Foto’s maken duidelijk dat de vorming van sterrenstelsels in het vroege heelal een onrustige start kende

Credit: SHARDS research team

Een internationaal team van sterrenkundigen van de Universiteit van Nottingham en het Centro de Astrobiología (CAB, CSIC-INTA) heeft gebruik makend van gegevens die zijn verzameld met de Hubble Space Telescope (HST) en de Gran Telescopio Canarias (GTC) kunnen vaststellen dat de vorming van sterrenstelsels in het vroege heelal een onrustige start heeft gekend. Met beide telescopen zijn gebieden aan de hemel uitgebreid bestudeerd, de zogeheten Frontier Fields, waarin kleine, maar zeer ver verwijderde sterrenstelsels te zien zijn. De vraag is hoe die formatie van de eerste sterrenstelsels in het heelal begon, als iets geleidelijks dat steeds groter werd, als een continue groei van sterren die samen de eerste sterrenstelsels vormden, of als iets dat met horsten en stoten ging en met meer geweld gepaard ging, zoals kleine stelsels die botsten tot grotere stelsels? Het team van sterrenkundigen is verbonden aan de zogeheten Survey for high-z Red and Dead Sources (SHARDS) en daarbij probeerden ze gebruikmakend van de HST en GTC én de zwaartekrachtlenzen die de natuur zelf biedt meer te weten te komen over de vorming van de vroegste sterrenstelsels. Uit het onderzoek van de gegevens, waarbij men in staat was de emissielijnen van de dwergstelsels te zien in de twee frontier fields Abell 370 en MACS J1149.5+2223, komt naar voren dat die vorming er één was van Stop ’n Go, van afwisselende periodes van intensieve stervorming afgewisseld met pauzes van non-activiteit. Vermoedelijk speelden botsingen géén rol in die intensievere periodes, maar is er door één of andere oorzaak meer toevoer van gas, waardoor de stervorming toeneemt. Met de James Webb Space Telescope, die in december wordt gelanceerd, wil men het onderzoek verder brengen. Hier is het vakartikel over het onderzoek, in december te verschijnen in Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Bron: Universiteit van Nottingham.

NASA’s Nancy Grace Roman ruimtetelescoop bereikt belangrijke bouwtechnische mijlpalen

NASA heeft recent onthuld dat alle ontwerp- en ontwikkelingstechnische werkzaamheden aan de Roman Space Telescope (RST), voorheen de WFIRST, zijn voltooid.  Deze ruimtetelescoop moet astronomen meer inzicht gaan geven in de aard van donkere energie en ook op zoek gaan naar exoplaneten, en zogenoemde ‘weesplaneten’ Aan de telescoop wordt gewerkt door NASA’s Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland, NASA JPL en Caltech. In deze perspublicatie van NASA zegt Julie McEnergy, senior projectwetenschapper bij de Roman Space Telescope het volgende over de vorderingen: “Na het bekijken van onze uitgebreide hardwaretesten en geavanceerde modellering, heeft een onafhankelijk beoordelingspanel bevestigd dat het observatorium dat we hebben ontworpen zal werken.” Nu de basis is gelegd, is het team enthousiast om door te gaan met het bouwen en testen van het observatorium. Jackie Townsend, plaatsvervangend projectmanager voegde toe: “Nu deze beoordeling is voltooid, gaan we de spannende fase in waarin we de vluchthardware die we van plan zijn te gaan gebruiken gaan assembleren en testen.” En vervolgt: “Als al onze vluchthardware klaar is in 2024, houden we het ‘System Integration Review’ en integreren we het gehele observatorium. Ten slotte zullen we de telescoop testen in omgevingen die de lancering en geplande baan simuleren om er zeker van te zijn dat de RST werkt zoals ontworpen.” De missie is gepland om uiterlijk in mei 2027 te lanceren.
Bovenstaande foto toont de  opstelling voor het testen van de ruimteomgeving van de technische ontwikkelingseenheid voor Roman’s Solar Array Sun Shield, die twee doelen zal dienen. Ten eerste zal het elektrische stroom leveren aan het observatorium. Ten tweede zal het de Optical Telescope Assembly, het WFI  en de CGI instrumenten beschermen tegen zonlicht. Credits: NASA/Chris Gunn
De ruimtetelescoop werd in 2010 aanbevolen door het National Research Council van de VS als topprioriteit voor astronomisch onderzoek van het volgende decennium. Werkzaamheden startten in 2011. In 2016 werd de WFIRST goedgekeurd voor ontwikkeling en lancering. De telescoop bezit een 2,4 brede spiegel die stellair licht reflecteert naar beeldsensoren voor verwerking en draagt twee wetenschappelijke instrumenten bij zich. Het Wide-Field Instrument (WFI), dit is een nabij-infraroodcamera, die een beeldscherpte biedt die vergelijkbaar is met die van de Hubble over een gezichtsveld van 0,28 vierkante graden, 100 keer groter dan de beeldcamera’s van de HST. Het Coronagraphic Instrument (CGI) is een camera en spectrometer, met een hoog contrast en een klein gezichtsveld die zichtbare en nabij-infrarode golflengten bestrijkt m.b.v. nieuwe technologie voor het onderdrukken van sterrenlicht. De RST’s primaire missie is gericht op de expansiegeschiedenis van het heelal en de groei van de kosmische structuur met meerdere methoden in overlappende roodverschuivingsbereiken, met als doel het nauwkeurig meten van de effecten van donkere energie. Op 20 mei 2020 kondigde NASA-hoofd Jim Bridenstine aan dat de missie de Nancy Grace Roman Space Telescope zou worden genoemd als erkenning voor de fundamentele rol van Nancy Roman als Chief of Astronomy op het gebied van astronomieonderzoek vanuit de ruimte. De telescoop gaat ook op zoek naar exoplaneten en hun potentieel voor het ondersteunen van leven.

