Maandelijks archief: november 2020

Eerste detectie van bruine dwerg met radiotelescoop

Geplaatst op door Arie Nouwen
3

Tekening van Elegast. De blauwe lussen verbeelden de magnetische veldlijnen. Geladen deeltjes die zich langs deze lijnen voortbewegen, zenden radiogolven uit, die LOFAR kan detecteren. Enkele van deze deeltjes bereiken uiteindelijk de polen en genereren aurora’s, vergelijkbaar met het noorderlicht op aarde. (c) ASTRON/Danielle Futselaar.

Astronomen bij ASTRON en de Universiteit Leiden hebben met de LOFAR-radiotelescoop een zwakke ster, zwaarder dan Jupiter, maar veel minder zwaar dan de zon ontdekt. Het is de eerste ontdekking van een bruine dwerg met behulp van radiotelescopen. De ontdekking van het object genaamd Elegast, opent een nieuw pad voor het gebruik van radiotelescopen, namelijk om zwakke objecten in de ruimte te ontdekken die nauwverwant zijn aan Jupiter-achtige exoplaneten.

Radiogolven uitgezonden door bruine dwergen dragen informatie bij zich over de sterkte van het magnetisch veld van deze objecten. Tot nu toe konden radio-observaties alleen sterke magnetische velden – circa honderd keer zo sterk als een gewone koelkastmagneet – meten. LOFAR’s lage frequentie-observaties maken de radiotelescoop gevoelig genoeg om magneetvelden met een sterkte van een enkele koelkastmagneet te detecteren, wat binnen het bereik ligt dat wordt verondersteld voor te komen op de koudste bruine dwergen en op grote exoplaneten.

“Magnetische velden controleren de atmosferische eigenschappen en stralingsomgeving om exoplaneten. Radio-observaties zijn onze beste hoop om deze te meten. Met deze ontdekking hebben we een belangrijke stap genomen in wat radioastronomie voor het onderzoek naar exoplaneten kan betekenen”, aldus Harish Vedantham, ASTRON-wetenschapper en de eerste auteur van de paper die vandaag in Astrophysical Journal Letters is verschenen (hier de gratis preprint).

De onderzoeksgroep maakte gebruik van een nieuwe detectiemethode om Elegast te vinden. Eerder richtten astronomen hun radiotelescopen op reeds gecatalogiseerde bruine dwergen, die elk waren gevonden door hun zwakke gloed in het infrarood spectrum. “Met LOFAR willen we neerdalen op de massa-ladder, helemaal naar beneden naar Jupiter-achtige planeten die te zwak gloeien om in bestaande infrarood-metingen te zijn gevonden. Dus besloten we om direct in onze eigen radio-observatiegegevens naar deze objecten te zoeken”, aldus Joe Callingham, Veni-postdoc aan de Sterrewacht Leiden (Universiteit Leiden) en co-auteur van de paper.

Objecten als Elegast (en exoplaneten) steken er tussenuit in gepolariseerde radiometingen, omdat het elektrisch veld van de radiogolven die ze uitzenden roteren in een karakteristiek circulair patroon terwijl het zich voortplant – een fenomeen genaamd circulaire polarisatie. “We zouden Elegast niet in onze standaard radiobeelden hebben gevonden tussen de menigte van miljoenen sterrenstelsels, maar Elegast sprong er meteen uit toen we circulair gepolariseerde beelden maakten”, stelt dr. Tim Shimwell, ASTRON-onderzoeker en projectonderzoeker van de LOFAR-survey die leidde tot de ontdekking van Elegast. De onderzoekers voerden vervolgens ter controle infraroodmetingen uit met de Gemini-telescoop en met NASA’s Infrared Telescope Facility, om te bevestigen dat Elegast inderdaad een koude bruine dwerg is.

Elegast is het eerste object van zijn soort dat direct door een radiotelescoop is geïdentificeerd. De onderzoeksgroep werkt nu aan vervolgmetingen aan Elegast, om het magnetisch veld ervan te meten en om die metingen te vergelijken met de bestaande theorieën. Ook pluizen ze LOFAR-data door om soortgelijke objecten als Elegast te identificeren.

