Vulkanische ‘activiteit’ in zwarte gaten blaast monumentale bellen van honderdduizenden lichtjaren

Een internationaal team van onderzoekers, waaronder astronomen van de Nederlandse Instituten voor Radioastronomie (ASTRON) en Ruimteonderzoek (SRON) en de Universiteit Leiden, observeerde voor het eerst de volledige omvang van de evolutie van heet gas geproduceerd door een actief zwart gat. Naarmate het evolueert, omvat het hete gas een veel groter gebied dan eerder werd gedacht en treft het zelfs objecten die zich op grote afstand bevinden. Hun studie is vandaag gepubliceerd in Nature Astronomy.

Hier zien we Nest200047, een structuur die de archeologische rijkdommen heeft onthuld die verband houden met honderd miljoen jaar zwarte gat-activiteit. Het zwarte gat bevindt zich in een melkwegstelsel in het midden van de afbeelding en wordt omringd door heldere plasmastralen die worden uitgestoten door zijn polen terwijl het de omringende materie aangroeit. Na verloop van tijd vormen deze jets bellen en filamenten die geleidelijk wegdrijven van hun oorsprong en alles op hun pad beïnvloeden. Dit onthult de uitgebreide impact die een zwart gat heeft, niet alleen op het sterrenstelsel waarin het zich bevindt, maar ook op een gigantisch gebied dat honderden andere sterrenstelsels en een heleboel ander materiaal kan bevatten.

Bubbels en filamenten
De bevindingen kwamen uit studies van Nest200047 – een verder onschuldige groep sterrenstelsels op ongeveer 200 miljoen lichtjaar afstand met in het centrum een spectaculair zwart gat in de melkweg. Het zwarte gat verzamelt actief alle omringende materie en laat daardoor krachtige deeltjesstromen vrij. Deze deeltjes hebben paren bellen en filamenten van heet gas gevormd die geleidelijk van het zwarte gat zijn weggedreven, afstanden van honderdduizenden lichtjaren hebben bereikt en inslaan op alles wat hen in de weg staat. Deze structuren die nu waarneembaar zijn, doen sterk denken aan de rookstromen die in de atmosfeer van de aarde worden geproduceerd door vulkaanuitbarstingen.

“Ons onderzoek laat zien hoe de door het zwarte gat versnelde gasbellen in de loop van de tijd uitzetten en transformeren. Ze creëren inderdaad spectaculaire paddestoelvormige structuren, ringen en filamenten die vergelijkbaar zijn met die afkomstig van een krachtige vulkaanuitbarsting op planeet Aarde”, stelt hij. Marisa Brienza (Universiteit van Bologna, Italiaans Nationaal Instituut voor Astrofysica INAF), die de studie leidde.

LOFAR en eROSITA
Timothy Shimwell (Nederlands Instituut voor Radioastronomie, ASTRON), medeauteur van het onderzoek, is enthousiast over het resultaat. “Al vele jaren proberen onderzoekers erachter te komen hoeveel van de omgeving een zwart gat kan beïnvloeden. De afbeeldingen die we van dit ongelooflijke systeem hebben gemaakt, laten zien dat het antwoord verbazingwekkend groot is. Het zwarte gat heeft niet alleen invloed op het gaststelsel, maar beïnvloedt in plaats daarvan een enorme intergalactische omgeving die honderden andere sterrenstelsels kan bevatten, en het zal aspecten beïnvloeden zoals de snelheid waarmee sterren in die sterrenstelsels worden gevormd.

Als een zwart gat de omringende materie opslokt, produceert het heldere en energieke bundels plasma aan zijn polen. Na verloop van tijd groeien deze stralen uit tot grote bellen en filamenten van heet gas die steeds verder van hun oorsprong afdrijven. Hier zien we links een jong object waar de stralen van materie nog dicht bij een centraal zwart gat zijn. Dit evolueert geleidelijk naar het object uiterst rechts, waar de bellen en filamenten zich honderdduizenden lichtjaren van hun oorsprong hebben verwijderd en alles op hun pad hebben geraakt. Bewijs voor dit evolutiepad werd ontdekt in Nest200047. Credit: Universiteit van Bologna.

