FAST doet eerste waarneming van een coherent interstellair magnetisch veld

Magnetische velden zijn ingrediënten van het interstellair medium en spelen een rol bij stervorming. Een internationaal team wetenschappers heeft met behulp van de Chinese Aperture Spherical Radio Telescope (FAST) nauwkeurige magnetische veldsterkte verkregen in  het gebied L1544 van de Tauruswolk – een gebied van het interstellaire medium dat klaar lijkt om sterren te vormen. De ontdekking werd recent gemeld door het National Astronomical Observatory of China.

Taurus-wolk (grijs), waar L1544 deel van uitmaakt, geponeerd op het 2MASS-beeld van de hemel, en de veldoriëntatie op basis van Planck-data (dunne witte lijnen). Het HINSA Zeeman-spectrum (dikke witte lijn) wordt weergegeven met de aangebrachte Zeeman-signatuur (blauw). Credits; NAOC

Vrijwel elk hemellichaam is magnetisch en om het universum te begrijpen is inzicht in magnetisme onontbeerlijk. Dit kosmisch magnetisme is een belangrijk ingrediënt bij het evolutieproces van het interstellair medium (ISM) en stervorming. Metingen zijn echter schaars vanwege een gebrek aan geschikte techniek, met name voor koud, moleculair gas. Vooralsnog is directe meting van de interstellaire magnetische veldsterkte alleen mogelijk m.b.v. het zogenaamde  ‘Zeemaneffect ‘. Het NAOC- team onder leiding van Dr. LI Di gebruikte de HI Narrow Self-Absorption (HINSA)-techniek, bedacht door LI Di en Paul Goldsmith, op basis van Arecibo-gegevens in 2003. FAST detecteerde met HINSA het Zeemaneffect en de resultaten suggereren dat dergelijke wolken een superkritische toestand bereiken, d.w.z dat ze klaar zijn om in te storten, eerder dan standaardmodellen suggereren. De studie is recent gepubliceerd in Nature.

Sterren vormen een groot deel van het zichtbare heelal, maar het proces van stervorming is behoorlijk inefficiënt. Stervorming begint met een moleculaire wolk die onder zijn eigen zwaartekracht instort. In dit scenario zijn er twee basiskrachten: de naar binnen gerichte aantrekkingskracht van de zwaartekracht en de uitgaande gasdruk. Wanneer de zwaartekracht wint, wat het zal doen als de wolk groot genoeg is, begint de wolk te fragmenteren. Wanneer de wolk een voldoende hoge dichtheid bereikt, zullen sterren beginnen te vormen. Onderzoek aan nabije stervormingsgebieden suggereren echter dat slechts 3-6% van de massa van de ‘moeder’-moleculaire wolk sterren zal vormen gedurende de vrije valtijd van de wolk. De waargenomen efficiëntie van stervorming geeft aan dat eigen zwaartekracht en druk niet de enige krachten zijn die in het spel zijn voor moleculaire wolken. Ook zijn de interne turbulentie van de wolk, de stralingsfeedback van nieuw gevormde sterren en magnetische velden van invloed, zie bv deze Astrobites.

Het insterellair Zeemaneffect – de splitsing van een spectraallijn in verschillende frequentiecomponenten in de aanwezigheid van een magnetisch veld – is klein. De frequentieverschuiving afkomstig van de betreffende wolken is slechts enkele miljardsten van de intrinsieke frequenties van de emitterende lijnen. In 2003 bleek de spectra van moleculaire wolken een atomair-waterstofkenmerk te bevatten, dat wordt geproduceerd door waterstofatomen die worden gekoeld door botsingen met waterstofmoleculen. Sinds deze detectie is gedaan door de Arecibo-telescoop, wordt het Zeemaneffect voor HINSA beschouwd als een veelbelovend meettechniek van het magnetische veld in moleculaire wolken. De HINSA-metingen van FAST stellen de magnetische veldsterkte in L1544 op ongeveer 4 µGauss, d.w.z. 6 miljoen keer zwakker dan die van de aarde.  Credits; Phys.org, Sciences-World, Astrobites, SciTechDaily, ESA, NAOC

Exoplaneet TOI-2257 b bezit meest excentrische omloopbaan ooit ontdekt bij koele ster