“Ons uiteindelijke doel is om te begrijpen hoe magnetisme in exoplaneten werkt en op wat voor manier dit invloed heeft op hun vermogen om leven te ondersteunen. Omdat magnetische fenomenen op koude bruine dwergen zoals Elegast zo sterk lijken op wat we zien op planeten in zonnestelsels, verwachten we dat ons werk essentiële data op gaat leveren om theoretische modellen te testen die de magnetische velden van exoplaneten voorspellen”, aldus Vedantham. Bron: Astronomie.nl.

Hoe lang doet licht er over een waterstof molecuul te passeren?

Geplaatst op door Arie Nouwen
1
Een foton (gele pijl) veroorzaakt golven van elektronen als het door de ‘wolk’ van elektronen (grijs) gaat van het waterstof molecuul (rood zijn de twee protonen). Er ontstaat dan een interferentiepatroon, dat iets naar rechts is gebogen en daaruit kunnen ze afleiden hoe lang het foton er over doet om het molecuul te passeren. Credit: Sven Grundmann, Goethe University Frankfurt.

Onderzoekers van de Goethe Universiteit zijn er met de Deutsches Elektronen-Synchrotron (DESY), een deeltjesversneller bij Hamburg in Duitsland, in geslaagd om de duur te meten van de periode dat energierijk licht (röntgenstraling) nodig heeft om één enkel waterstof molecuul te passeren. Het gaat om het molecuul H2, bestaande uit twee protonen en elektronen. Als zo’n molecuul beschenen wordt door licht (fotonen) kunnen de elektronen door de toegenomen energie uit hun grondbaan schieten en dat kunnen ze meten. Dat deden ze eerder al met atomen met veel meer protonen en elektronen, maar het is nu voor het eerst dat ze dit doen met zoiets kleins als een waterstofmolecuul. De definitie van een seconde is ook gebaseerd op het beschieten van een atoom met licht en dan kijken hoe lang het duurt voor de elektronen in een hogere baan om de atoomkern terechtkomen:

“Een seconde is de duur van 9 192 631 770 perioden van de straling die correspondeert met de overgang tussen de twee hyperfijnenergieniveaus van de grondtoestand van een cesium-133-atoom in rust bij een temperatuur van 0 K“

Hier gaat het om een cesium-133 atoom, dat 55 protonen, 78 neutronen en 55 elektronen telt. H2 telt zoals gezegd slechts 2 protonen en 2 elektronen, geen neutronen. En het resultaat van de metingen bij DESY? Licht doet er welgeteld 247 zeptoseconde over om zo’n molecuul te passeren, om van de ene kant naar de andere kant te gaan, dat is 0,000000000000000000247 seconden (1 zeptoseconde is 10-²¹ seconden). En daarmee is dit de kortste tijdspanne die wetenschappers ooit hebben gemeten. Hier het vakartikel voor iedereen die ’t nog eens rustig na wil lezen, vorige maand verschenen in Science. Bron: Goethe Universiteit.

Upgrade Deep Space Station-43 verloopt voorspoedig; Voyager 2 stuurt bevestigingssignaal terug naar aarde na communicatietest

Geplaatst op door Angele van Oosterom
Beantwoorden

Sinds maart dit jaar ondergaat de enige radioantenne die kan communiceren met de Voyager 2, de Deep Space Station-43, te Canberra, Australië, grote herstelwerkzaamheden. De antenne is tot februari 2021 offline gehaald. De antenne is cruciaal voor contact met de Voyager 2, die zich op 18,5 miljard km van de aarde bevindt, en het is voor NASA’s missie-ingenieurs een spannende aangelegenheid. Recentelijk, na een half jaar werkzaamheden aan het DSS-43, volgde er in oktober j.l. een communicatietest, een set commando’s werd vanaf de DSS-43 naar de Voyager 2 verstuurd en ontvangen! NASA ingenieurs waren opgetogen toen Voyager 2 het bevestigingssignaal naar de aarde zond, teken dat het herstel van DSS-43 op de goede weg is. De Voyager missie wordt beheerd vanuit het Jet Propulsion lab, te Pasadena, Californië. Lees verder →

Rode dwergsterren zijn niet vriendelijk voor leven

Geplaatst op door Arie Nouwen
1

Impressie van een uitstoot van sterrenwind door een rode dwerg. Credit: Casey Reed/NASA.

