Fosfor in vaste vorm ontdekt op komeet 67P/Churyumov–Gerasimenko – dat maakt ’t CHNOPS rijtje compleet!

Met COSIMA ingevangen stofdeeltjes van komeet 67P. Credits: ESA/Rosetta/MPS for COSIMA Team MPS/CSNSM/UNIBW/TUORLA/IWF/IAS/ESA/BUW/MPE/LPC2E/LCM/FMI/UTU/LISA/UOFC/vH&S

Gebruikmakend van de COmetary Secondary Ion Mass Analyser (COSIMA), die zich aan boord van de Europese ruimteverkenner Rosetta bevond, hebben onderzoekers van de Universiteit van Turku (Finland) ontdekt dat op de komeet 67P/Churyumov–Gerasimenko fosfor in vast vorm voorkomt. Tussen september 2014 en september 2016 vloog Rosetta op korte afstand in een baan om de komeet, die kortweg komeet 67P heet, en met COSIMA werden toen vanaf een afstand van slechts enkele kilometers tot de komeetkern deeltjes ingevangen. Dat gebeurde met drie platen van een centimeter diameter, waarop deeltjes van de komeet insloegen en die daarna met een massa spectrometer werden geanalyseerd. Daaruit kwam naar voren dat 67P fosfor bevat.

De relatieve doorsneden van de atomen CHNOPS. Credit: Silver Spoon Sokpop -Wikipedia.

Eerder werden ook al koolstof (C), waterstof (H), stikstof (N), zuurstof (O) en zwavel (S) bij 67P gedetecteerd en dat maakt het zogeheten CHNOPS rijtje compleet, nu dus met fosfor (P) erbij. Dat zijn de essentiële elementen voor het ontstaan van leven. En dat maakt het zeer aannemelijk dat kometen de ingrediënten op aarde hebben gebracht waarmee het leven hier op aarde kon ontstaan. Naast fosfor vond men met COSIMA nog een ander element bij 67P, namelijk fluor (F), deel uitmakend van CF+ ionen in het stof van de coma van de komeet. Hier het vakartikel over de ontdekking van fosfor en fluor in komeet 67P, verschenen in Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Bron: Phys.org.

Video; grootste zonneuitbarsting sinds drie jaar gedetecteerd

Gisteren, de 29ste november om 5;11 NL’se tijd, ontdekten satellieten in een baan om de aarde de grootste zonnevlam in meer dan 3 jaar. NASA’s Solar Dynamics Observatory categoriseerde de uitbarsting als een M4,4 (medium). De röntgen- en UV-straling van de vlam ioniseerden de bovenste delen van de aardse atmosfeer en veroorzaakten een kortegolf-blackout boven de Zuid-Atlantische Oceaan. Radio-operatoren en boten hebben mogelijk vreemde propagatie-effecten opgemerkt bij frequenties onder 20 MHz, waarbij sommige transmissies onder 10 MHz volledig wegvielen. De zonnevlam was groter dan het leek, de explosiehaard bevond zich net achter de zuidoostelijke deel van de zon. Ten gevolge hiervan werd de uitbarsting deels overschaduwd door de zon zelf. Mogelijk was het een X-klasse uitbarsting, een grote vlam die werelomspannende radioblackouts kan veroorzaken. Zie blackoutmap op Spaceweather.com.
Lees verder

Zonder donkere materie zou zwaartekracht aantrekkend én afstotend moeten zijn

De ruimtelijke verdeling van meer dan vier miljoen sterrenstelsels, zoals gemeten door de Sloan Digital Sky Survey (SDSS). Credit: Sloan Digital Sky Survey Collaboration,

Wat nou als donkere materie helemaal niet bestaat? Wat nou als 85% van alle materie in het heelal niet bestaat uit donkere materie, maar alles bestaat uit gewone materie, materie van protonen, elektronen en neutronen, waar jij en ik en alle sterren uit zijn opgebouwd? Wat nou als die donkere materie toch niet bestaat, ondanks de vrachtlading aan indirecte bewijzen voor z’n bestaan, veelal observationele aanwijzingen, zoals de vlakke rotatiecurves van sterrenstelsel, de zwaartekrachtlenzen en de pieken in het powerspectrum van de kosmische microgolf-achtergrondstraling? Dán staat één ding als een paal boven water: dan kloppen de zwaartekrachtwetten van Newton en Einstein niet, die van Newton voor de situaties met zwakke zwaartekracht en die van Einstein voor situaties bij sterke zwaartekracht. Dan moet er een andere zwaartekrachtwet komen, die al die observationele aanwijzingen kan verklaren. En dan komen we meteen bij het recente werk van de twee kosmologen Kris Pardo (NASA’s Jet Propulsion Laboratory) en David Spergel (Princeton University), die hebben gekeken wat je voor theorie nodig hebt om een heelal zonder donkere materie te verklaren. Zij keken naar de de verdeling van materie in het heelal zoals die er 380.000 jaar na de oerknal uitzag, zoals te zien aan de straling van de kosmische microgolf-achtergrondstraling (Engels: CMB), zoals gemeten door de Europese Planck satelliet, en zoals die verdeling er nu uitziet, 13,8 miljard jaar later. Op basis van die verdeling vroeger en nu komen ze met een wiskundige functie hoe zwaartekracht zónder de aanwezigheid van donkere materie in z’n werk moet zijn gegaan om van de vroegere verdeling bij de huidige verdeling uit te komen.

