomer was en Mars niet hoog boven de horizon kwam. Hubble heeft daar geen last van. (c) NASA & ESA

Esther Hanko, coördinator van de publieksactiviteiten van het Anton Pannekoek Instituut voor Sterrenkunde (Universiteit van Amsterdam) tempert echter de verwachtingen, want Mars staat nog steeds op meer dan 60 miljoen kilometer van de aarde. “Met het blote oog is de planeet te zien als een oranjerode stip. Door een verrekijker is het een wat grotere vlek. En met een goede telescoop zoals wij die op het instituut hebben, kun je donkere en lichte gebieden zien en een witte poolkap. Maar zo mooi en zo duidelijk als de foto’s gemaakt door Marssondes of door de Hubble Ruimtetelescoop wordt het nooit.”

Mars beweegt in oktober mee met het sterrenbeeld Vissen. De planeet komt ‘s avonds in het oosten op, staat rond middernacht hoog in het zuiden en gaat in de vroege ochtend onder in het westen. De komende maanden komt Mars steeds iets vroeger op. Dat is fijn voor de waarnemers, maar doordat Mars van ons af beweegt, lijkt hij steeds kleiner.

De klassieke refractortelescoop in de koepel van het Anton Pannekoek Instituut (UvA). Een refractortelescoop is een telescoop met lenzen en dus niet met spiegels. De astronoom kijkt direct door de lenzen naar planeten of sterren. (c) Anton Pannekoek Instituut

Livestream op Youtube

Vanwege de coronabeperkingen heeft de Universiteit van Amsterdam besloten om de Mars-oppositie via een eigen livestream op Youtube te bekijken en te becommentariëren. Op woensdag 14 oktober om 21.00 uur geven drie promovendi commentaar bij de beelden die een telescoop van het observatorium van het Anton Pannekoek Instituut maakt. De jonge onderzoekers vertellen over onze naaste buur en beantwoorden publieksvragen over de rode planeet. Die vragen kunnen gesteld worden via de chatfunctie in Youtube. In het ‘voorprogramma’ staan Jupiter en Saturnus. Bij slecht weer worden eerder gemaakte opnamen getoond.

Start virtueel sterrenkijkseizoen

De livestream met Mars vormt bij het Anton Pannekoek Instituut de start van een virtueel sterrenkijkseizoen. Er zijn ook virtuele sterrenkijkavonden op 24 oktober (Nacht van de Nacht), 29 november, 14 december (meteorenzwerm Geminiden), 22 januari (extra vroeg, speciaal voor kinderen), 19 februari en 19 maart (Landelijke Sterrenkijkdagen). De website van het Anton Pannekoek Instituut toont tijden, bijzonderheden en wijzigingen. Bron: Astronomie.nl.

WASP-189b volgens CHEOPS één van de meest extreme exoplaneten in het heelal

Credit: ESA.

Acht maanden nadat de Europese ruimtetelescoop CHEOPS gestart is aan z’n onderzoek naar exoplaneten is het eerste wetenschappelijke resultaat verschenen, waarbij gebruik is gemaakt van de met CHEOPS verzamelde gegevens. Die heeft gekeken naar de exoplaneet WASP-189b, die draait om de ster HD 133112, één van de heetste sterren die we kennen met een planeetsysteem om zich heen (hij is 2200 °C heter dan de zon). WASP-189b en z’n ster staan 322 lichtjaar van ons vandaan in de richting van het sterrenbeeld Weegschaal (Libra). De planeet blijkt héél dicht bij de ster te staan: 7,5 miljoen km afstand tussen de twee – in slechts drie dagen draait de planeet daar omheen. WASP-189b is een gasreus, anderhalf keer zo groot als Jupiter. Niet voor niets dat zo’n planeet vlakbij z’n ster een hete Jupiter wordt genoemd. De planeet heeft een synchrone rotatie door de getijdewerking, d.w.z. dat één kant altijd naar de ster gericht is en één kant ervan af, net zoals we altijd tegen dezelfde kant van de maan kijken. Dat betekent dat het aan de sterverlichte kant van de planeet verschroeiend heet is, zo’n 3200 °C – ijzer smelt daar aan het oppervlak. Hieronder een infografiek van het systeem.

Credit: ESA.