Nancy Roman (1925 – 2018), Goddard Space Flight Center Credits; NASA

Nancy Roman werd geboren in Nashville, Tennessee op 16 mei 1925. Als kind voelde ze zich aangetrokken tot de sterren. Roman vertelde ooit in een korte NASA-documentaire. ‘Ik gaf mijn moeder de schuld omdat ze me altijd mee uit nam en me de sterrenbeelden liet zien en me het noorderlicht liet zien en dat soort dingen.” Roman behaalde een Bachelor of Science in de astronomie aan Swarthmore College en een doctoraat aan de Universiteit van Chicago. In 1955 besloot ze een baan aan te nemen bij het US Naval Research Laboratory, en in 1959 werd ze een van de eerste groep arbeiders die zich bij NASA voegde, als hoofd astronomie en relativiteit bij het Office of Space Science, slechts zes maanden nadat het bureau was opgericht. Bij NASA drong Roman aan op de ontwikkeling van een orbitale telescoop om kosmische straling in de ruimte te meten die anders onmogelijk op aarde te detecteren zou zijn vanwege atmosferische interferentie. Ze heeft bijgedragen aan de ontwikkeling van vier in een baan om de aarde draaiende astronomische observatoria tussen 1966 en 1972, en hielp bij het opzetten van de International Ultraviolet Explorer, een gezamenlijk NASA/ESA project. Roman speelde ook een centrale rol bij het overtuigen van het congres om de ontwikkeling van de Hubble-telescoop ter waarde van $ 36 miljoen te financieren. In 1998 beschreef Hubble’s hoofdwetenschapper Ed Weiler haar als ‘de moeder van de Hubble-ruimtetelescoop’. Ze stierf op 25 december 2018 een natuurlijke dood – op 93-jarige leeftijd.  Bron: NASA

Mysterieus astronomisch signaal gedetecteerd afkomstig uit het centrum van de Melkweg

Astronomen hebben een bijzondere radiobron gedetecteerd afkomstig uit het centrum van de Melkweg. Het signaal lijkt zich in een willekeurig patroon te herhalen en kan vooralsnog niet toegekend worden aan enig ander bekend astronomisch object als pulsars of magnetars. Het astronomisch team o.l.v. Ziteng Wang meent dat men hier te maken heeft met een nieuw astronomisch object dat nog het meest weg heeft van een Galactic Center Radio Transient. Data verzameld in 2019 door ASKAP (Australian Square Kilometer Array Pathfinder) werd gebruikt voor dit onderzoek, zie de resultaten hiervan in ArXiv. De ASKAP scant de hemel op verschillende radiobronnen die geassocieerd worden met pulsars, magnetars, supernovae, en gamma uitbarstingen, maar het betreffend signaal kwam niet overeen met een van deze objecten. ASKAP J173608.2-321635 is het object genoemd en het is in minder dan twee jaar tijd 17 keer gedetecteerd. Hoofd-auteur van de studie Ziteng Wang stelt: “De vreemdste eigenschap van deze bron is dat deze sterk gepolariseerd is.” En vervolgt: “Ons oog kan geen onderscheid maken tussen circulair gepolariseerd licht en ongepolariseerd licht, maar ASKAP “Onze ogen kunnen geen onderscheid maken tussen circulair gepolariseerd licht en ongepolariseerd licht, maar ASKAP heeft het equivalent van een gepolariseerde zonnebril om het uit te filteren. Dit soort bronnen zijn echt zeldzaam, meestal vinden we slechts 10 van de duizenden bronnen gepolariseerd in één waarneming. “Mysterieus is ook de onregelmatigheid van de radiosignalen. De helderheid van deze bron kan drastisch veranderen en in één dag afnemen, maar soms kan het een paar weken aanhouden.”