Voorstelling van grootschalige baryonische accoustische oscillaties in het vroege heelal. De aangegeven lengte is 500 miljoen lichtjaar. Credit: LBNL

Wat blijkt: de functie slingert heen en weer tussen positieve en negatieve waarden, bij sommige lengteschalen werkt de zwaartekracht negatief en bij andere lengteschalen positief – men leze hier hun berekeningen. Dat zou dan verklaren waarom de grootschalige zogeheten baryonische accoustische oscillaties (BAO’s), die vooral bij schalen van pakweg 500 miljoen lichtjaar lengte actief zijn, langzaam webebben en de kleinere sterrenstelsels van pakweg een paar honderdduizend lichtjaar tevoorschijn komen. Maar ja, dat is toch tamelijk absurd, supervreemd zoals Pardo het noemt. Sterrenkundigen zijn echter wel gewend om supervreemde theorieën te bedenken en inderdaad heeft een ander tweetal kosmologen, Constantinos Skordis en Tom Zlosnik (Tsjechische Academie van Wetenschappen) de handschoen opgepakt en zijn zij gekomen met zo’n zwaartekracht – we hadden het er eerder ook al over. Om dat voor elkaar te krijgen voegen ze aan Einstein’s veldvergelijking van de zwaartekracht uit 1915 een extra term toe, een zogeheten scalar veld van energie.

Einstein’s veldvergelijking, basis van de Algemene Relativiteitstheorie uit 1915. De term Lambda (Λ) is de kosmologische term en die werd er door Einstein pas in 1917 aan toegevoegd.

Bij grote schaalgroottes zou dat scalarveld zich als materie gedragen en zou het alleen in interactie met zichzelf zijn, zodat het donkere materie ‘nadoet’. Pardo heeft in een reactie die theorie erg interessant genoemd, maar wijst er wel op dat Skordis en Zlosnik het ene mysterieuze ding, donkere materie, vervangen door een ander mysterieus ding, het scalar energieveld. En ja, donkere materie is wat dat betreft toch een stuk simpeler, aldus Pardo. Bron: Science.

De zon heeft inderdaad een CNO-cyclus: z’n neutrino’s zijn waargenomen

De Borexino detector, die 2000 gevoelige sensoren bevat. Credit: Borexino Collaboration

Natuurkundigen hebben met behulp van de Borexino detector, die zich 1400 meter diep onder het San Grassogebergte in Midden-Italië bevindt, neutrino’s waargenomen die door de zon zijn geproduceerd door diens koolstof-stikstof cyclus, ook wel de CNO-cyclus genoemd. En daarmee is vast komen te staan dat de zon inderdaad een CNO-cyclus heeft, iets dat wel werd vermoed, maar tot nu toe niet kon worden bevestigd. Neutrino’s afkomstig van de zon zijn al in de jaren zestig gedetecteerd, maar die zijn van een andere cyclus die zich in de zon afspeelt, de proton-protoncyclus (PP-cyclus). Die laatste is de voornaamste energiebron van de zon, waarbij in verschillende stappen vier waterstofkernen (protonen) worden omgezet in een helium-4-kern (alfadeeltje). 99% van de energie die de zon produceert komt tot stand via het PP-cyclus. Bij de koolstof-stikstofcyclus worden ook vier protonen in een heliumkern omgezet, maar hierbij komen ook koolstof C), stikstof (N) en zuurstof (O) aan te pas en soms ook fluor (F) – hieronder een voorstelling van de CNO-cyclus (die in de jaren dertig van de vorige eeuw werd bedacht door de natuurkundigen Bethe en Weizsäcker).

Credit: Borb/Wikipedia.

