De uitslag van de Astro-Top 25 van 2020

Daar is ‘ie dan, de uitslag van de Astro-top 25 van het jaar 2020. Vorig jaar was er een nieuwe nummer één, David Bowie’s Starman, het jaar daarvoor hadden we Johhny Warman met Martian Summer. Dit jaar hebben we een oude bekende op nummer één en het is weer David Bowie met… Space Oddity (die de eerste drie versies van de Astro-Top 25 ook op nummer één eindigde). Hieronder de volledige Astro-Top 25 van 2020, inclusief links naar YouTube. Alle inzenders, bedankt voor jullie inbreng in deze Astro-Top 25!

1David BowieSpace Oddity
2Johnny WarmanMartian Summer
3Pink FloydEclipse
4David BowieStarman
5R.E.M.Man on the Moon
6David Bowie Life On Mars
7Lost FrequenciesAre you with me
8Eiro NarethInterstellar Docking Scene Theme on guitar
9The Police Walking on the Moon
10SoundgardenBlack hole sun
Jeff WayneWar of the Worlds
12ChicaneEverything We Had To Leave Behind
13Pink FloydDark side of the Moon
14 t/m 25The ChurchUnder the milky way
Kevin's TelescopeKevin's Telescope
NightwishShoemaker
Porcupine TreeDark matter
WarpaintStars
Pink FloydTime
Pink FloydThe great gig in the sky
Queen39
Angels & AirwavesValkyrie Missile
Vangelis And Jon Anders So Long Ago, So Clear
Babylon ZooSpaceman
The DoorsWaiting for the sun

Babyheelallen van een multiversum als primordiale zwarte gaten?

Impressie van babyheelallen, die eruit zien als primordiale zwarte gaten. Credit: Kavli IPMU.

Het was een bizar jaar, dus laten we ‘m maar gelijk afsluiten met een bizarre theorie, zoals ik ‘m toch wel wil kenmerken. Een internationaal team van sterrenkundigen, waaronder Alexander Kusenko, Misao Sasaki, Sunao Sugiyama, Masahiro Takada en Volodymyr Takhistov (Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe), heeft recent gekeken naar de zogeheten primordiale zwarte gaten, dat zijn zwarte gaten die in theorie wellicht ontstaan zijn tijdens de oerknal, 13,8 miljard jaar geleden. We kennen in het huidige heelal drie categorieën zwarte gaten, van astrofysische zwarte gaten van 8 tot enkele tientallen keer de massa van de zon, via intermediaire zwarte gaten van honderden tot duizenden keren de massa van de zon, tot superzware zwarte gaten in de centra van sterrenstelsels van miljoenen tot miljarden keren zo zwaar als de zon. In theorie is er nog die vierde categorie, de primordiale of oer-zwarte gaten, die in massa sterk kunnen variëren.

De Hyper Suprime-Cam (HSC) is een enorme digitale camera verbonden aan de Subaru Telescoop (Credit: HSC project / NAOJ)

In het vakartikel genaamd Exploring Primordial Black Holes from the Multiverse with Optical Telescopes (verschenen in the Physical Review Letters) komen Alexander Kusenko en z’n collega’s met de theorie dat er in de inflatieperiode tijdens de oerknal – toen het heelal in zeer korte tijd exponentiëel in omvang toenam – babyheelallen kunnen zijn ontstaan, die samen een multiversum heelal vormen. Kleine babyheelallen (of ‘dochterheelallen’) zouden na korte tijd weer in elkaar gestort zijn (via ‘gravitational collapse’). De energie die daarbij vrijkomt kan zorgen voor de productie van primordiale zwarte gaten. Grote babyheelallen zouden nog vreemder zijn. Bekeken van binnenuit of van buitenaf zouden ze er namelijk verschillend uitzien: van binnen bekeken zou zo’n groot babyheelal er als een expanderend heelal uitzien (zoals ons heelal er uit ziet), van buiten bekeken zou je… een primordiaal zwart gat zien.