Deze opname, gemaakt door MeerKAT, toont een gebied van 1000 x 500 lichtjaar van het centrum van de Melkweg, waar hoe helderder de plek, hoe helderder het radiosignaal Credits; Square Kilometer Array Africa

Het team heeft in 2020 m.b.v. de Parkes-telescoop naar de bron gezocht, maar vond niets. Beter resultaat verkreeg met van MeerKAT in Zuid-Afrika, waarbij men enkele keer het signaal waarnam. Op 7 februari 2021 keerde het signaal opnieuw terug. Ook in april dit jaar werd het opgepikt, nu met de Australische ATCA (Australian Telescope Compact Array). Een bijzonder intrigerend gegeven is dat voor 2019 de bron nooit eerder werd waargenomen. Het team controleerde archiefgegevens van verschillende telescopen, waaronder de Very Large Array (VLA) en ATCA, maar vóór april 2019 was er op die plek nog nooit iets gezien. Het heeft veel cross-over kenmerken met bekende astronomische objecten maar het past niet perfect in één profiel. Zou het een ‘Flare star’ kunnen zijn, echter aldus Wang, is het radiosignaal van deze bron hiervoor veel te veel, en dan om zo een sterfakkel te zijn, en zou het ook in het infrarood spectrum zichtbaar moeten zijn wat niet het geval is. Een pulsar misschien? Deze dichte objecten vormen zich nadat een massieve ster instort, en terwijl ze snel ronddraaien, sturen ze pulsen van elektromagnetische straling. Een pulsar zou de intermitterende aard, polarisatie en variërende helderheid van dit signaal kunnen verklaren – maar pulsars hebben de neiging om te knipperen in een voorspelbaar tijdsbestek van seconden of milliseconden. De nieuwe bron is echter willekeurig en kan wekenlang ‘aan’ blijven.

MM-Newton  Magnetar SGR 0418+5729 Credits; ESA/ATG medialab

Het meest aannemelijk lijkt een Galactic Center Radio Transients (GCRT’s). Dit zijn kortstondige flitsende radiosignalen die afkomstig zijn van nabij het centrum van de Melkweg – allemaal kenmerken van de nieuwe detectie. Maar ook hiervan is nog niet zoveel bekend. Wang stelt: “GCRT’s zijn nog steeds een mysterie”, en vervolgt, “Ze [GCRT’s] gaan onregelmatig aan en uit, ze zijn sterk gepolariseerd en er is niets in röntgen of optisch. Aangezien de bron zich dicht bij het Galactische Centrum bevindt, zou deze bron een nieuwe GCRT kunnen zijn. De tijdschaal van de uitbarsting van deze bron komt echter niet overeen met die voor GCRT’s. [En] ze worden ontdekt in lagere frequenties. Echter is tot op heden niet bekend of alle GCRT’s een gemeenschappelijke oorsprong hebben.” Het team stelt dus dat deze bron enig in zijn soort is, wat zou kunnen leiden tot een geheel nieuwe klasse van astronomische objecten. Wang speculeert dat het een pulsar zou kunnen zijn met een ultralange rotatieperiode, maar dat zou hem heel anders maken dan alle bekende pulsars, een GCRT lijkt vooralsnog de beste optie. Bronnen: ScienceAlert, New Atlas, Arxiv.