Slechts 1% van de energie van de zon komt dus door de CNO-cyclus en daarmee ook 1% van de neutrino’s die de zon produceert. Eigenlijk is de CNO-cyclus meer iets van grotere en hetere sterren. Er is nog een derde manier om van waterstof helium te krijgen en wel via het triple-alpha proces, maar dat komt helemaal niet voor in de zon. Hieronder zie je een grafiek waarin de energieproductie van de drie cyli en de temperatuur waarbij ze optreden te zien is, op de horizontale lijn is de situatie van de zon weergegeven.

Drie cycli van energieproductie in sterren. Credit: RJ Hall

Neutrinos’waarnemen is heel lastig, want deze superlichte elementaire deeltjes reageren niet op de elektromagnetische en sterke wisselwerking. De zwaartekracht is van zichzelf te zwak om neutrino’s te beïnvloeden, dus blijft de zwakke wisselwerking over. En zo heeft men met de Borexino detector die neutrino’s van de CNO-cyclus gedetecteerd. Per seconde vliegen er door iedere vierkante centimeter op aarde 700 miljoen CNO-neutrino’s, zelfs dwars door de aarde heen zonder er iets van te merken. Maar van die 700 miljoen per cm² per seconde zijn er altijd wel een paar die met de zuivere vloeistof in de Borexino detector reageren. Daarbij moest men wel de neutrino’s van de PP-cyclus (zo’n 70 miljard per cm²/s) weten te onderscheiden van de neutrino’s van de CNO-cyclus én van storende neutrino’s die door de aarde zelf worden geproduceerd via zeldzaam radioactief verval, maar dat is de onderzoekers gelukt. Hier het vakartikel over de detectie van de neutrino’s van de CNO-cyclus van de zon, verschenen in Nature. Bron: Universiteit van Maintz.

Innovatie in nucleaire brandstoftechnologie kan Marsreis aanzienlijk verkorten

In drie maanden naar Mars? Als het aan het Amerikaanse Ultra Safe Nuclear Corporation Technologies ligt moet dit in de nabije toekomst gerealiseerd kunnen worden. In opdracht van NASA ontwikkelt USNC-Tech, met als thuisbasis Seattle (WA) een baanbrekende innovatieve nucleaire brandstoftechnologie en motorsysteem waarmee de 40 miljoen kilometers naar de rode planeet veel sneller afgelegd zouden kunnen worden. Verder is het motorsysteem volgens het bedrijf ook veiliger, en efficiënter dan oudere NTP-systemen.*  Dr.Michael Eades, hoofdingenieur bij USNC-Tech, stelde: “Onze motor maximaliseert het gebruik van beproefde technologie, elimineert conceptfouten van eerdere NTP-systemen, en heeft een specifieke impuls die meer dan twee keer zo hoog is als die van chemische systemen.” Eades, noemt het “een cruciale stap voorwaarts in het bereiken van uitbreidbaarheid van NTP-systemen voor deep-space-missies”. Maar wat het USNC-Tech systeem met name doet onderscheiden van andere nucleaire systemen, is het gebruik van volledig keramische micro-ingekapselde (FCM) brandstof voor de kernreactor. De bijzondere brandstof die is ontworpen voor dit systeem bevat hoogwaardig laagverrijkt uranium waarvan het bedrijf stelt dat deze robuuster is dan conventionele nucleaire brandstoffen en kan werken bij hogere temperaturen. Hoewel het concept is gemaakt voor NASA, stelt het bedrijf dat het nucleaire systeem ook door commerciële partijen kan worden gebruikt om toeristen, in praktisch de helft van de reistijd, naar andere planeten in het zonnestelsel te brengen. USNC-Tech heeft onlangs het concept en de details aan NASA geleverd, en NASA meent dat het de markt zou kunnen overnemen nu de huidige chemische raketten hun limiet bereiken. Lees verder

Volg woensdag 2 december 17.00 uur de presentatie van Claudio Maccone over FOCAL

Komende woensdag 2 december zal de Italiaanse natuurkundige Claudio Maccone vanaf 17.00 uur een presentatie geven over FOCAL, hetgeen online door iedereen die dat wil te volgen zal zijn en wel hier (via Zoom). FOCAL staat voor de Fast Outgoing Cyclopean Astronomical Lens en het heeft alles te maken met een toekomstige missie die bedoeld is om een ruimtevaartuig te krijgen in de zwaartekrachtlens van onze eigen zon. Hieronder nog even in kort bestek wat het precies inhoudt, die FOCAL missie richting ‘Solar Gravity Lens’, waarvan Maccone één van de initiatiefnemers is.