Credit: Kavli IPMU/HSC Collaboration

De sterrenkundigen denken dat het met de Hyper Suprime-Cam (HSC), verbonden aan de 8,2m Subaru Telescoop op de top van de 4.200 meter hoge Mauna Kea op Hawaï, mogelijk moet zijn om primordiale zwarte gaten te detecteren. Zoals je hierboven geïllustreerd ziet willen ze met de HSC naar het Andromedastelsel (M31) kijken. Met die camera kunnen ze elke paar minuten het gehele stelsel in de gaten houden. Als tussen ons op aarde en één van de sterren van M31 een primordiaal zwart gat passeert zou dat te zien moeten zijn als een zwaartekrachtlens, waarbij het licht van de ster eventjes wordt versterkt. Zoiets is al eens waargenomen met de HSC en toen betrof het mogelijk een primordiaal zwart gat met ongeveer de massa van onze maan.

[Naschrift 30 december] Laat ik nou het belangrijkste van dit nieuwsbericht vergeten zijn: dat ze denken dat die primordiale zwarte gaten de donkere materie in het heelal vormen. Geen WIMPS, geen steriele neutrino’s, geen axino’s, maar PBH’s als donkere materie.

Bron: Kavli.

Sterrenkundigen ontdekken nieuwe supercluster van sterrenstelsels

Kleurenfoto van de dichtheden in de supercluster, gemaakt met eROSITA’s Hyper Suprime-Cam (HSC). Credit: Ghirardini et al., 2020.

Door het analyseren van de gegevens die zijn verzameld met de eROSITA Final Equatorial Depth Survey (eFEDS) zijn sterrenkundigen erin geslaagd om een nieuwe supercluster van sterrenstelsels te ontdekken. De supercluster is een langgerekte keten van acht afzonderlijke clusters van sterrenstelsels, die gravitationeel aan elkaar verbonden zijn. De cluster ligt op bijna vier miljard lichtjaar afstand (roodverschuiving z=0,36). Superclusters zijn de grootste structuren in het heelal. De clusters in het noordelijk deel van de ontdekte cluster lijken in botsing met elkaar te zijn. In dat deel ligt onder andere eFEDS J093513.3+004746, het meest zware en lichtrijke cluster van de acht. Men heeft z’n massa berekend op maar liefst 580 biljoen zonsmassa. De massa van de zeven andere clusters variëert tussen 130 en 250 biljoen zonsmassa. Tijdens de ontdekking verkeerde eFEDS, waarbij ze gebruik maken van eROSITA’s Hyper Suprime-Cam (HSC), nog in z’n zogeheten Performance Veri?cation (PV), een testfase. Hier het vakartikel over de ontdekking van de supercluster, te verschijnen in Astronomy & Astrophysics. Bron: Phys.org.

Kunnen witte dwergen helpen het kosmologische lithiumprobleem op te lossen?

Impressie van planetoïden die inslaan in een witte dwerg. Credit: NASA / JPL-Caltech.

Tijdens de oerknal waarmee 13,8 miljard jaar geleden het heelal ontstond werden in de eerste drie minuten door oerknal-nucleosynthese de lichte elementen waterstof, helium, deuterium en lithium gevormd. Van de eerste drie elementen komt de theoretische berekende hoeveelheid (‘abundantie’) goed overeen met de waargenomen hoeveelheid. Alleen met lithium is er een probleem, met name lithium-7, dat volgens de meeste oerknal-modellen drie keer zoveel zou moeten zijn geproduceerd dan is waargenomen. Dat wordt het kosmologische lithiumprobleem genoemd. Het lastige van lithium is dat het moeilijk te detecteren valt in de atmosferen van sterren middels spectrografie. Maar recent is een team sterrenkundigen van de Universiteit van North Carolina erin geslaagd om lithium aan te treffen in de atmosfeer van een paar witte dwergen, compacte kleine sterren die in een vorige fase uit hun leven zonachtige sterren zijn geweest.

De SOAR telescoop (credit: UNC-Chapel Hill).

Voor hun onderzoek maakten ze gebruik van de Goodman-Spectrograaf verbonden aan de ‘Southern Astrophysical Research’ (SOAR) telescoop van het Cerro Tololo Inter-American Observatorium in Chili. Daarmee konden ze de atmosfeer van twee oude witte dwergen bestuderen, beiden zo’n negen mijard jaar oud (de zon is vijf miljard jaar oud). Het lithium dat ze in de atmosfeer vonden is volgens de sterrenkundigen ontstaan doordat grote lithiumrijke planetoïden massaal insloegen in de witte dwergen en zo diens lithium-abundantie vergrootten. Hier het vakartikel over het onderzoek aan lithium in de witte dwergen, verschenen in Science. Bron: UNC at Chapel Hill.