De planeet kan niet direct waargenomen, daar is z’n afstand te groot voor. Hij is ontdekt en bestudeeerd met de transitiemethode: als de planeet gezien vanaf de aarde voor de ster langs schuift dan dimt ‘ie een klein beetje het sterlicht en dat is als een dipje in de lichtcurve te zien (zie afbeelding bovenaan). De planeet is zo heet dat het zelfs opvalt als ‘ie achter de ster verdwijnt en dat ook leidt tot een lichte daling in de lichtcurve van de ster, iets dat ze een occulatie noemen. De ster HD 133112 blijkt heel snel rond te draaien en dat zorgt ervoor dat ‘ie niet bolvormig is, maar ellipsoïdaal: hij is afgeplat aan de polen, breed bij de evenaar. Hier het vakartikel over de studie van CHEOPS aan WASP-189b, dat vandaag verschijnt in Astronomy & Astrophysics. Bron: Eurekalert.

Zwaartekracht zorgt voor de homogeniteit van het heelal – inflatie is niet nodig

De homogeniteit van het heelal is onder andere te herleiden uit waarnemingen aan de komsische microgolf-achtergrondstraling, zoals gedaan door WMAP. Credit: NASA / WMAP Science Team

Het heelal is homogeen en isotroop, dat wil zeggen dat het er naar alle kanten toe precies hetzelfde uitziet – zie daar het kosmologisch principe. Nou werd lange tijd gedacht dat zo’n homogeen heelal alleen kan als er in het allereerste begin van het heelal een korte exponentiële groei van het heelal is, de inflatieperiode. Door die exponentiële groei worden alle initiële rimpelingen in korte tijd gladgestreken en hou je een homogeen heelal over. Maar onlangs heeft David Fajman (Universiteit van Wenen) de zwaartekracht conform de veldvergelijkingen uit de Algemene Relativiteitstheorie nog eens goed bestudeerd en hij komt tot de conclusie dat je die inflatie helemaal niet nodig hebt. In een in Physical Review Letters gepubliceerd artikel laat hij zien dat er geen modificaties van Einstein’s vergelijkingen nodig zijn om te komen tot de waargenomen homogeniteit van het heelal, welke enkele maanden terug nog homogener blijkt te zijn dan eerder gedacht. Inflatie is in zijn berekeningen niet nodig om te komen tot die homogeniteit, de zwaartekracht van Einstein volstaat. Dit geldt overigens niet voor alle modellen van het heelal, zoals Fajman laat weten. Bron: Universiteit van Wenen.

Jawel daar zijn ze, de definitieve Planck-resultaten

Credit: ESA/Planck Collaboration

Met de Europese Planck satelliet werd tussen 2009 en 2013 in negen verschillende banden van frekwentie tussen 30 en 857 GHz de kosmische microgolf-achtergrondstraling (Engels: CMB) nauwkeurig gemeten, het restant van de hete straling, die zich 380.000 jaar na de oerknal (al weer zo’n 13,8 miljard jaar geleden) loskoppelde van de atoomkernen en die toen vrij ging bewegen door het heelal. Ik heb vaker resultaten laten zien van die meting, maar onlangs werden in het vaktijdschrift Astronomy & Astrophysics de definitieve wetenschappelijke artikelen gepubliceerd met alle behaalde resultaten van het onderzoek van Planck aan de CMB. Hieronder een overzicht van al die artikelen, vrij te downloaden in verschillende formats. Even in een notendop twee van de belangrijkste kosmologische parameters op een rijtje, gemeten door Planck: De Hubble constante in het huidige heelal H0=67,4 ±0,5 km/s/Mpc en σ8=0,811 ± 0,006, beiden brandpunt van een flinke discussie. Het heet ‘resultaten 2018’. Dat we ze nu pas zien anno 2020 komt omdat het veel tijd koste de artikelen door de peer review te krijgen. Maar ‘t is allemaal gelukt en daarom nu deze speciale publicatie van A&A. Veel leesplezier met de artikelen!

Bron: A&A.