Om details op ver verwijderde exoplaneten zeer minitieus in beeld te krijgen zou je een telescoop kunnen bouwen die de zon als lens gebruikt! Jawel, het staat er echt: de zon als lens. Zoals we bij zwaartekrachtslenzen zien kunnen objecten met massa de hun omringende ruimte krommen en dat zorgt er vervolgens voor dat licht van erachter liggende objecten afbuigt. Niet alleen sterrenstelsels en clusters van sterrenstelsels werken als zwaartekrachtslens, ook onze eigen zon werkt als zo’n lens, zelfs de aarde kan als lens werken. In 1919 nam Arthur Eddington al waar dat de zon de ruimte in haar nabijheid kromt, hetgeen Eddington tijdens een zonsverduistering door sterren in de buurt van de zon kon zien en waarmee hij de Relativiteitstheorie van Einstein kon bewijzen.

Het was Einstein zelf die al in 1936 berekende dat de zon als een zwaartekrachtslens kan werken en dat diens brandpuntsafstand begint op een afstand van 542 Astronomische Eenheden, 542 keer de afstand aarde-zon (149 miljoen km), dat is 0,0085 lichtjaar van ons vandaan. Als je dáár op die afstand van de zon, 18 keer verder weg dan Neptunus van de zon staat, een ruimtevaartuig zou hebben, en die zou naar de zon kijken precies op het moment dat daar recht achter een exoplaneet zoals Proxima b staat, dan zou die planeet in detail te zien zijn. Een 1 meter telescoop op die plek, zou foto’s kunnen maken van planeten tot een afstand van 30 parsec, bijna 100 lichtjaar, en details op het oppervlak van de planeet tot 10 km (!) of zelfs beter zouden dan mogelijk zijn! De ESA heeft het plan geopperd om zo’n telescoop de ruimte in te sturen, de zogeheten FOCAL missie (zie afbeelding bovenaan). Die zou op een afstand van minstens 550 AE van de zon komen te opereren, waarbij ‘ie volgens berekeningen van Maccone bij een golflengte van 203 GHz versterking van het signaal kan waarnemen van maar liefst 1,3 x 10^15, hetgeen die details op de planeet zichtbaar moet maken.

Vlieg met Dawn mee over de witte vlekken van krater Occator op Ceres

Enkele weken geleden kwam de NASA met een nieuwe video, waarin je wordt meegenomen in een vlucht over Occator, de 92 km grote krater op de dwergplaneet Ceres. Occator is bekend vanwege z’n heldere witgekleurde kern, Cerealia Facula, zoals die 11 km grote witte vlek wordt genoemd. Eerder onderzoek met Dawn heeft laten zien dat die vlek bestaat uit minerale zouten, die door cryovulkanisme in vloeibare toestand naar het oppervlakte zijn gekomen. Centraal in Occator staat Cerealia Tholus, de 340 m hoge berg, die een basis van 3 km heeft.

De aarde staat 2000 lichtjaar dichter bij het superzware zwarte gat Sagittarius A* dan we dachten

Credit: NAOJ

Sterrenkundigen hebben ontdekt dat de aarde 7 km/s sneller dan ze eerst dachten om de kern van het Melkwegstelsel draait én dat de aarde 2000 lichtjaar dichterbij Sagittarius A* staat dan ze eerst dachten, da’s het superzware zwarte gat in het centrum van het Melkwegstelsel. Om tot die nieuwe waarden te komen hebben ze meer dan 15 jaar waarnemingen gedaan, o.a. in het kader van het Japanse radiosterrenkunde-project VERA. Bij dat project, waarvan de naam staat voor VLBI Exploration of Radio Astrometry (en VLBI op haar beurt betekent weer Very Long Baseline Interferometry) hebben ze vanaf het jaar 2000 snelheden en ruimtelijke structuren in de Melkweg driedimensionaal gemeten. Door met de techniek der interferometrie 224 objecten in de verschillende spiraalarmen van de Melkweg te bestuderen (welke te zien zijn in de afbeelding hierboven, GC daarin is ‘galactic center’) kon men meer te weten komen over de ruimtelijke opbouw van de Melkweg. En daaruit blijkt dat de afstand van het zonnestelsel tot het centrum van de Melkweg (waar Sgr A* zich bevindt) 25.800 lichtjaar is en niet 27.700 lichtjaar, zoals tot nu toe werd aangenomen en officieel werd aanvaard door de International Astronomical Union (IAU) in 1985. En zoals gezegd draaien we ook sneller om het centrum van de Melkweg dan eerst gedacht: onze snelheid is 227 km/s in plaats van 220 km/s. Mmmm… 2000 lichtjaar dichterbij een zwart gat dat 4,3 miljoen keer zo zwaar als de zon is, moeten we ons daar zorgen over maken? Nee allerminst, die afstand is veilig genoeg voor de aarde! Hier (zit achter een paywall, snif snif. Hier is ‘ie gratis) het vakartikel over de ‘The First VERA Astrometry Catalog’, verschenen in Publications of the Astronomical Society of Japan (2020). Bron: Phys.org.