Boekbespreking: Tussen twee oneindigheden

Van Gianfranco Bertone [1]Hoogleraar theoretische astrodeeltjesfysica aan de Universiteit van Amsterdam en directeur van het European Consortium for Astroparticle Theory is deze week z’n tweede populairwetenschappelijke boek verschenen: Tussen twee oneindigheden – de aanstaande revolutie in ons begrip van de kosmos. In zijn boek, dat 184 pagina’s telt, neemt Bertone ons in een boeiende reis mee naar die twee uitersten in het heelal, naar het oneindig grote en naar het oneindig kleine. Om die reis te kunnen maken hoef je geen uitgebreide kennis te hebben van sterrenkunde of natuurkunde, want zonder gebruik te maken van technische details of wiskundige formules gidst Bertone ons heen en weer tussen de twee uitersten in het heelal. Hij doet dat zoals Dante Alighieri dat in de dertiende eeuw deed, met een reis naar steeds groter wordende ‘hemelen’ zoals in Dante’s ‘Paradijs’, én een reis naar de steeds kleiner wordende ‘kringen’, zoals in diens ‘Hel’. De theoretische kaders voor die reizen zijn in de twintigste eeuw al opgesteld: Einstein’s Algemene Relativiteitstheorie voor het grote, de kwantumfysica voor het kleine. De wetenschappelijke methode vereist dat theorieën altijd gestaafd moeten worden met de waarnemingen en daarin zijn de laatste jaren veel vorderingen geboekt.

Impressie van botsende neutronensterren, die zwaartekrachtgolven genereren. Credit: University of Warwick/Mark Garlick.

Eeuwenlang keek de mens verwonderend naar boven en zag daar de zon, maan en sterren met alleen zijn gezichtsvermogen. Vanaf Galileï begin 17e eeuw zijn we de telescoop gaan gebruiken om die visuele waarnemingen te versterken en afgelopen honderd jaar zijn daar uitbreidingen op gekomen om ook de andere delen van het elektromagnetisch spectrum te ‘zien’, van de radiostraling tot aan de gammastraling. Maar ook dat is uitgebreid en wel door de zogeheten multimessenger-sterrenkunde, die sinds 2017 op gang is gekomen. Dat is de sterrenkunde die een combinatie is van waarnemingen in het EM-spectrum, aan de neutrino’s die vanuit de kosmos dwars door alles heen vliegen én van de zwaartekrachtgolven, rimpels in de ruimte, die veroorzaakt worden door extreme gebeurtenissen zoals botsende zwarte gaten of neutronensterren. Het theoretische raamwerk van de relativiteitstheorie en de kwantumfysica ziet Bertone als een kathedraal, maar duidelijk is dat die kosmologische kathedraal nog lang niet af is, dat ‘ie in de steigers staat en er nog veel werk te doen is om ‘m af te bouwen. De waarnemingen aan donkere materie, donkere energie en aan de oerknal in het verre en vroegste heelal (inclusief het probleem van de Hubble-spanning) maken duidelijk dat er nog veel zaken ontbreken in die kathedraal. Bertone is positief dat die multimessenger-sterrenkunde komende jaren veel kennis zal brengen over het mysterieuze donkere heelal. Hij schrijft helder over dat donkere heelal en schetst in optimistische taal hoe we mogelijk binnenkort al ‘de onthulling van enkele van de diepste en fascinerendste geheimen van de moderne wetenschap’ kunnen zien. Kortom: voor de geïnteresseerde leek aan aanrader om dit boek te lezen.

Tussen twee oneindigheden – Gianfranco Bertone, Uitgever New Scientist/Veen Media, € 24,99.

References[+]

References
1 Hoogleraar theoretische astrodeeltjesfysica aan de Universiteit van Amsterdam en directeur van het European Consortium for Astroparticle Theory

Mogelijk is er helemaal geen Hubble-spanning over de uitdijingssnelheid van het heelal

Credit: Dark Energy Survey/DOE/FNAL/DECam/CTIO/NOIRLab/NSF/AURA

Wat de Hubble-spanning is hoef ik jullie niet meer uit te leggen, een verwijzing naar het Hubble-spanningsdossier met daarin welgeteld 44 blogs volstaat denk ik wel. Recent onderzoek door de bekende sterrenkundige Wendy Freedman (Universiteit van Chicago) laat zien dat er mogelijk helemaal geen conflict is tussen de uiteenlopende metingen van de snelheid waarmee het heelal uitdijt, ergo dat er mogelijk helemaal geen Hubble-spanning is. Wat zij en haar collega’s deden was kijken naar een vrij nieuwe methode om die snelheid te bepalen en die uitgaat van de heliumflits bij rode reuzensterren – in 2019 deed ze daar al een eerste meting mee. Toen werd de meting nog gedaan door een waarneming aan zo’n rode reus in één nabij sterrenstelsel, maar sindsdien zijn meerdere rode reuzen bekeken in meerdere sterrenstelsels en die zijn op vier afzonderlijke manieren bekeken om de helderheden van de rode reuzen tijdens het korte moment van de zogeheten heliumflits te calibreren, manieren die slechts 1% van elkaar verschillen.