Waarnemingen die dit onderzoek mogelijk maakten, zijn uitgevoerd door de Low Frequency Array (LOFAR) en de extended Roentgen Survey with an Imaging Telescope Array (eROSITA). LOFAR, met als middelpunt Nederland, is de grootste laagfrequente radiotelescoop ter wereld, en eROSITA is een ultramoderne ruimtetelescoop. Deze faciliteiten hebben onderzoekers in staat gesteld om “in de tijd te reizen” en getuige te zijn van een uitbarsting van een zwart gat meer dan 100 miljoen jaar geleden en de gevolgen ervan in kaart te brengen. Net zoals het bestuderen van artefacten van oude vulkaanuitbarstingen op aarde, zoals die in Pompei.

LOFAR blijkt een van ’s werelds meest productieve radiotelescopen te zijn. “Dit is weer een fantastische wetenschappelijke doorbraak die LOFAR mogelijk heeft gemaakt en het heeft een nieuwe weg geopend voor onderzoek dat actief zal worden nagestreefd”, zegt Huub Rottgering (Universiteit Leiden). Dit komt na substantiële en aanhoudende ontwikkelingsinspanningen, waarbij Reinout van Weeren (Universiteit Leiden) opmerkt dat “de technieken die nodig zijn om een baanbrekende telescoop zoals LOFAR volledig te exploiteren jaren nodig hebben om te ontwikkelen, en afhankelijk zijn van enkele van ’s lands grootste computerfaciliteiten om te werken, dus het behalen van dit soort resultaten is een enorme inspanning, maar wel een die zeer bevredigend is om er deel van uit te maken.”

Onderschrift video: Als een zwart gat de omringende materie opslokt, produceert het heldere en energieke bundels plasma aan zijn polen. Na verloop van tijd groeien deze stralen uit tot grote bellen en filamenten van heet gas die steeds verder van hun oorsprong afdrijven. Hier zien we voor het eerst op een jong object waar de bundels van materie nog dicht bij een centraal zwart gat zijn. Dit filmpje laat zien hoe dit geleidelijk evolueert totdat de bellen en filamenten honderdduizenden lichtjaren van hun oorsprong zijn verwijderd en alles op hun pad hebben geraakt. Bewijs voor dit evolutiepad werd ontdekt in Nest200047.

Wetenschappelijk artikel
“Een momentopname van de oudste AGN-feedbackfasen” gepubliceerd in Nature Astronomy. Het is het resultaat van een gezamenlijke inspanning van experts op het gebied van radio-, optische en röntgenastronomie van de Universiteit van Bologna, INAF, ASTRON, Leiden Observatory, Hamburger Sternwarte, Kazan University, Space Research Institute (IKI), Max Planck Institute for Astrophysics , Universiteit van Hertfordshire, SRON, Observatoire de Paris. Link naar artikel over natuurastronomie : https://www.nature.com/articles/s41550-021-01491-0
DOI: 10.1038/s41550-021-01491-0

Bron: ASTRON.

Nog even over de grootste komeet die we ooit gezien hebben

Credit: Will Gater.