Astronomen hebben inmiddels reeds duizenden exoplaneten ontdekt, een enkele zelfs buiten de Melkweg. De exoplaneet TOI-2257b is een bijzondere exoplaneet, nooit eerder werd er bij een exoplaneet zo een excentrische omloopbaan vastgesteld als bij voornoemde. TOI-2257b is een zogeheten sub-Neptunus-exoplaneet, een planeet met een kleinere straal dan Neptunus, en is door astronomen van de Universiteit van Bern en Cambridge o.a. met behulp van data van het SAINT-EX-observatorium in Mexico onderzocht. Het resultaat was verrassend, men vond dat deze exoplaneet een zeer excentrieke omloopbaan om zijn moederplaneet, een rode dwergster, maakt. De omlooptijd van TOI-2257 b om de moederster bedraagt 35 dagen.

sub-Neptunus exoplaneet, art.afb. Credits; R.Hurt, Ipac, NASA/Caltech

Hoofd-auteur Nicole Schanche stelt: “TOI-2257 b heeft geen cirkelvormige, concentrische baan, het is zelfs de meest excentrieke planeetbaan ooit ontdekt rondom een koele ster,”, en vervolgt, “In termen van potentiële bewoonbaarheid is dit slecht nieuws. Hoewel de gemiddelde temperatuur van de planeet comfortabel is, varieert deze van -80 ° C tot ongeveer 100 ° C, afhankelijk van waar de planeet zich in zijn baan bevindt, ver van of dichtbij de ster.” Schanchegeeft als mogelijke verklaring voor de baan van TOI-2257 b, dat verderop in het systeem een ​​gigantische planeet op de loer ligt en de baan van TOI 2257 b verstoort. Rode dwergen zijn kleinere en veel koelere sterren dan onze zon. Rond sterren als deze is vloeibaar water mogelijk op planeten die veel dichter bij de ster staan ​​dan in ons zonnestelsel. Maar de omstandigheden voor het aantreffen van leven is volgens het team mede niet zo gunstig, aldus het team, daar de straal van TOI-2257 b (2,2 keer groter dan die van de aarde) suggereert dat de planeet nogal gasvormig is, met een hoge atmosferische druk die op zijn beurt weer niet bevorderlijk is voor organisch leven. Het wetenschappelijk artikel van Schanche e.a. werd recent geplaatst in Astronomy & Astrophysics.

TOI-2257 b werd aanvankelijk geïdentificeerd m.b.v. data van de TESS-ruimtetelescoop. De moederster werd in totaal vier maanden waargenomen, en de omlooptijd, m.b.v. data van het Las Cumbres observatorium, vastgesteld op 35 dagen. Voor de detectie gebruikte het team de transitmethode. De telescoop zoekt naar dips in de helderheid van de ster die optreden wanneer planeten voor de ster passeren. Herhaalde waarnemingen van de dalingen in de helderheid van de ster geven nauwkeurige metingen van de baanperiode van de planeet rond de ster, en de diepte van de doorgang stelt onderzoekers in staat om de diameter van de planeet te bepalen. Gecombineerd met schattingen van de planeetmassa kan de planeetdichtheid worden berekend. Het team stelt dat TOI-2257 b een goede kandidaat is voor observatie door de James Webb Space Telescope (JWST), die op 25 december gelanceerd is. Voor selectie van kandidaten gebruikt de JWST de transmissiespectroscopiemeter (TSM), die verschillende systeemeigenschappen beoordeelt. TOI-2257 b is goed gepositioneerd met betrekking tot TSM en is een van de meest aantrekkelijke sub-Neptunus-doelen voor verdere observaties. Het team stelt: In het bijzonder zou de planeet kunnen worden bestudeerd op tekenen van kenmerken zoals waterdamp.” Bron; Phys.org

Webb’s spiegel is nu volledig uitgevouwen

Credit: NASA’s Goddard Space Flight Center Conceptual Image Lab

De spiegel van de James Webb Space Telescope (JWST/Webb) is nu volledig uitgevouwen! Vrijdag 7 januari werd de zogeheten ‘port-side panel’ uitgevouwen, drie spiegels die aan de linkerzijde van Webb zaten en die door het uitvouwen samen kwamen met de twaalf zeshoekige (hexagonale) goudkleurige spiegels in het middensegment. En gisteren, zaterdag 8 januari, werd de rechterkant uitgevouwen, de ‘starboard-side panel’ – hierboven een animatie met een impressie van het uitvouwen. Daarmee is de spiegel van Webb, die een totale middellijn heeft van 6,4 meter, nu helemaal uitgevouwen en compleet. Eerder deze week werd ook al de vangspiegel (Ø 74 cm) uitgeklapt, die zich aan het uiteinde bevindt van drie poten van ruim 7 meter lengte. De primaire spiegel van Webb bestaat uit 18 elementen uit beryllium, gecoat met een laag goud. Beryllium is robuust en licht en kan inslagen van micrometeorieten weerstaan. De goudlaag dient om maximale reflectie voor infrarood te krijgen.