De meeste van de ruim 4300 exoplaneten die ontdekt zijn draaien om rode dwergsterren, sterren van spectraalklasse M. Dat is niet zo gek, want dit type sterren vormt naar schatting 75% van alle sterren in het Melkwegstelsel. Zo’n 7,5% zijn gele dwergsterren van spectraaltype G, zoals onze zon. Rode dwergsterren zijn kleiner en koeler dan gele dwergsterren, dus willen planeten daar leefbaar zijn dan zullen ze dichterbij de ster moeten staan. Maar zijn rode dwergen ook ‘vriendelijk’ voor leven, bieden ze een omgeving die leven mogelijk maakt te ontstaan en evolueren? Van jonge rode dwergen was al langer bekend dat die niet levensvriendelijk zijn, door hun grillige karakter, waarbij ze sterke uitbarstingen van röntgen- en UV-straling kunnen meemaken, desastreus voor leven op een nabije exoplaneet. Maar rode dwergen kunnen héél oud worden, die kunnen in hun tempo van kernverbranding biljarden jaren oud worden – ter vergelijking: de zon is nu vijf miljard jaar oud en zal naar schatting zo’n tien miljard jaar oud worden.

De leefbare zone van drie spectraalklassen van sterren. Het sterretje geeft de sneeuwgrens aan, waar de temperatuur zodanig is dat water er bevriest. Credit: NASA.

Zouden rode dwergen op latere leeftijd het niet rustiger aan gaan doen, zodat leven op planeten daar, met een sterke magnetosfeer om z’n atmosfeer te beschermen, zich niet in zo’n rustiger fase zou kunnen ontwikkelen? Dat was het idee, maar dat lijkt toch niet aan de orde te zijn. Een team van sterrenkundigen heeft de bekende Ster van Barnard bestudeerd, een rode dwerg op slechts 6 lichtjaar afstand, die tussen de 10 en 12 miljard jaar oud is. Gezien de ouderdom zou je denken dat deze rode dwerg z’n jonge, grillige en actieve jaren achter de rug heeft. Maar Barnard’s ster blijkt nog steeds erg actief te zijn. Een kwart van de tijd vertoond ‘ie uitbarstingen van röntgen- en UV-straling. De activiteit is sterk genoeg om planeten die zich in de leefbare zone van de rode dwergster bevinden, dat is de zone waar de temperatuur hoog genoeg is om daar vloeibaar water te kunnen hebben, snel van hun atmosfeer te ontdoen. Op grond hiervan concluderen de onderzoekers dat ook rode dwergen in de latere fasen van hun leven niet vriendelijk zijn voor leven.

Artistieke impressie van Proxima b, bij de rode dwerg Proxima Centauri. Credit: ESO / M. Kornmesser.

De bekendste rode dwerg is overigens Proxima Centauri, na de zon de meest nabije ster tot de aarde. Daar draait in ieder geval één exoplaneet omheen (Proxima Centauri b, kortweg Proxima b), maar mogelijk draait er nog een tweede planeet omheen (yep, Proxima Centauri c of Proxima c). Weinig kans dus dat we daar leven zullen aantreffen. Hier het vakartikel over het onderzoek aan de ster van Barnard. Bron: Koberlein.