Astronomen vinden zwerfplaneet met enorm krachtig magnetisch veld

Caltech/Chuck Carter; NRAO/AUI/NS

Astronomen hebben het enorm sterke magnetische veld in kaart gebracht van een zogenaamde zwerfplaneet – een planeet die eenzaam zonder moederster door het heelal beweegt. Het magnetische veld in kwestie is maar liefst 4 miljoen keer sterker dan de aardse variant. Uit de waarnemingen blijkt ook dat de zwerfplaneet enorm heldere aurora’s moet hebben – vergelijkbaar met het noorderlicht op aarde, maar dan veel krachtiger.

De planeet in kwestie gaat door het leven als SIMP J01365663+0933473 (SIMP voor vrienden) en staat op een afstand van ongeveer 20 lichtjaar vanaf de aarde. Aanvankelijk dacht men dat het om een bruine dwerg zou gaan, een mislukte ster met onvoldoende massa voor waterstoffusie. De massa van het object blijkt echter 12,7 keer die van Jupiter te bedragen en hiermee is het object officieel een planeet (de scheidingslijn tussen de twee soorten objecten bedraagt 13 Jupitermassa’s).

De waarnemingen in kwestie zijn de eerste radio-observaties die verricht zijn bij een planeet buiten het zonnestelsel en het is ook de eerste keer dat wetenschappers het magnetische veld van zo’n object in kaart gebracht hebben. Overigens is SIMP ondanks het feit dat deze niet om een ster draait behoorlijk heet – zo’n 825 graden Celsius aan de wolkentoppen. Deze warmte is overgebleven van het ontstaan van de verre wereld, in kosmische termen niet superlang geleden – naar schatting is de zwerfplaneet zo’n 200 miljoen jaar oud.

Het magnetische veld van SIMP is onverwacht krachtig – zelfs het enorm sterke magnetisme van Jupiter, dat 20.000 keer sterker is dan op aarde, verbleekt hierbij. Het feit dat men ook aanwijzingen heeft gevonden voor aurora’s bij SIMP betekent nog iets bijzonders. Op aarde worden de aurora’s veroorzaakt doordat elektrisch geladen deeltjes van de zon worden ingevangen door het magnetische veld en aan de polen in botsing komen met luchtdeeltjes.

Op Jupiter zijn de aurora’s veel krachtiger en dat komt doordat deze vooral worden veroorzaakt door deeltjes die worden uitgestoten door zijn vulkanische maan Io. Waarschijnlijk is bij SIMP iets soortgelijks aan de hand en dat betekent dat deze net-niet bruine dwerg een maan moet hebben!

Samengevat is SIMP een enorme exoplaneet zonder ster en mét een maan, die getooid door prachtige aurora’s door de Melkweg zwerft. Maar wat betekent deze ontdekking? Wel, het levert nieuwe inzichten in de achterliggende machanismes van magnetische dynamo’s die werkzaam zijn voorbij het zonnestelsel. Bovendien betekent het feit dat we radiosignalen kunnen opvangen van deze wereld dat we een nieuwe manier hebben om exoplaneten te detecteren, inclusief de schimmige zwerfplaneten die zonder moederster bewegen.

P.S. ik wil persoonlijk even van de gelegenheid gebruik maken om alle bezoekers en mede-auteurs een prettig uiteinde te wensen van het jaar 2020, en laten we hopen op een meer voorspoedig verloop van 2021 😉

Edit: nadat ik het hele stukje had getypt blijkt het om een nieuwsbericht te gaan uit 2018. Oeps! Vind het nu zonde van de tijd om ‘m niét te plaatsen 😛

Video: de landing van Mars 2020/Perseverance in de Jezero krater op Mars

Op 18 februari 2021 is het volgens de planning zo ver: dan zal de Amerikaanse Marsrover Mars 2020/Perseverance, die op 30 juli j.l. werd gelanceerd, landen in de Jezero krater op Mars, waar ‘ie onderzoek zal doen naar geologische processen en eventueel vroeger leven of de mogelijkheid daartoe op Mars. De EDL (‘Entry, Descent and Landing) van Perseverance zal veel lijken op die van z’n voorganger, Marsrover Curiosity, die nog steeds bezig is met onderzoek aan de Gale krater. De video van de EDL van de Perseverance lijkt dan ook erg op die van Curiosity, die ik in 2011 liet zien. En hij is net zo spectaculair, afdeling ‘Must see!!