Ik had het er eerder in juni dit jaar al over, de grootste komeet die ooit ontdekt is, toen nog komeet 2014 UN271 geheten. Inmiddels – vier maanden later – heeft de komeet een nieuwe naam, genoemd naar zijn ontdekkers, Bernardinelli-Bernstein (C/2014 UN271). Hij is afkomstig uit de Oortwolk aan de buitenrand van het zonnestelsel en hij is onderweg naar de binnenste regionen. Ergens in 2031 moet dat leiden tot z’n perihelium, die ‘m tot aan de baan van Saturnus brengt. Zelfs als grootste komeet ooit ontdekt zal dat perihelium niet leiden tot spectaculaire beelden, komeet Bernardinelli-Bernstein zal alleen in grote telescopen zichtbaar zijn. Maar waarom begin ik er dan weer over, zal je je wellicht afvragen. Dat is omdat ik bovenstaande infografiek tegenkwam, waarin goed de grootte van de komeet te zien is. De sterrenkundige Will Gater heeft ‘m gemaakt en in de infografiek wordt komeet Bernardinelli-Bernstein vergeleken met andere astronomische objecten, zoals komeet 67P, waar Rosetta jarenlang onderzoek aan heeft gedaan, en Arrokoth, waar de New Horizons vorig jaar langs is gevlogen.

De komeet werd eerder dit jaar ontdekt door Pedro Bernardinelli en Gary Bernstein (University of Pennsylvania), die foto’s bestudeerden die in de periode 2014-2018 waren gemaakt met de 570-megapixel Dark Energy Camera (DECam) op de Víctor M. Blanco 4-meter Telescoop in Chili, de telescoop waarmee ze donkere energie onderzoeken. Bernardinelli en Bernstein denken dat de reis van de naar hen genoemde komeet naar de binnenregionen van het zonnestelsel begon toen de komeet maar liefst 40.000 Astronomische Eenheid van de zon verwidjerd was, da’s 40.000 keer de afstand aarde-zon, 40.000 keer 149 miljoen km, zeg zo’n 3,7 biljoen km, da’s 0,6 lichtjaar, oftewel 1/7e van de afstand tot de meest nabije andere ster, Proxima Centauri. Hieronder zie je een foto van de komeet gemaakt met de DECam in oktober 2017.

Credit: Dark Energy Survey/DOE/FNAL/DECam/CTIO/NOIRLab/NSF/AURA/P. Bernardinelli & G. Bernstein (UPenn)/DESI Legacy Imaging Surveys –

Schattingen wijzen uit dat de kern van de komeet tussen de 100 en 200 km groot is. Momenteel is hij net zo ver van de zon als de planeet Uranus en is hij van een helderheid iets onder de magnitude 20. De baan van komeet Bernardinelli-Bernstein is trouwens wel bijzonder, want die blijkt bijna loodrecht te staan op het baanvlak van het zonnestelsel (zie de illustratie in de vorge blog over de komeet, link bovenaan). Men heeft berekend dat hij welgeteld 612.190 jaar doet over één omloop om de zon, waarbij aangetekend dat er ook berekeningen zijn die dit op 4,5 miljoen jaar houden

Bron: Noirlab.

Livestream lancering Chinese Shenzhou 13-missie [update]

[update; om 18:23 NL’se tijd was er liftoff voor de Shenzhou 13. Godspeed!] De lancering van de bemande Shenzhou 13-missie staat vandaag 15 oktober gepland om 18:23 NL’se tijd. (12:23 EDT) vanaf het Jiuquan Satellite Center in de Gobi-woestijn. Deze missie gaat  zes maanden duren. De bemanning bestaat uit Zhai Zhigang, Wang Yaping en Ye Guangfu. Het trio is de back-up bemanning van de Shenzhou 12-missie. Zhai, voormalig gevechtspiloot, is commandant van de missie, en was de eerste Chinese astronaut die een ruimtewandeling maakte, dit deed hij tijdens de Shenzhou 7-missie in 2008. Voor de 41-jarige Ye Guangfu, ook voormalig gevechtspiloot, is het zijn eerste vlucht. Wang Yaping is de tweede Chinese vrouw in de ruimte en nu de eerste vrouwelijke astronaut die het Tianhe-ruimtestation gaat bezoeken. Wang was lid van de Shenzhou 10-missie in 2013 en gaf een educatieve lezing vanuit de ruimte. De Shenzhou zal bovenop een Lange Mars 2F-raket gelanceerd worden vanaf Jiuquan Satellite Launch Center in de Gobi-woestijn. De reis gaat naar de kernmodule van het toekomstig Chinese ruimtestation Tiangong (hemels paleis) 2. Lin Xiqiang, adjunct-directeur van het Nationale Chinese ruimteagentschap, het CNSA, deelde op de persconferentie gisteren mee dat de lancering live te kijken is via het China Central Television-netwerk, vanaf 14:25 NL’se tijd, zie ook de stream hieronder. De Shenzhou 13 wordt gelanceerd op het moment dat de in een baan om de aarde draaiende Tianhe-module over de lanceerplaats in Jiuquan gaat, waardoor het ruimteschip ongeveer acht uur later Tianhe kan inhalen en aanmeren. Zie hier meer op AB op de lancering van de Shenzhou 12.