Deel van de ontbrekende baryonische materie zit in het kosmische web

Geplaatst op door Arie Nouwen
1

Credit: Pixabay/CC0 Public Domain

Een schamele vijf procent van alle massaenergie van het heelal bestaat uit gewone materie, materie waar jij en ik uit zijn opgebouwd, waar de sterren, planeten, gas- en stofwolken in het heelal uit bestaan, waar zelfs neutronensterren en zwarte gaten uit bestaan. De rest is donkere materie (27%) en donkere energie (68%). Maar een groot deel van die gewone materie, die ook wel baryonische materie wordt genoemd, is ook zoek: zo’n 40% van de baryonische materie zijn de sterrenkundigen kwijt. Dat wordt de ‘missing mass’ genoemd, de ontbrekende materie. Eind mei van dit jaar blogde ik al dat ze de ontbrekende baryonische materie gevonden hadden in het intergalactische medium, waar het zich vermoedelijk bevindt in langgerekte filamenten, die in stand worden gehouden door het kosmische web van… donkere materie. Dat ontdekten ze aan de hand van zes snelle radioflitsers, die met de Australian Square Kilometre Array Pathfinder (ASKAP) radiotelescoop waren ontdekt. En nu, een klein half jaartje later, komt een onderzoeksteam van het Institut d’Astrophysique Spatiale (CNRS/Université Paris-Saclay) tot dezelfde conclusie en daarmee tot een bevestiging: een deel van de ontbrekende baryonische materie zit in het kosmische web.

Simulatie van de röntgenstraling van hete baryonen in de filamenten van het kosmische web. Credit: Tanimura, Aghanim, CNRS/Univ. Paris-Saclay.

Ze kwamen er achter door twintig jaar oude (!) gegevens te bestuderen, die waren verzameld met de ‘ROSAT2 survey’, een onderzoek met de ROSAT röntgensatelliet aan maar liefst 15.000 kosmische filamenten. Het gaat om een statistische studie van die oude gegevens en daaruit kon men röntgenstraling van hete baryonen in de filamenten detecteren, dat eerder niet was gedetecteerd. Uit de studie komt naar voren dat het licht van naar schatting 40 tot 50% van de baryonen in de filamenten te zwak was om te worden gezien. Maar dat is nu dus gelukkig wel gelukt en daarmee is een deel van de ontbrekende materie terecht. Hier het vakartikel over de ontdekking/bevestiging, te verschijnen in Astronomy & Astrophysics. Bron: Phys.org.

Vreemde molecuul ontdekt in Titan’s atmosfeer, een mogelijke bouwsteen van leven

Geplaatst op door Arie Nouwen
2

De beste foto’s die we hebben van het oppervlak van Titan, gemaakt in infrarood met het Visual and Infrared Mapping Spectrometer instrument aan boord van NASA’s Cassini. Credits: NASA/JPL-Caltech/University of Nantes/University of Arizona.

Wetenschappers hebben in de atmosfeer van Titan, de grootste maan van Saturnus, een vreemd molecuul ontdekt, cyclopropenylidene (C3H2), ja ja dat is makkelijk te onthouden. Dit is een op koolstof gebaseerd molecuul dat mogelijk een bouwsteen is van leven. De ontdekking werd gedaan met de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) in het noorden van Chili en wel door een groep onderzoekers onder leiding van Conor Nixon en Alexander Thelen (NASA Goddard Space Flight Center). In het spectrum van het licht van Titan kwamen ze het signaal tegen van cyclopropenylidene, dat bestaat uit koolstof- en waterstofatomen. Het molecuul is in geen enkele andere atmosfeer in ons zonnestelsel waargenomen. Wel heeft men het eerder gedetecteerd in gas- en stofwolken van het interstellaire medium (ISM) in het Melkwegstelsel, zoals in de Tauruswolk, een grote, koude moleculaire wolk in het sterrenbeeld Stier (zie de afbeelding hieronder).

C3H2 in interstellaire gaswolken en in de atmosfeer van Titan. Credit: ESO/APEX/ Conor Nixon/NASA’s Goddard Space Flight Center

In Titan komt cyclopropenylidene voor in de bovenste delen van de atmosfeer. Het is een molecuul dat bekend staat als een ‘closed-loop molecule’, dat wil zeggen dat het de ‘ruggegraat van ringen’ (Engels: backbone rings) van DNA en RNA vormt, die op hun beurt weer de bouwstenen van leven vormen. Eerder werd ook al een ander closed-loop molecuul in de atmosfeer van Titan ontdekt, namelijk benzeen (C6H6). Er zijn daarmee dus twee moleculen ontdekt in de atmosfeer van Titan, die verband houden met DNA en RNA! De gegevens die met ALMA zijn verzameld zijn nog dubbel gecontrolleerd met de gegevens die Cassini heeft verzameld, het ruimtevaartuig dat maar liefst 127 scheervluchten langs Titan heeft gemaakt. Ook in de gegevens van de ‘mass spectrometer’ van Cassini kwam men (achteraf bekeken) een signaal tegen van een elektrisch geladen variant van C3H2.