Bron: Orbital Hub.

De Koninklijke Sterrenwacht van België en EMXYS nemen deel aan de ruimtemissie Hera voor planetaire defensie

Artistieke impressie van de CubeSat Juventas. Credit: ESA

De Koninklijke Sterrenwacht van België en EMXYS (Spanje) zijn door de Europese Ruimtevaartorganisatie ESA geselecteerd om een gravimeter te leveren voor de Juventas-satelliet, die zal landen op de asteroïde Dimorphos in het kader van het planetaire defensieprogramma van ESA.

De Koninklijke Sterrenwacht van België en EMXYS zullen het GRASS-instrument leveren dat het zwaartekrachtveld van de asteroïde Dimorphos zal meten. De gravimeter is een onderdeel van van de CubeSat Juventas (een miniatuursatelliet), vervaardigd door GomSpace Luxemburg. Juventas zal in 2027 op de asteroïde landen, na meegereisd te hebben aan boord van het Hera-ruimtevaartuig van de ESA. GRASS zal de eerste gravimeter op een asteroïde zijn.

De gravimeter GRASS is een instrument dat wordt voorgesteld, ontworpen en ontwikkeld door de Koninklijke Sterrenwacht van België in samenwerking met EMXYS, die de definitieve ruimteversie van het instrument voor de missie zal leveren. Van de gravimeter wordt verwacht dat hij waardevolle gegevens over de massaverdeling, de interne structuur en de dynamica van Dimorphos naar de aarde stuurt. Deze informatie zal bijdragen aan het opzetten van toekomstige strategieën om de baan af te buigen van asteroïden die met de aarde kunnen botsen.

De exploratie van lichamen van het zonnestelsel om hun interne structuur, evolutie en oorsprong beter te begrijpen is een van de belangrijkste onderzoeksdomeinen van de Koninklijke Sterrenwacht van België, die ook een sterke ervaring heeft op het gebied van gravimetrie en geofysica. Het is de eerste keer dat de Sterrenwacht deelneemt aan een ruimtemissie naar een asteroïde.

Na deelname aan drie ruimtemissies in een baan om de aarde en één suborbitale missie, is dit de eerste keer dat EMXYS deelneemt aan een ruimtemissie ver weg van de aarde.

De Hera-missie, die gelanceerd zal worden in 2024, is de Europese bijdrage aan een internationale missie met twee ruimtesondes naar een binaire asteroïde. Rond de grootste asteroïde Didymos met een diameter van 780 m, draait een maan, Dimorphos, met een diameter van 160 meter. NASA’s DART-missie zal inslaan op Dimorphos, en Hera zal een gedetailleerd post-impact onderzoek uitvoeren met de bedoeling een herhaalbare planetaire defensietechniek te ontwikkelen.

Ozgur Karatekin (Koninklijke Sterrenwacht van België) verklaarde dat “Hera de eerste missie zal zijn om een gedetailleerde karakterisering van een binair asteroïde systeem uit te voeren. GRASS zal de oppervlakteversnellingen waarnemen om de structuur van de ondergrond te onthullen en de rotatie en baanbeweging van het binaire systeem beter te karakteriseren. De zwaartekracht op zo’n klein lichaam, dat waarschijnlijk bestaat uit losjes vastgehouden hopen puin, zijn zeer klein (ongeveer 6 orden van grootte kleiner dan de zwaartekracht op aarde). GRASS is specifiek ontworpen om in dergelijke microzwaartekrachtmilieu en in ruwe oppervlaktevoorwaarden te werken”.

José Antonio Carrasco, CEO van EMXYS, verklaarde dat “deze missie de positie van EMXYS binnen de ruimtevaartsector verzekert en de technologie van het bedrijf zeer betrouwbaar maakt om een toonaangevende producent van hoogwaardige satellietplatforms en nuttige ladingen binnen de New Space-markt te worden”.