Mogelijk is voor het eerst een exoplaneet ontdekt… in een ander sterrenstelsel, M51

Waarnemingen aan het binaire systeem M51-ULS-1 in M51. Credit: arXiv:2009.08987 [astro-ph.HE]

In ons eigen Melkwegstelsel zijn al heel veel exoplaneten ontdekt, de teller staat op dit moment op 4349 ontdekte én bevestigde exoplaneten. Dat andere sterrenstelsels ook planeten hebben staat vast, alleen zijn die niet ontdekt omdat ze zo ver weg staan. Maar nu lijkt een team van Duitse en Chinese sterrenkundigen erin geslaagd te zijn om aanwijzingen te vinden voor de allereerste detectie van een planeet in een ander sterrenstelsel [1]Afgezien dan van een waarneming aan een kandidaat-exoplaneet in M31 in 2009. Maar daar heb ik nooit meer iets van vernomen, dus dat zal wel vals alarm zijn geweest.. De kandidaat-exoplaneet heet M51-ULS-1b en hij is ontdekt in M51 (de Draaikolknevel), het bekende sterrenstelsel vlakbij de Grote Beer, dat 23 miljoen lichtjaar van ons vandaan staat. Dát men in staat was om M51-ULS-1b te vinden is te danken aan een combinatie van factoren. Zo is M51-ULS-1b deel van een jong en zwaar binair systeem, gelegen aan de rand van een stercluster, waarvan één component een neutronenster of zwart gat is en de andere component een ster. En die ster wordt verorberd door de neutronenster of zwart gat, op afstand gadegeslagen door M51-ULS-1b. Dat veroorzaakt weer dat energierijke röntgenstraling wordt uitgezonden. En daarin tenslotte heeft men een dip waargenomen die drie uur duurde. Die dip is veroorzaakt doordat gezien vanaf de aarde M51-ULS-1b voor de bron van de röntgenstraling voorbij schoof. Andere alternatieven voor de waargenomen daling in de lichtcurve van de röntgenstraling zijn onderzocht, zoals nog een andere ster in het systeem of een wolk stof die de dip veroorzaakte, maar die bleken allemaal door argumenten niet geldig. Hier het vakartikel over de waarnemingen aan M51-ULS-1b. Bron: Phys.org.

References[+]

References
1 Afgezien dan van een waarneming aan een kandidaat-exoplaneet in M31 in 2009. Maar daar heb ik nooit meer iets van vernomen, dus dat zal wel vals alarm zijn geweest.

Voor het eerst is het stralingsniveau op de maan gemeten en dat is hoog

De resultaten van de metingen van het stralingsniveau op de maan. Ter vergelijking zijn ook de niveau’s op Mars, in het ISS en op aarde weergegeven. Credit: LND Team (Zhang et al. Sci.Adv. 6. 2020).

Een team van Duitse en Chinese wetenschappers heeft voor het eerst het stralingsniveau op de maan gemeten. De Apollo-astronauten hadden weliswaar ook stralingsmeters bij zich – de zogeheten dosimeters – maar die waren erg eenvoudig en leverde slechts grove schattingen op. De onderzoekers maakten gebruik van de “Lunar Lander Neutron and Dosimetry” (LND), een instrument dat door hen was ontwikkeld en dat zich aan boord bevindt van de Chinese maanlander Chang’e-4, die op 3 januari 2019 op de achterzijde van de maan landde.

De Chang’e-4 maanlander, gefotografeerd door de  Yutu-2 rover. De LND is links achter de antenne. © CNSA/CLEP

Met de LND was men in staat heel nauwkeurige metingen te doen aan het stralingsniveau (van de zonnewind, zonnevlammen en kosmische straling) en daarmee de ‘equivalente dosis’ te bepalen. Die blijkt erg hoog te zijn: bijna 60 microsieverts per uur (zie de grafiek bovenaan). Dat is erg hoog. Iemand die een vlucht met het vliegtuig van Frankfurt naar New York neemt krijgt een dosis die 5 tot 10 keer lager is en op de grond is de dosis zo’n 200 keer lager. Dat betekent dat astronauten die op de maan verblijven en die daar veel langer zullen zijn dan de duur van een vlucht van Frankfurt naar New York goed beschermd moeten worden tegen de straling. Dat kan bijvoorbeeld door ze te laten verblijven in ruimtes met een dikke laag maangrond daarboven op. Krijgen ze die bescherming niet dan hebben ze een verhoogd risico op kanker en andere ziekten.

De LND. Credit: © Stefan Kolbe, Kiel University

Vandaag verschijnt dit vakartikel over het onderzoek aan de straling op de maan in Science Advances. Bron: Eurekalert.