Yep, there’s no place like Titan! Credit: Scott Woods

Aanvullend op dit nieuws is er nog ander vergelijkbaar nieuws over Titan, want een ander onderzoeksteam, dat onder leiding stond van Catherine Neish (University of Western Ontario) heeft gebruikmakend van gegevens van NASA’s Cassini missie ontdekt dat er in diverse inslagkraters op het oppervlak van Titan ook allerlei organische aterialen zijn ontdekt. Hier hun vakartikelen met alle bevindingen, verschenen in Astronomy & Astrophysics.

Impressie van Dragonfly. Credits: NASA/JHU-APL

De NASA heeft het plan om een missie naar Titan te sturen en daar te gaan zoeken naar aanwijzingen voor de aanwezigheid van leven, de Dragonfly missie. De Dragonfly is een door het John Hopkins Applied Physics Laboratory (APL) ontworpen zelfstandig vliegende nucleaire quadcopter-drone die onderzoek zal verrichten op Titan. In 2034 moet de Dragonfly op Titan landen. NASA heeft om diverse redenen waaronder de budgetaire gevolgen van de coronacrisis echter verzocht om de doeldatum voor de lancering een jaar te verleggen. Dat zou betekenen dat de lancering in 2027 moet plaatshebben. Hieronder een video over Dragonfly.

Hier het vakartikel van Nixon et al over de ontdekking van het vreemde molecuul in de atmosfeer van Titan, vorige maand verschenen in the Astronomical Journal. Bron: NASA + Univ. Western Ontario.

Jawel, radioflitser FRB 200428 kwam van een magnetar in ons eigen Melkwegstelsel

Geplaatst op door Arie Nouwen
1
Impressie van een magnetar die op uitbarsten staat. Credit: McGill University Graphic Design Team

De snelle radioflitser (Engels: Fast Radioburst, FRB) FRB 200428, die op 28 april is waargenomen met de Canadese radiotelescoop CHIME (‘Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment’) blijkt inderdaad geproduceerd te zijn door een magnetar in ons eigen Melkwegstelsel. Ik zeg ‘inderdaad’, want het vermoeden bestond al langer en ik heb er op 5 mei al over geblogd. Maar nu is het allemaal officieel en er zijn maar liefst drie vakartikelen over verschenen, achteraan deze blog te bekijken.

De CHIME radiodetector. Credit: CHIME.

Nog even FRB 200428 in een notendop: op 27 april, een dag voor het verschijnen van de snelle radioflits, zagen de Fermi Gamma-ray Space Telescope en het Neil Gehrels Swift Observatory, beiden gamma-ruimtetelescopen van de NASA, een uitbarsting van gammastraling vanuit een bron in het sterrenbeeld Vosje (Latijn: Vulpecula). Met NASA’s Neutron star Interior Composition Explorer (NICER), die zich aan boord van het ISS bevindt, zag men toen ook een uitbarsting van röntgenstraling.

Dertien uur later kwam er een nieuwe uitbarsting van röntgenstraling, die gedetecteerd werd met de Europese INTEGRAL satelliet, de Chinese Huiyan en de Russische Konus gamma-ray burst monitor, de laatste bevindt zich aan boord van NASA’s GGS-Wind satelliet. Die uitbarsting duurde maar een halve seconde, maar op hetzelfde moment werd ook een korte stoot radiostraling gedetecteerd en wel door de eerder genoemde CHIME als door de Survey for Transient Astronomical Radio Emission 2 (STARE2). Ter vergelijking: in die ene stoot van minder dan een seconde komt pakweg 100 miljoen keer zoveel energie vrij als wat de zon in dezelfde tijd uitstoot.

De door CHIME waargenomen uitbarsting van radiostraling van FRB 200428. Credit: Paul Scholz/CHIME.