De grote conjunctie van Jupiter en Saturnus 2020; hun dichtste nadering sinds 800 jaar

Jupiter en Saturnus zullen op de avond van de 21ste december a.s. als een ogenschijnlijke ‘dubbelplaneet’ aan de nachtelijke hemel van de aarde verschijnen. Astronomen moeten wel zo een 800 jaar teruggaan voor een dergelijke zeldzame situatie. Met het blote oog zullen de twee gasreuzen a.h.w. lijken samen te smelten, het astronomisch fenomeen ‘conjunctie’ (samenvoeging) doet zich voor. De aanstaande conjunctie van Jupiter en Saturnus is zeer uitzonderlijk, ze staan de 21ste december op 0,1 graden van elkaar, wat heel nabij is en verder zal de conjunctie ook goed te zien zijn. Op 16 juli 1623 stonden de planeten ook heel dicht bij elkaar, maar toen was de grote conjunctie minder goed waarneembaar. Een dergelijk uitzonderlijke situatie tussen de twee gasreuzen deed zich nog verder in het verleden voor. Astronoom Patrick Hartigan, Rice University (Texas, VS) stelt: “Hoewel uitlijningen tussen deze twee planeten al tamelijk zeldzaam zijn, zo eens in de 20 jaar, is deze conjunctie uitzonderlijk vanwege hoe dicht de planeten bij elkaar zullen lijken te staan. Je zou helemaal terug moeten gaan tot net voor zonsopgang op 4 maart 1226, om een betere uitlijning te zien tussen deze objecten die zichtbaar zijn aan de nachtelijke hemel.”

Lees verder

Hubble kan verklaren waarom sterrenstelsel NGC 1052-DF4 geen donkere materie heeft

NGC 1052-DF4 en NGC 1052-DF2 staan op deze foto, maar zijn amper te zien omdat ze zo lichtzwak zijn. Credit: ESA/Hubble, NASA, Digitized Sky Survey 2
Acknowledgement: Davide de Martin

Het ultradiffuse lichtzwakke sterrenstelsel NGC 1052-DF4 heeft geen donkere materie, hetgeen vorig jaar werd geconstateerd na onderzoek door een team van sterrenkundigen onder leiding van Pieter van Dokkum met behulp van metingen aan de snelheid van bolhopen rondom dat stelsel. En da’s vreemd, want een sterrenstelsel zonder donkere materie verwacht je niet – pakweg 80% van alle materie in het heelal bestaat uit donkere materie, de rest is gewone materie. Maar NGC 1052-DF4 en buurtgenoot NGC 1052-DF2 dus niet, die hebben geen donkere materie. Waarom is dat? Mireia Montes (University of New South Wales in Australië) en haar team hebben met behulp van de Hubble ruimtetelescoop onderzoek gedaan naar NGC 1052-DF4 om hier achter te komen en ze denken de verklaring voor het gebrek aan donkere materie te hebben gevonden: door sterke interactie met het sterrenstelsel NGC 1035 zou er bij NGC 1052-DF4 sprake zijn van sterke getijdewerking en zou het stelsel aan het uiteenvallen zijn. En die ‘tidal disruption’ heeft er voor gezorgd dat het stelsel beroofd is van z’n donkere materie.

In het midden NGC 1052-DF4 en links NGC 1035 op een zeer lang belichte foto. Credit: M. Montes et al.

Door met Hubble met behulp van ‘deep optical imaging’ zowel naar het licht van NGC 1052-DF4 te kijken als naar de bolvormige sterrenhopen er omheen kon het team van Montes zien dat er sprake is van het uiteenvallen van het stelsel door de sterke getijdewerking met NGC 1035, een groter naburig sterrenstelsel. De getijdestromen van gas, die ze hebben waargenomen, wijzen daar ook op. Het lijkt erop dat de donkere materie als eerste de gevolgen ondervindt van de getijdewerking en dat pas later de sterren met gewone materie dat doen. Hier het vakartikel over het onderzoek met Hubble aan NGC 1052-DF4, verschenen in the Astrophysical Journal. Bron: Hubble.