De zijpanelen met spiegels moesten in gevouwen toestand gelanceerd worden op 25 december j.l., want anders pasten ze niet in de laadruimte van de Ariane 5 raket. Nu de spiegels succesvol uitgevouwen zijn zijn de meeste ‘deployments’ achter de rug (zie Heidi Bemmel’s lijstje met de Webb to do List hieronder).

Het volgende dat nu op de planning staat is het uitlijnen van alle 18 spiegels met behulp van 126 kleine elektromotoren aan de achterzijde van de spiegels, de zogeheten actuatoren. Dat kan wel enkele maanden gaan duren. Ook moet de temperatuur aan de zijde van de spiegels en instrumenten afkoelen tot -223 °C, zodat het beste de infraroodwaarnemingen kunnen worden gedaan. Tevens moeten de instrumenten en spiegels gecalibreerd worden. En tenslotte vindt er nog een derde en laatste ‘mid-course correction burn’ plaats, een koerscorrectie om Webb op de juiste koers naar z’n halobaan bij Lagrangepunt 2 te krijgen, op 1,5 miljoen km afstand van de aarde. En als dat allemaal achter de rug is (hopelijk in juni) kan Webb eindelijk beginnen met z’n ambitieuze 1e cyclus van z’n waarneemprogramma. Bron: NASA.

Eindstrijd rode superreus voor het eerst in realtime waargenomen

Voor de allereerste keer in de historie hebben astronomen de eindstrijd van een rode  superreus direct waargenomen. De explosie van de massieve ster is in beeld gebracht net voordat deze instortte tot een supernova Type-II. Het in realtime opnemen van het dramatisch einde van de massieve ster werd met behulp van twee op Hawaï gestationeerde telescopen, de Pan-STARRS van de Universiteit van Hawaï op Haleakalā, Maui, en het W.M. Keck-observatorium op Maunakea gedaan.

Artistieke impresse laatste jaar rode superreus Credits; W.M. Keck Observatory, A. Makarenko

Een team astronomen betrokken bij het Young Supernova Experiment (YSE), observeerde de rode superreus gedurende de laatste 130 dagen voorafgaand aan zijn finale explosie. “Dit is een doorbraak voor wat betreft ons inzicht in wat er met massieve sterren gebeurt vlak voor hun einde, ” aldus Wynn Jacobson-Galán, UC Berkeley, en hoofd-auteur van de studie, en ze vervolgt: “Directe detectie van pre-supernova-activiteit in een rode superreus is nog nooit eerder waargenomen in een gewone supernova Type-II. En voor het eerst hebben we een rode superreus zien exploderen!” Het wetenschappelijk artikel van de ontdekking is vandaag gepubliceerd in The Astrophysical Journal. Met Pan-STARRS werd deze rode superreus voor het eerst in de zomer van 2020 ontdekt, de ster straalde een enorme hoeveelheid licht uit. Enkele maanden later verlichtte een supernova de lucht. De flits werd vastgelegd met behulp van Keck Observatory’s Low Resolution Imaging Spectrometer ( LRIS). en zo verkreeg men het allereerste spectrum van de energetische explosie, genaamd supernova 2020tlf (SN 2020tlf). De gegevens lieten direct bewijs zien van dicht, circumstellair materiaal dat de ster omringt op het moment van de explosie, waarschijnlijk hetzelfde gas dat Pan-STARRS in beeld had gebracht van de rode superreus.

Co-auteur Raffaella Margutti stelt: “Het is alsof je naar een tikkende tijdbom kijkt. We hebben nooit eerder zo’n gewelddadige activiteit vastgelegd in een stervende rode superreus en deze zo’n lichtgevende emissie zien produceren, en vervolgens zien instorten en verbranden.” Op basis van gegevens verkregen van Keck’s DEep Imaging and Multi-Object Spectrograph (DEIMOS) en Near Infrared Echellette Spectrograph (NIRES), bepaalde het team dat SN 2020tlf, gelegen in het NGC 5731-stelsel, zich op ongeveer 120 miljoen lichtjaar afstand vanaf de aarde bevindt. Bronnen: Phys.org, Pan-STARRS, UCSC.edu

Zodra Webb helemaal geïnstalleerd is gaat hij dit allemaal waarnemen

Credit: NASA/STScI.