Artistieke impressie van het Chinese modulaire ruimtestation – Foto: CMSEO

Belangrijke missiedoelen voor Shenzhou 13 zijn het testen van technologieën voor de montage en constructie van het ruimtestation, dat in 2022 nog twee modules zal ontvangen. Men test o.a. de overplaatsing van een module van de ene dockingport naar de andere, m.b.v. handmatige bediening van Tianhe’s robotarm. Het onbemande ruimtevaartuig Tianzhou 2, dat voorraden leverde voor Shenzhou 12, zal worden gebruikt als testobject. Twee tot drie extravehicular activiteiten (EVA’s), of ruimtewandelingen, zijn ook gepland tijdens de Shenzhou 13-missie. Het belangrijkste doel is om een ??adapter te installeren waarmee de grote arm van Tianhe kan worden aangesloten op een andere, kleinere arm die op een toekomstige module zal komen. Ook worden medische, woon- en werkondersteuningstechnologieën uitgebreidt geïnspecteerd en zullen er wetenschappelijke experimenten uitgevoerd worden op gebieden als ruimtegeneeskunde en microzwaartekrachtfysica. Shenzhou 13 zal aanmeren in de nadirhaven van Tianhe, die naar de aarde is gericht. Dit betekent dat het ruimteschip een radiale of ‘R-bar’ rendez-vous moet maken om dicht bij de module te komen en Tianhe nadert vanuit een richting loodrecht op de aarde, in plaats van langs de lijn van Tianhe’s vliegroute zoals bij meer routinematige aanlegmanoeuvres. Zhai, 55, keert na 13 jaar terug naar de ruimte. “Namens onze bemanning en mezelf gesproken, heb ik er alle vertrouwen in om de Shenzhou 13-missie te voltooien,” sprak hij op de persconferentie gisteren die plaatsvond op Jiuquan. Op de vraag of Wang Yaping opnieuw een live college zou geven vanuit een baan om de aarde voor studenten in China, bevestigde de vice-Lin Xiqiang, vice-president van het CNSA, dat outreach-activiteiten zouden deel uitmaken van de Shenzhou 13-missie. Space.com/CNSA/CMSA

Er komen vreemde radiogolven vanuit het centrum van het Melkwegstelsel

Artistieke impressie van ASKAP J173608.2-321635. Credit: Sebastian Zentilomo.

Het was de sterrenkundestudent Ziteng Wang (Universiteit van Sydney) die het met z’n team als eerste detecteerde: vreemde radiogolven vanuit het centrum van het Melkwegstelsel, radiostraling die niet past bij één van de bekende astronomische objecten. Hij deed z’n ontdekking met behulp van de ASKAP radiotelescoop in het westen van Australië. En nu zijn hij en z’n collega’s aan het kijken of ze een verklaring kunnen vinden voor de gevonden radiostraling. Het vreemde van de straling is de grilligheid in de intensiteit en de hoge graad van polarisatie. De sterkte van de radiostraling kan in korte tijd opeens met een factor 100 toenemen en weer afnemen en er lijkt geen regelmaat in te zitten. Eerst was hij geheel onzichtbaar, toen werd ‘ie ineens een stuk helderder, om vervolgens weer sterk in kracht af te te nemen. In negen maanden tijd gebeurde dit zes keer in 2020. Er werd alleen radiostraling waargenomen, optisch was er niets te zien, ook niet in het IR en röntgengebied van het spectrum. In eerste instantie dachten Wang en z’n collega’s dat het wellicht een pulsar is in het centrum van de Melkweg, maar de karakteristieken van ASKAP J173608.2-321635, zoals het object heet, zijn toch echt heel anders dan van ‘normale’ pulsars. Het object heeft wel gelijkenissen met de zogeheten Galactic Centre Radio Transients, die ook wel ‘kosmische burpers’ worden genoemd, maar daar zijn toch ook weer verschillen mee.