Die knik daar rechtsboven in het beroemde HR-diagram is de ‘Tip of the Red Giant Branch’, als de heliumflits plaatsvind. Credit: Lithopsian/Wikipedia.

Uitkomst van de nieuwste metingen is dat de Hubble constante H0 69,8 km/s/Mpc blijkt te zijn. Die waarde komt aardig overeen met de 67,4 km/s/Mpc die o.a. de Planck satelliet heeft bepaald aan de hand van de kosmische microgolf-achtergrondstraling (CMB) uit het vroege heelal. Maar hij is ook redelijk in de buurt van de 72 km/s/Mpc, die bepaald is aan de hand van type Ia supernovae en Cepheïden in het lokale heelal – sterker nog de waarde van Freeman’s H0 zit er zo’n beetje tussenin (iets meer in de buurt van de Planck-waarde). Freeman denkt dat er helemaal geen conflict is tussen de uiteenlopende waarden, maar dat ze uiteindelijk allemaal uit zullen komen op die waarde ergens tussenin, dus zeg 70 km/s/Mpc. En dat betekent dat er helemaal geen nieuwe natuurkunde nodig is om de Hubble-spanning te verklaren. Als de Hubble-spanning blijft bestaan en er zijn geen instrumentele fouten gemaakt, dan volstaat kennelijk het heersende Lambda-CMB model van het heelal niet en is er aanvullende ‘Nieuwe Natuurkunde’ nodig, zoals dat heet. Maar dat hoeft dus mogelijk niet. Freeman denkt dat nieuwe metingen, o.a. met de James Webb Space Telescope die in het najaar wordt gelanceerd, het uiteindelijk moeten oplossen. Bron: Phys.org.

Zelfs de grootste structuren in het heelal – de filamenten van het kosmische web – roteren

Impressie van de filamenten in het kosmische web. Credit: AIP/ A. Khalatyan/ J. Fohlmeister

We weten dat planeten en sterren roteren, dat zelfs sterrenstelsels en mogelijk ook de halo’s van donkere materie rondom sterrenstelsels roteren. Maar nu blijkt uit onderzoek dat zelfs de allergrootste structuren in het heelal, de filamenten van het kosmische web, roteren en wel om hun lengte-as. Voor de duidelijkheid: die filamenten bestaan uit enorme lange, dunne slierten van sterrenstelsels, met aan de uiteinden van de filamenten clusters van sterrenstelsels als knooppunten. Ze kunnen honderden miljoenen lichtjaren lang worden (sommigen zelfs nóg groter) en het ‘skelet’ van dat web van filamenten wordt gevormd door de donkere materie, die alles via z’n zwaartekrachtswerking bijeen houdt. Sterrenkundigen van het Leibniz Institute for Astrophysics Potsdam (AIP) hebben samen met collega’s in Estland en China de snelheden bestudeerd van maar liefst 213.625 sterrenstelsels in 17.181 filamenten. De gegevens daarvoor haalden ze uit de databanken van de Sloan Digital Sky Survey (SDSS). Die gegevens analyseerden ze met een algoritme genaamd Bisous, dat oorspronkelijk bedoeld was om wegen te herkennen op satellietfoto’s. Hieronder een schematische voorstelling van zo’n filament, met aan de uiteinden clusters van sterrenstelsels.

Credit: Roan Haggar

Uit de analyse van de gegevens komt naar voren dat de sterrenstelsels in de filamenten niet alleen langs de lengte-as van filamenten bewegen, maar ook dat ze om die as heendraaien, een kurkentrekkerachtige ‘helix’ beweging dus. Bij de filamenten met grote clusters aan het uiteinde blijkt de beweging groter te zijn dan met kleinere clusters, dus er lijkt een verband te zijn met de zwaartekracht. De vraag is wel waar de rotatie precies vandaan komt. Er is een behoudswet van impulsmoment, dus die rotatie kan niet zomaar ontstaan. In het standaardmodel van de vorming van grootschalige structuren in het heelal groeiden in het vroege heelal de plekken met gemiddeld iets meer materie door de zwaartekracht uit tot filamenten. Die plekken zouden rotatievrij of krulvrij moeten zijn, er is geen oerrotatie in het vroege heelal. De rotatie moet dus tijdens de vorming van deze grote structuren zijn ontstaan. Volgende vraag die rijst: roteert ook de grootste schaal die we kennen, het heelal als geheel? Hier het vakartikel over de rotatie van de filamenten, verschenen in Nature Astronomy. Bron: Phys.org + Astrobites.