Dé bron van de gamma-, röntgen- en radiostraling blijkt nu SGR 1935+2154 te zijn (SGR staat voor ‘soft gamma repeater’), vermoedelijk een magnetar, een snel ronddraaiende neutronenster met een zeer krachtig magnetisch veld. SGR 1935+2154 staat 30.000 lichtjaar van ons vandaan. Op 3 mei j.l. werd vervolgens nog een korte en sterk gepolariseerde radiouitbarsting waargenomen van SGR 1935+2154 met FAST, de 500 meter radiotelecoop in China, de grootste enkelvoudige radiotelescoop ter wereld.

FAST radiotelescoop credits; NAO / FAST

Daarmee is FRB 200428 de eerste snelle radioflitser die in ons eigen Melkwegstelsel is waargenomen. Snelle radioflitsen worden al sinds 2007 waargenomen, maar altijd kwamen ze van objecten van buiten de Melkweg. Vergeleken met die ‘extragalactische’ FRB’s was deze ‘eigen’ snelle radioflits overigens een kleintje.

De vraag die nu rijst is wat er precies voor gezorgd heeft dat de magnetar tot deze uitbarsting kwam. Wellicht dat SGR 1935+2154 een ‘flare’. meemaakte, een uitbarsting die bijvoorbeeld ontstaat door een beving in het interieur, en dat die flare in botsing kwam met gas in de omringende ruimte van de magnetar en dat er daardoor een schokgolf ontstond.

Vakartikelen

  • Bochenek et al., “A fast radio burst associated with a Galactic magnetar,” Nature 587 (2020), pp. 59-62 (abstract).
  • The CHIME/FRB paper is “A bright millisecond-duration radio burst from a Galactic magnetar,” Nature 587 (2020), pp. 54-58 (abstract).
  • The Lin paper is “No pulsed radio emission during a bursting phase of a Galactic magnetar,” Nature 587 (2020), pp. 63-65 (abstract).

Bron: Centauri Dreams.

Zwaartekracht uitgelegd, maar dan zonder snaren?

Geplaatst op door Arie Nouwen
4

Credit: CC0 Public Domain

Al tientallen jaren zijn natuurkundigen het erover eens dat de snaartheorie de ‘missing link’ is tussen Einsteins relativiteitstheorie, die de natuurwetten beschrijft die op de grootste schaal plaatsvinden, en quantummechanica, die de natuur beschrijft op de kleinste schaal. Maar een internationaal team geleid door Radboud-natuurkundigen heeft nu bewijs geleverd dat de snaartheorie niet de enige theorie hoeft te zijn die deze missing link kan vormen. De onderzoekers hebben aangetoond dat het mogelijk is om een quantumzwaartekrachttheorie te construeren die voldoet aan alle fundamentele natuurkundige wetten, zonder het gebruik van snaren. Ze beschreven hun bevindingen in een publicatie in Physical Review Letters afgelopen week.

Wanneer we de zwaartekracht aan het werk zien in ons universum, zoals de bewegingen van planeten of licht dat langs een zwart gat vliegt, lijkt alles volgens de wetten te gaan die Einstein beschreef in zijn algemene relativiteitstheorie. Aan de andere kant beschrijft de theorie van de quantummechanica de wetten die van toepassing zijn op de natuur in de kleinste schaal, die van atomen en subatomaire deeltjes.
Met deze twee theorieën kunnen we elk natuurkundig fenomeen om ons heen verklaren, maar toch spreken ze elkaar tegen. Tot op de dag van vandaag is het natuurkundigen nog niet gelukt de twee theorieën met elkaar te verenigen en zwaartekracht met één algemene theorie te verklaren op zowel de grootste als op de kleinste schaal.