De sterrenkundigen willen het object verder bestuderen om meer te weten te komen over de ware aard ervan. Wellicht gaat om een geheel nieuw type van object. Hier het vakartikel over ASKAP J173608.2-321635, dat verschenen is in the Astrophysical Journal. Bron: Universiteit van Sydney.

Video; Blue Origin’s New Shepard bezorgt ‘Captain Kirk’ en zijn drie mede-passagiers de reis van hun leven

Blue Origin heeft vandaag zijn tweede bemande ruimtevlucht, de ‘New Shepard 18’-missie met succes voltooid. De acteur William Shatner, beter bekend als dé ‘Captain James T. Kirk’ uit Star Trek: The Original Series, was één van de vier passagiers op de New Shepard. Shatner meldde over de radio; “That was unlike anything they described.” De andere drie passagiers waren Blue Origin’s Vice President of Mission & Flight Operations Audrey Powers, voormalig NASA-ingenieur Dr. Chris Boshuizen, en auteur en mede-oprichter van klinisch onderzoeksplatform Medidata Solutions Glen de Vries. Powers is manager voor het certificeringsproces voor de New Shepard.  De Vries heeft zelfs een eigen website gemaakt speciaal voor deze gelegenheid, zie hier. Op de twitterlijn van Blue Origin kan men de autorit van Shatner en de andere passaiers van vanochtend naar de lanceerplaats bekijken, zie hier. De herbruikbare New Shepard-raket en -capsule zijn om 9.50 uur lokale tijd (15:50 NL’se tijd) van Blue Origin’s Launch Site One, net ten noorden van de stad Van Horn in West-Texas, opgestegen. Na een vlucht van elf minuten, waarin de bemanning ongeveer vier minuten gewichtloos was in de ruimte, bracht de capsule de bemanning veilig terug naar de aarde met een parachute-geassisteerde landing nabij de faciliteiten van Blue Origin in West-Texas. De raket, die zich van de capsule scheidde nadat hij de bemanning naar de ruimte had gebracht, maakte ook met succes een rechtopstaande landing van ongeveer zeven minuten. De eerste bemande vlucht van Blue Origin, de NS-16 vloog op 20 juli j.l. Aan boord de Nederlandse student Oliver Daemen, de broers Mark en Jeff Bezos, en de 82-jarige Wally Funk. De lanceringsfaciliteit van Van Horn is het eerste volledig privé-ruimtelanceringscomplex dat een bemande vlucht verzorgt. Het Spaceport America bijvoorbeeld, ontving van de staat New Mexico honderden miljoenen dollars aan financiering voor het SpaceShipTwo-vluchten ondersteunde. De New Shepard-16-missie vloog ook de allereerste betalende suborbitale ruimtetoerist, hoewel eerder betalende toeristen aan boord van Sojoez-missies naar het internationale ruimtestation (ISS) gevlogen zijn. Shatner is met zijn 90 jaar de oudste passagier ooit in de ruimte. Bronnen: Blue Origin/Space.com/EverydayAstronaut

Ontmoet de 42: ESO fotografeert enkele van de grootste planetoïden in ons zonnestelsel

42 planetoïden gefotografeerd door ESO’s VLT. Credit:
ESO/M. Kornmesser/Vernazza et al./MISTRAL algorithm (ONERA/CNRS)

Met behulp van de Very Large Telescope (VLT) van de Europese Zuidelijke Sterrenwacht (ESO) in Chili hebben astronomen opnamen gemaakt van 42 van de grootste objecten in de planetoïdengordel tussen Mars en Jupiter. Nooit eerder is zo’n grote groep planetoïden zo scherp in beeld gebracht. De waarnemingen tonen een breed scala aan eigenaardige vormen, van bolvormig tot ‘hondenkluif’, en helpen astronomen om de oorsprong van de planetoïden in ons zonnestelsel te achterhalen.