De eerste sterren van de kosmische dageraad verschenen al 250 tot 350 miljoen jaar na de oerknal

Fragment uit de simulatie van de formatie van de eerste sterrenstelsels in het heelal. Credit: Dr Harley Katz, Beecroft Fellow, Department of Physics, University of Oxford

Onderzoek van sterrenkundigen van University College London (UCL) en de University of Cambridge wijst erop dat de allereerste sterren in het heelal al 250 tot 350 miljoen jaar na de oerknal gingen schijnen. Die sterren vormden de zogeheten kosmische dageraad, toen er na de oerknal een einde kwam aan de duisternis, de periode van de kosmische donkere eeuwen. De Britse sterrenkundigen hebben met behulp van de Atacama Large Millimeter Array (ALMA) in Chili, de Europese Very Large Telescope, ook in Chili, en de beide Keck-telescopen op Hawaï, het licht bestudeerd dat afkomstig is van zes zeer ver verwijderde sterrenstelsels, stelsels waarvan het licht er meer dan 13 miljard jaar over heeft gedaan om ons op aarde te bereiken. Toen was heelal nog maar 550 miljoen jaar oud. Analyse van dat licht – en dan met name de spectraallijn van atomair waterstof – laat zien dat de sterrenstelsels toen al 200 tot 300 miljoen jaar oud waren, dus dat betekent volgens een eenvoudige rekensom dat de eerste sterren in die stelsels 250 tot 350 miljoen jaar na de oerknal gingen schijnen. Toen brak ook de tijd aan van de reïonisatie (de zogeheten Epoch of Reionization), toen door de sterke UV-straling van die eerste sterren de neutrale atomen splitsen in losse elektronen en atoomkernen. Hieronder een animatie van een simulatie van de vorming van de eerste sterrenstelsels in het heelal.

Hier het vakartikel van Laporte et al over de waarnemingen aan de zes stelsels, te verschijnen in de Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Bron: Phys.org.

De Gigantische Boog tart het kosmologische principe

Credit Alexia Lopez et al,

Een team van sterrenkundigen onder leiding van Alexia Lopez (University of Central Lancashire in Preston, Engeland) heeft een gigantische structuur in het heelal ontdekt van aan elkaar verbonden clusters van sterrenstelsels die maar liefst 3,3 miljard lichtjaar lang is en ruim 300 miljoen lichtjaar breed. Daarmee tart de Gigantische Boog (‘Giant Arc’), zoals de structuur wordt genoemd, het kosmologische principe, de aanname in de kosmologie dat het heelal op grote schaal er in alle richtingen hetzelfde uitziet (isotroop) en dat het op iedere plaats dezelfde eigenschappen bezit (homogeen). Volgens dat principe zou het heelal er op schalen groter dan 1,2 miljard lichtjaar homogeen uit moeten zien. Maar de Gigantische Boog is drie keer zo groot en het is geen homogene structuur. De enorme sliert van sterrenstelsels ligt ongeveer 9,2 miljard lichtjaar van ons vandaan en hij strekt zich uit tot ongeveer 1/15e deel van het waarneembare heelal.

De Gigantische Boog ligt in de richting van de sterrenbeelden Bootes en Jachthonden (zie afbeelding bovenaan). De structuur werd ontdekt toen de sterrenkundigen de gegevens bestudeerden van het licht van 40.000 quasars in de Sloan Digital Sky Survey (SDSS). Het was dankzij de lijn van absorptie door magnesium dat Lopez’ team ontdekte dat er één gigantische structuur van clusters van sterrenstelsels is die het licht van de erachter liggende quasars absorbeert. Lopez rapporteerde onlangs op de #AAS238 bijeenkomst over de ontdekking. Bron: Science News

Er wordt vol ingezet op detectie van de Kosmische axion Achtergrond

Credit: myersalex216 / Pixabay.