De 25 december gelanceerde James Webb Space Telescope (JWST) – kortweg Webb genoemd – is nog onderweg naar Lagrangepunt 2, 1,5 miljoen km van de aarde vandaan en het uitvouwen van de onderdelen is nog gaande. Laatste onderdeel dat uitgevouwen is dat is de 74 cm grote vangspiegel gisteren, die aan een driepoot zit met benen van meer dan 7 meter lang. Als ergens in juni alles achter de rug is (de reis naar L2, het uitklappen van de zijspiegels, zodat we een complete 6,5 meter telescoop hebben, het afkoelen van de instrumenten en het calibereren) dán gaat Webb daadwerkelijk starten met de wetenschappelijke waarnemingen. Hieronder het programma van cyclus 1, zeg pakweg 6.000 uren aan ‘prime time’ met Webb en 1.231 uren ‘parallel time’.

ProgrammaBeschrijving
General Observer (GO) ProgramsObservations and archival research proposed by the community and selected by peer review.
Director’s Discretionary Early Release Science (DD-ERS) ProgramsObservations to be executed within the first five months of science operations and immediately released to the community.
Guaranteed Time Observations (GTO) Programs Observations defined by members of the instrument and telescope science teams, as well as a number of interdisciplinary scientists.
Calibration ProgramsObservations used to calibrate the science instruments in support of all the other science programs.

52% van de waarnemingen hebben een korte duur (<25 uur), 32% een gemiddelde duur (25-75 uur) en 16% hebben een lange duur (>75 uur). Als je in de tabel in de linkerrij op één van de programma’s klikt krijg je een rij te zien met alle goedgekeurde waarneemprogramma’s. Daar kan je ook weer op klikken en dan alle details zien. Eén van die programma’s is wat ze ‘Cosmos-Webb’ noemen, in de programma’s hierboven te vinden als Go 1727.

Credits: Jeyhan Kartaltepe (RIT); Caitlin Casey (UT Austin); and Anton Koekemoer (STScI) Graphic Design Credit: Alyssa Pagan (STScI)

Daarmee gaan ze met de Near-Infrared Camera (NIRCam) van Webb een gebied aan de hemel in kaart brengen dat drie keer zo groot is als de Volle Maan en dat meer dan 250 uur prime time van Webb gaat vergen. Een kleiner gebied wordt ook gefotografeerd met het Mid-Infrared Instrument (MIRI). Met Cosmos-Webb gaan ze in de allervroegste geschiedenis van het heelal duiken – de reïonisatie-fase van het heelal – en gaan ze de vroegste sterrenstelsels proberen te fotograferen, tevens kijkend naar de rol van donkere materie daarbij. Zouden ze dan al die problemen kunnen oplossen die er zijn rond het ΛCDM model? Spannend!

Bron: STScI + STScI.

Het zonnescherm van de Webb-ruimtetelescoop is succesvol opgespannen

Animatie van het opspannen van het zonnescherm. Dubbelklik voor de animatie. Credit: NASA’s Goddard Space Flight Center Conceptual Image Lab

De NASA heeft laten weten dat het uit vijf lagen bestaande en 23 meter grote zonnescherm van de James Webb-ruimtetelescoop vandaag succesvol is opgespannen. Al op Eerste Kerstdag was men begonnen met het uitvouwen van het zonnescherm langs twee masten, maar toen waren de vijf ‘membranen’ nog dicht op elkaar gevouwen. Nu zijn de lagen, die ieder de dikte van een menselijk haar hebben, opgespannen, dat wil zeggen dat ze strak zijn getrokken en los van elkaar zijn gekomen. Daardoor zijn ze in staat om hun isolerende werking te doen, want dat is hun voornaamste taak: er voor zorgen dat de telescoop en de instrumenten gekoeld zijn tot 40 Kelvin, -233 °C. Bij die temperatuur kunnen de telescoop en de instrumenten hun werk het beste doen: het heelal waarnemen in het nabije en midden-infrarood. Aan de andere kant van het scherm, waar de zon op schijnt, wordt het zo’n 85 °C. Hieronder de tweet met het goede nieuws over de goed verlopen opspanning.

Voor het opspannen van het zonnescherm werd gebruik gemaakt van 139 van Webb’s 178 ontgrendelingsmechanismen, 70 scharnierconstructies, acht plaatsingsmotoren, ongeveer 400 katrollen en 90 afzonderlijke kabels met een lengte van ruim 400 meter. Nu is het uitvouwen van de spiegels aan de beurt, zodat de 6,5 meter grote hoofdspiegel compleet wordt, en van de vangspiegel. Bron: NASA.