De gedetailleerde opnamen van deze 42 objecten betekenen een sprong voorwaarts in het planetoïdenonderzoek. Deze is mogelijk gemaakt dankzij telescopen op de grond, en draagt bij aan het beantwoorden van de ultieme vraag naar leven, het heelal en de rest [1]In The Hitchhiker’s Guide to the Galaxy (Het transgalactisch liftershandboek) van Douglas Adams, het getal 42 het antwoord op de ‘ultieme vraag naar het leven, het heelal en de rest’. … Continue reading.

Ceres en Vesta. Credit:
ESO/Vernazza et al./MISTRAL algorithm (ONERA/CNRS)

‘Tot nu toe waren slechts drie grote planetoïden in de hoofdgordel – Ceres, Vesta en Lutetia – gedetailleerd in beeld gebracht, omdat ze zijn bezocht door de ruimtemissies Dawn en Rosetta van respectievelijk NASA en ESA,’ aldus Pierre Vernazza van het Laboratoire d’Astrophysique de Marseille in Frankrijk, die de leiding had over het planetoïdenonderzoek waarvan de resultaten vandaag in Astronomy & Astrophysics zijn gepubliceerd. ‘Onze ESO-waarnemingen hebben scherpe beelden van een veel groter aantal opgeleverd: 42 in totaal.’

Het tot nog toe geringe aantal gedetailleerde waarnemingen van planetoïden betekende dat belangrijke kenmerken zoals hun driedimensionale vorm of dichtheid tot nu toe grotendeels onbekend waren gebleven. Tussen 2017 en 2019 hebben Vernazza en zijn team het plan opgevat om deze leemte opvullen door de belangrijkste objecten in de planetoïdengordel aan een grondig onderzoek te onderwerpen.

De meeste van de 42 objecten in hun steekproef zijn groter dan honderd kilometer. In het bijzonder heeft het team bijna alle planetoïden in de gordel met afmetingen groter dan tweehonderd kilometer in beeld gebracht (20 van de 23). De twee grootste objecten die het team heeft onderzocht zijn Ceres en Vesta, met diameters van ongeveer 940 en 520 kilometer. De twee kleinste planetoïden in de steekproef, Urania and Ausonia, zijn elk slechts ongeveer negentig kilometer groot.

Poster van 42 planetoïden in ons zonnestelsel en hun omloopbanen. Credit:
ESO/M. Kornmesser/Vernazza et al./MISTRAL algorithm (ONERA/CNRS)

Door de vormen van de objecten te reconstrueren, realiseerde het team zich dat de waargenomen planetoïden in grote lijnen in twee families kunnen worden ingedeeld. Sommige, zoals Hygiea and Ceres, zijn bijna volmaakt bolvormig terwijl andere een meer eigenaardige, ‘langgerekte’ vorm hebben, met als onbetwiste koningin de ‘hondenkluif’-planetoïde Kleopatra.

Door de vormen van de planetoïden te combineren met informatie over hun massa’s, ontdekte het team dat de dichtheid van de planetoïden over de hele linie sterk verschilt. De vier minst dichte onderzochte planetoïden, waaronder Lamberta and Sylvia, hebben een dichtheid van ongeveer 1,3 gram per kubieke centimeter – zo’n beetje de dichtheid van steenkool. Met respectievelijk 3,9 en 4,4 gram per kubieke centimeter – hoger dan de dichtheid van diamant (3,5 gram per kubieke centimeter) – hebben Psyche and Kalliope de hoogste dichtheden.