Geen snaren nodig

In de jaren zeventig stelden natuurkundigen een nieuwe set van natuurkundige principes voor die dit probleem zou kunnen oplossen. Deze set is een uitbreiding van de wetten uit de relativiteitstheorie. Volgens deze zogenaamde ‘snaartheorie’ bestaat alles om ons heen niet uit puntdeeltjes, maar uit snaren: eendimensionale objecten die vibreren. Vanaf het moment dat deze theorie werd geïntroduceerd, is de snaartheorie het belangrijkste idee waarvan gedacht wordt dat het Einsteins algemene relativiteitstheorie koppelt aan de theorie van de quantumzwaartekracht.
Maar nieuw bewijs van theoretische natuurkundigen van de Radboud Universiteit laat nu zien dat de snaartheorie niet de enige manier is waarop deze koppeling gemaakt kan worden. ‘We laten zien dat het nog steeds mogelijk is om zwaartekracht te verklaren met quantummechanica zonder dat we de wetten uit de snaartheorie gebruiken’, zegt theoretisch natuurkundige Frank Saueressig. ‘We demonstreren dat het idee dat alles bestaat uit puntdeeltjes nog steeds goed past binnen quantumzwaartekracht, zonder daarbij snaren te gebruiken. Dit idee van deeltjesfysica is bovendien ook al experimenteel aangetoond, bijvoorbeeld met de CERN-deeltjesversneller.’

Gezien in experimenten

‘Deze alternatieve theorie is aantrekkelijk voor wetenschappers om te gebruiken omdat het enorm ingewikkeld is om de snaartheorie aan praktische experimenten te koppelen. Ons idee maakt gebruik van natuurkundige principes die al experimenteel getest zijn. In andere woorden: niemand heeft ooit snaren waargenomen in experimenten, maar wetenschappers hebben zeker deeltjes gezien bij de LHC-experimenten bij CERN. Hierdoor kunnen we het gat tussen theoretische voorspellingen en experimenten gemakkelijker overbruggen.’

Maar één set van wetten

Nu de onderzoekers hebben gedemonstreerd dat ze met hun ideeën in staat zijn om oude problemen in de deeltjesfysica op te lossen, is het team op het moment aan het uitzoeken wat de nieuwe wetten impliceren op het niveau van zwarte gaten. Saueressig: ‘Er bestaat immers maar één set van natuurlijke wetten, en deze set zou gebruikt moeten kunnen worden voor allerlei soorten vragen, zoals wat er gebeurt wanneer we deeltjes laten botsen met enorm hoge energieën of wat er gebeurt als deeltjes in een zwart gat vallen. Het zou fantastisch zijn als we kunnen demonstreren dat er echt een link is tussen deze twee klaarblijkelijk losstaande vragen, waarmee we uiteindelijk de puzzel aan beide zijden kunnen oplossen.’ Bron: Radboud Universiteit.

Overschot XENON1T lijkt niet te komen van axionen van de zon

Geplaatst op door Arie Nouwen
1

Impressie van een rode reus, die axionen uitstraalt. Credit: Di Luzio et al.

Weten jullie het nog? Op 17 juni jongstleden was het wereldnieuws dat natuurkundigen met de XENON1T detector een onverklaarbaar signaal hadden waargenomen. XENON1T is een detector waarmee men probeert donkere materie direct te detecteren en het signaal dat men zag kwam wellicht van axionen van de zon, een hypothetisch elementair deeltje, een kandidaat donkere materiedeeltje. 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

De koppeling van axionen aan fotonen en electron een zou volgens XENON1T in de lichtblauwe band liggen. Maar de astronomische waarnemingen zeggen dat die koppeling in het rode gebied moet liggen. Credit: Di Luzio et al.