Video: het loskoppelen van de Webb-ruimtetelescoop en het uitklappen van de zonnepanelen

Copyright: ESA/Arianespace

Afgelopen zaterdag – Eerste Kerstdag, 25 december 2021 – konden we allemaal live getuige zijn van de lancering van de James Webb Space Telescope (JWST) en van de loskoppeling buiten de atmosfeer van de JWST van de laatste trap van de Ariane 5 raket. Dat waren echter geen goede beelden, want het flikkerde aan alle kanten, de Wifi verbinding met aarde was kennelijk verre van optimaal. Maar net zag ik nieuwe  beelden binnenkomen van de loskoppeling en die zijn een stuk beter. De video is gemaakt met een camera gebouwd door de Ierse firma Réaltra Space Systems Engineering.

Op de video is ook te zien (vanaf 1:20 ongeveer) hoe de zonnepanelen van de Webb ruimtetelecoop zich uitvouwen, hetgeen 29 minuten na de lancering begon. Echt even kijken dus!

Bron: ESA.

Een mooie kerstbonus: dankzij de perfecte lancering gaat de Webb-ruimtetelescoop mogelijk langer mee dan gedacht

Credit: ESA – S. Corvaja

Zaterdag Eerste Kerstdag werd de James Webb Space Telescope (JWST) met een Ariane 5 raket gelanceerd en de ruimte in gestuwd om ‘m richting Lagrangepunt 2 te sturen, een punt dat 1,5 miljoen km van de aarde verwijderd is. Inmiddels zijn er ook twee baanmanoeuvres geweest, eerst MCC-1a die 65 minuten duurde en die een extra snelheid opleverde van 20 m/s, daarna MCC-1b, waarmee nog eens 2,8 m/s aan de snelheid werd toegevoegd. Analyse van de gegevens van de lancering laat nu zien dat door de precisie van die lancering de Webb telescoop brandstof bespaard heeft, die nodig is om ‘m op de juiste koers naar L2 te krijgen. Dat betekent dat hij mogelijk meer brandstof overhoudt om vanuit L2 te richten op de doelen die waargenomen gaan worden en om z’n baan om L2 heen te behouden. In eerste instantie ging men er van uit dat de JWST een minimale levensduur van vijf jaar zou hebben, maar dankzij de lancering zou dat wel eens het dubbele kunnen zijn – ding dong, da’s een mooie kerstbonus! De goede lancering heeft nog een ander positief resultaat opgeleverd, want de zonnepanelen konden daardoor eerder worden uitgeklapt. Dat ging automatisch en daarbij hield de ruimtetelescoop zelf z’n positie in de gaten ten opzichte van de zon. Gerekend was op uitklappen van de panelen 33 minuten na de lancering, maar doordat de ruimtelecoop eerder al de juiste positie had konden de panelen al na 29 minuten openklappen, daarmee eerder stroom genererend. Bron: ESA.

Achterste zonnescherm van de James Webb Telescoop succesvol uitgeklapt

Op Twitter zien we het bericht verschijnen dat de James Webb Space Telescope (JWST) er succesvol in geslaagd is om zijn achterste zonnescherm uit te klappen. In de Tweet hieronder (en de reeksberichten daarin) meer info over het uitklappen.

Ook zijn er al twee ‘mid-course correction burns’ (MCC-1a en b) geweest, kleine koerscorrecties om de JWST naar L2 te sturen, Lagrangepunt 2 op 1,5 miljoen km afstand van de aarde. Komende dagen en weken gaan er nog meer onderdelen van de JWST uitklappen en uitvouwen, hetgeen in detail hier te lezen is. Bron: NASA.

De James Webb Space Telescope (JWST) is gelanceerd!

Credit: NASA TV

Zojuist, om 13.20 uur Nederlandse tijd, is EINDELIJK de James Webb Space Telescope (JWST) gelanceerd. Dat gebeurde vanaf lanceerplatform ELA-3 op het Guiana Space Centre in Frans-Guyana en wel met een Ariane 5 raket van de ESA, die vlucht VA256 uitvoerde. De opgevouwen telescoop is inmiddels helemaal los van de raket en is nu onderweg naar Lagrangepunt L2, op 1,5 miljoen km afstand van de aarde. Later meer details over de lancering en wat er daarna allemaal in de ruimte gebeurde.