Ian Carnelli, Hera-projectmanager bij ESA, verklaarde dat “GRASS ons in staat zal stellen aanvullende informatie te verzamelen over de interne structuur van Dimorphos, die cruciaal is voor het kalibreren van de numerieke impactcodes voor de defensie van de planeet. We zijn zeer enthousiast om deze uitstekende samenwerking met de Koninklijke Sterrenwacht van België en EMXYS voort te zetten. De CubeSat Juventas zal nu over een ongelooflijke reeks instrumenten beschikken”.

Over de Koninklijke Sterrenwacht van België

De Koninklijke Sterrenwacht van België is een federaal onderzoeksinstituut dat werkt onder de auspiciën van het Federaal Wetenschapsbeleid (BELSPO). Het werd opgericht in 1826 en verhuisde in 1890 naar zijn huidige locatie in Ukkel. Het werk van de Sterrenwacht richt zich op de ontwikkeling en verspreiding van kennis op het gebied van de astronomie, de geodesie van de ruimte en de geofysica door het uitvoeren van wetenschappelijk onderzoek en diensten. De diensten (Operationele Directies) zijn “Referentiesystemen en Planetologie”, “Seismologie en Gravimetrie”, “Zonnefysica en Ruimteweer” en “Astronomie en Astrofysica”. De dienst (Operationele Directie) “Referentiesystemen en Planetologie” doet onderzoek naar onderwerpen als ruimtegeodesie, planetaire wetenschap, aardrotatie, GNSS en de realisatie van de tijd. Wetenschappers van de Koninklijke Sterrenwacht van België nemen actief deel aan planetaire missies van de ESA met verantwoordelijkheden op verschillende missies, waaronder ExoMars, MarsExpress, BepiColombo en JUICE (JUpiter ICy moons Explorer).

Over EMXYS

EMXYS is opgericht in 2007 en heeft meer dan 13 jaar ervaring in de ontwikkeling van geavanceerde elektronische systemen en de toepassing daarvan in de ruimtevaart, met name nanosatellietgerelateerde technologieën. Het bedrijf ontwikkelt projecten voor ruimtevaartagentschappen en ruimtevaartgerelateerde industriële aannemers, die een betrouwbaar en concurrerend projectbeheer bieden, evenals onderzoeks- en ontwikkelingsdiensten. Tot nu toe zijn 24 ruimtevaartprojecten en 4 missies afgerond.

Het technologiebedrijf ontwikkelt en produceert apparatuur en geïntegreerde instrumentatie gericht op data capture en control systemen voor zowel wetenschappelijke als commerciële ruimtetoepassingen. Het richt zich op vier technologische gebieden: ruimtesystemen, biomedische techniek, wetenschappelijke instrumenten en defensiesystemen. Het R&D-laboratorium en de administratieve faciliteiten zijn gevestigd in het wetenschappelijk en bedrijvenpark van de Miguel Hernández-universiteit in Elche. EMXYS is een spin-off van deze universiteit. Bron: Koninklijke Sterrenwacht van België.

Hubble ziet een ‘gesmolten ring’

Credit: ESA/Hubble & NASA, S. Jha; Acknowledgment: L. Shatz

Zie hier GAL-CLUS-022058s, een sterrenstelsel mét zwaartekrachtlens gelegen in het zuidelijke sterrenbeeld Oven (Fornax). De foto is gemaakt met ESA/NASA’s Hubble ruimtetelescoop en hij laat een prachtig exemplaar zien van een ‘Einstein ring’, een complete cirkelvormige zwaartekrachtlens. Het was Albert Einstein die als eerste het idee van zwaartekrachtlenzen opperde op grond van z’n Algemene Relativiteitstheorie (1915): licht van een ver verwijderd object, bijvoorbeeld een sterrenstelsel of quasar, kan worden versterkt en verbogen door een tussenliggend sterrenstelsel dat precies tussen de aarde en het ver verwijderde object gelegen is. Het tussenliggende stelsel werkt dan als een natuurlijke lens, net zoals een lens in een telescoop het licht afbuigt naar het brandpunt. Door z’n uiterlijk en ligging in het sterrenbeeld Oven wordt de lens van GAL-CLUS-022058s door sterrenkundigen ook wel de ‘gesmolten ring’ genoemd. Een treffende naam, nietwaar? Bron: NASA.