De kosmische microgolf-achtergrondstraling (Engels: Cosmic Microwave Background, CMB) kennen we allemaal, de in 1964 ontdekte straling die het restant is van de hete oerknal, waarmee het heelal 13,8 miljard jaar geleden ontstond. De Kosmische Axion Achtergrond (yep, de Cosmic axion Background, CaB) is minder bekend [1]Eerder bespraken we op dit podium ook al eens de Kosmische infrarood Achtergrond en de Kosmische neutrino Achtergrond. Tsjonge, hoeveel achtergronden hebben we wel niet?. Logisch, want die achtergrond is nog hypohetisch, de deeltjes waaruit ‘ie zou moeten bestaan zijn nog helemaal niet gedetecteerd. Dat hypothetische deeltje is het axion, genoemd naar een Amerikaans reinigingsmiddel. Dit hypothetische deeltje werd al in 1977 geopperd om duidelijk te maken waarom neutronen nooit reageren op een electrisch veld, terwijl de quarks waar ze uit bestaan dat wel doen – daar werd de Peccei-Quinn theorie voor in het leven geroepen en die vereiste het bestaan van het axion. Dankzij de axionen kan het neutron elektrisch neutraal zijn en blijven én ze verklaren waarom we niet op grote schaal deeltjes zien die de zogeheten CP-symmetrie schenden (het zogeheten sterke CP-probleem). Prettige bijkomstigheid van het axion – áls het bestaat – is dat het een kandidaat voor de donkere materie is. Bovendien zou het axion inzicht verschaffen in de situatie ten tijde van de eerste paar seconden van de oerknal. Ja, één of twee tellen na de oerknal, dat is andere koek dan de fotonen van de CMB, die dateren van 380.000 jaar na de oerknal.

Credit: Dror et al.

Naar dat axion wordt wereldwijd door diverse teams met evenzovele experimenten en instrumenten gezocht. Zomer vorig jaar was er al groot nieuws toen het XENON1T team bekendmaakte dat ze een mogelijk signaal van axionen hadden gezien. Dat is nooit bevestigd of ontkracht, dus dat nieuws blijft nog even in de la met ongeverifieerde claims. Maar verdere speurtochten, met exotische namen zoals MADMAX, HAYSTAC, ADMX en DMRadio, zijn ook nog gaande. Recent hebben Jeff A. Dror en z’n collega’s (o.a. Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe) al die speurtochten eens doorgerekend om te weten welk massabereik die axionen hebben en welke kosmische vragen de ontdekking daarvan zouden kunnen beantwoorden. De afbeelding hierboven laat het resultaat zien. En dat ziet er  best interessant uit. Hopelijk volgen de antwoorden op de kosmische vragen snel. Hier het vakartikel van Dror et al, verschenen op 7 juni in Physical Review D. Bron: Phys.org.

References[+]

References
1 Eerder bespraken we op dit podium ook al eens de Kosmische infrarood Achtergrond en de Kosmische neutrino Achtergrond. Tsjonge, hoeveel achtergronden hebben we wel niet?

Een zonnepanelenpark? Nee hoor, het is HIRAX, op zoek naar donkere materie

Als je de foto hierboven ziet denk je wellicht aan zo’n park wat je overal in het landschap ziet verschijnen vol met zonnepanelen. Maar schijn bedriegt, want wat we zien is een impressie van HIRAX, dat staat voor het ‘Hydrogen Intensity and Real-time Analysis eXperiment’. Dat wordt een park niet met zonnepanelen, maar met kleine radioschotels, meer dan duizend parabolische reflectoren, een park dat moet verrijzen in de droge Karoo steppe in Zuid-Afrika. Die plek biedt niet alleen de ruimte voor de grote ‘array’ van telescopen, maar is ook erg radiostil, dus men heeft er weinig last van storende aardse radiosignalen. Met HIRAX wil men radiostraling van waterstof detecteren met frequenties tussen 400 en 800 MHz. Waterstof is het meest voorkomende element in het heelal en door de verdeling van waterstof in het heelal in kaart te brengen krijgt men niet alleen een beeld van de verdeling van materie, maar ook van donkere materie in het heelal. En daaruit kan men dan vervolgens weer informatie halen over die andere mysterieuze component van het heelal, donkere energie, de kracht die zorgt voor de versnelling in de uitdijing van het heelal. Bron: Phys.org.