Maar wat blijkt nu: onderzoekers van Deutsches Elektronen-Synchrotron (DESY), University of Barcelona, Barry University en het Laboratori Nazionali di Frascati (INFN) hebben de gegevens van XENON1T bestudeerd en het blijkt dat axionen van de zon niet het signaal dat door XENON1T is waargenomen kunnen verklaren. De reden is simpel: de zon kan nooit zoveel axionen produceren. Zou de zon wel zoveel axionen kunnen produceren dan zouden zwaardere sterren dan de zon véél meer axionen moeten produceren, zoveel zelfs dat ze ware ‘axionen-vuurtorens’ zouden zijn. Ze zouden dan in korte tijd zoveel energie wegstralen dat het invloed zou hebben op hun levensloop, iets dat strijdig is met de waarnemingen aan zware sterren. Het zou bijvoorbeeld betekenen dat er veel minder sterren zouden zijn, die behoren tot de ‘horizontale tak’ van het Herzsprung-Russel diagram. Deze sterren zouden zelfs helemaal niet in bolhopen kunnen voorkomen als ze zoveel axionen produceren. Maar de waarnemingen laten veel van dergelijke sterren zien, óók in bolhopen. Er zijn nu twee mogelijkheden die het waargenomen signaal van XENON1T kunnen verklaren: het zou kunnen komen door een instrumentale fout óf er zou een nog onbekend fysisch fenomeen verantwoordelijk voor zijn. Hier het vakartikel over de berekeningen aan het XENON1T excess, te verschijnen in the Physical Review Letters. Bron: Phys.org.

Planetoïde 1998 VF31, een Trojaan van Mars, wellicht afkomstig van onze maan

Geplaatst op door Arie Nouwen
1

Credit: Armagh Observatory.


Een internationaal team van planeet deskundigen heeft ontdekt dat de planetoïde (101429) 1998 VF31 mogelijk afkomstig is van onze eigen maan. 1998 VF31 is een zogenaamde trojaan, een planetoïde in één van de Lagrangepunten van een planeet, in dit geval van Mars. Veel planeten hebben trojanen (ook de aarde heeft er eentje, hoewel die mogelijk ook slecjhts tijdelijk is) en 1998 VF31 bevindt zich in Lagrangepunt L5 van Mars. De Rode planeet heeft twee Lagrangepunten in z’n baan om de Zon zestig graden verderop (Lagrangepunt L4, 60° ten oosten van de Zon) en zestig graden terug (Lagrangepunt L5, 60° ten westen van de Zon – zie afbeelding bovenaan). 1998 VF31 zit in L5, dus hij beweegt achter Mars aan. In dat punt bevinden zich een handjevol met trojanen, maar het lijkt erop dat 1998 VF31 anders is dan de andere trojanen. De onderzoekers, die onder leiding stonden van Apostolos Christou van het Armagh Observatory and Planetarium (AOP) in Noord-Ierland, hebben met de X-Shooter spectrograaf vebonden aan ESO’s Very Large Telescope in Chili spectra gemaakt van de trojanen in L5 van Mars. Door het spectrum van planetoïden te bekijken is men in staat om meer te weten te komen over diens compositie. Op die manier kwam men er achter dat de compositie van 1998 VF31 heel anders is dan die van meteoroïden en planetoïden. Tot hun verrassing kwam men wel een match tegen, maar die was van een heel ander hemellichaam: onze eigen maan!

Het reflectie-spectrum van 1998 VF31 en dat van onze eigen maan. Credit: Armagh Observatory and Planetarium (AOP).

Men denkt daarom dat trojaan 1998 VF31 wellicht ooit tot onze maan heeft gehoord. In de beginfase van het zonnestelsel, toen de aarde en maan continu gebombardeerd werden met brokstukken uit de ruimte, zou 1998 VF31 wellicht als uitwerpsel van zo’n inslag in de ruimte zijn gekomen en in de baan van Mars terecht zijn gekomen. Er zijn nog twee andere opties hoe 1998 VF31 aan z’n afwijkende compositie kan zijn gekomen. Het zou kunnen dat ‘ie zijn maanachtige uiterlijk te danken heeft aan een langdurige blootstelling aan zonnestraling, een proces dat ‘space weathering’ wordt genoemd, maar dat lijkt minder waarschijnlijk. Wat ook kan is dat 1998 VF31 van Mars zelf afkomstig is, dat het een brokstuk is van een inslag op Mars. Dat zou dan gelijk verklaren waarom deze trojaan zoveel pyroxeen bevat, een mineraal dat veel in de korst van planeten wordt gevonden. 1998 VF31 bevat veel pyroxeen, terwijl de andere Mars trojanen in L5 olivijn bevatten. Hier het vakartikel over de waarnemingen aan 1998 VF31, verschenen in het tijdschrift Icarus. Bron: Phys.org.