El Gordo stelt ΛCDM model voor problemen

El Gordo. Het hete gas tussen de (rode) elliptische stelsels van de twee clusters is blauw gekleurd en het zendt röntgenstraling uit. Credit: ESO/SOAR/NASA

El Gordo is een zeer zware cluster van sterrenstelsels op zo’n zeven miljard lichtjaar afstand. El Gordo – da’s Spaans voor ‘de dikke of vette’, verwijzend naar een loterij met vette prijzen in Spanje, catalogusnaam ACT-CL J0102-4915 – bestaat eigenlijk uit twee clusters, die op elkaar botsen.

Recent zijn drie sterrenkundigen, Elena Asencio, Indranil Banik en Pavel Kroupa, gekomen met een vakartikel (gereed voor publicatie in the Monthly Notices of the Royal Astronomical Society), waarin ze stellen dat El Gordo serieuze problemen geeft voor het ΛCDM model, het gangbare concordantiemodel van het heelal. Dat model gaat er van uit dat het heelal naast gewone materie en straling ook donkere energie (Λ) en donkere materie (CDM – cold dark matter) bevat. In het model ontstaan grootschalige structuren zoals clusters van sterrenstelsels hiërarchisch, dat wil zeggen dat eerst kleinere structuren ontstaan en dat die door botsingen grotere structuren vormen, bottom up dus.

Hoeveel clusters – de grootste structuren in de hiërarchie – van een bepaalde massa er op een bepaald moment in het heelal zijn kan je berekenen aan de hand van de zogeheten cluster massa functie, die een verdeling van de massa van clusters naar gelang hun afstand tot de aarde beschrijft. Met een massa van (2-3) x 10^15 keer die van de zon en een afstand van 7 miljard lichtjaar (roodverschuiving z=0,6) is El Gordo zwaar, veel te zwaar voor de periode in het heelal waarin ‘ie voorkomt. En dat is precies het probleem waar Asencio en z’n collega’s mee worstelen: volgens het ΛCDM model zou El Gordo in deze omvang niet mogen bestaan.

Credit: Asencio et al.

Zoals gezegd bestaat El Gordo uit een paar botsende clusters van sterrenstelsels. De sterrenkundigen hebben alle varianten van de twee clusters met een computer gesimuleerd, met verschillende waarden voor de massa, afstand en invalsnelheid, en dat leverde bovenstaand resultaat op, waarin de krommen de mogelijke massa functies van de clusters zijn. De vertikale blauwe lijn is de massa van El Gordo, weergegeven als dimensieloos getal. Wat we zien is dat de uitkomsten van de berekeningen (met alle gekleurde stippen als meest waarschijnlijke uitkomst) alleen in ‘de staart’ de lijn van de massa van El Gordo raken. Met andere woorden: met de cluster massa functie van het ΛCDM model lijkt het zeer onwaarschijnlijk dat een cluster als El Gordo kan ontstaan zeven miljard lichtjaar ver weg. Oftewel in hun eigen woorden: “the ΛCDM model must be rejected at > 5σ confidence even if no additional problematic objects exist in the rest of the sky.”

Hubble opname van El Gordo. Credit: Pablo Carlos Budassi/ESA/NASA/Wikipedia.

Gebruik van de alternatieve MOND-theorie, die stelt dat donkere materie helemaal niet bestaat, maar dat een gewijzigde, gemodificeerden theorie van Newton’s zwaartekrachtwet nodig is, biedt wel enig soelaas: met toepassing van MOND kan El Gordo al vroeger in het heelal ontstaan zijn en is z’n totale massa met 50% afgenomen. Maar dan nog blijft er een deel donkere materie nodig om het verschil te verklaren tussen de waargenomen, zichtbare massa en z’n totale massa. Als ze een niet-CDM vorm van donkere materie nemen, zoals een steriel neutrino van 11 eV massa, én toepassing van MOND kunnen ze het bestaan van El Gordo geheel verklaren. Bron: Astrobites.