Sylvia en Lamberta. Credit:
ESO/Vernazza et al./MISTRAL algorithm (ONERA/CNRS)

Deze grote verschillen in dichtheid wijzen erop dat de samenstelling van de planetoïden aanzienlijk varieert, wat astronomen belangrijke aanwijzingen geeft over hun oorsprong. ‘Onze waarnemingen onderbouwen het idee dat deze objecten sinds hun vorming een substantiële migratie hebben doorgemaakt. De enorme variatie in hun samenstelling kan, kort gezegd, alleen worden begrepen als de objecten in verschillende delen van het zonnestelsel zijn ontstaan,’ legt Josef Hanuš van de Karelsuniversiteit Praag, Tsjechië, een van de auteurs van de studie uit. De resultaten ondersteunen met name de theorie dat de planetoïden met de laagste dichtheid zich in het afgelegen gebied voorbij de baan van Neptunus hebben gevormd, en later naar hun huidige locatie zijn gemigreerd.

Deze bevindingen zijn te danken aan de gevoeligheid van het Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch (SPHERE)-instrument dat aan ESO’s VLT is gekoppeld [2]Alle waarnemingen zijn uitgevoerd met de Zurich IMaging POLarimeter (ZIMPOL), een beeldvormend subsysteem van het SPHERE-instrument dat op zichtbare golflengten opereert.. ‘Dankzij de verbeterde mogelijkheden van SPHERE en het feit dat er weinig bekend was over de vormen van de grootste planetoïden in de hoofdgordel, hebben we aanzienlijke vooruitgang kunnen boeken op dit gebied,’ zegt medeauteur Laurent Jorda, eveneens van het Laboratoire d’Astrophysique de Marseille.

Astronomen zullen nog meer planetoïden gedetailleerd in beeld kunnen brengen met ESO’s Extremely Large Telescope (ELT), die momenteel in Chili wordt gebouwd en later dit decennium in gebruik zal worden genomen. ‘ELT-waarnemingen van planetoïden in de hoofdgordel zullen ons in staat stellen om objecten te onderzoeken met diameters tot 35 à 80 kilometer, afhankelijk van hun locatie in de gordel, en kraters tot ongeveer 10 à 25 kilometer groot,’ zegt Vernazza. ‘Met een SPHERE-achtig instrument op de ELT zouden we zelfs een vergelijkbare steekproef kunnen nemen van objecten in de verre Kuipergordel. Dit betekent dat we de geologische geschiedenis van een veel grotere steekproef van kleine objecten vanaf de grond in kaart kunnen brengen.’

De resultaten van dit onderzoek zijn te vinden in een artikel dat in Astronomy & Astrophysics verschijnt (https://www.aanda.org/10.1051/0004-6361/202141781).

Bron: ESO.

References[+]

References
1 In The Hitchhiker’s Guide to the Galaxy (Het transgalactisch liftershandboek) van Douglas Adams, het getal 42 het antwoord op de ‘ultieme vraag naar het leven, het heelal en de rest’. Vandaag, 12 oktober 2021, is de 42ste verjaardag van de publicatie van het boek.
2 Alle waarnemingen zijn uitgevoerd met de Zurich IMaging POLarimeter (ZIMPOL), een beeldvormend subsysteem van het SPHERE-instrument dat op zichtbare golflengten opereert.

Poollicht bij negentien sterren hint op verborgen exoplaneten

Rode dwerg met poollicht. Een artistieke weergave van poollicht bij een rode dwergster (links) vanwege interactie met een exoplaneet (rechts). (c) Daniëlle Futselaar (artsource.nl)

Een internationaal team van wetenschappers onder Nederlandse leiding heeft met behulp van radiotelescopen negentien rode dwergsterren ontdekt die onverwacht radiogolven uitzenden. De uitbarstingen ontstaan mogelijk door interactie met exoplaneten. De resultaten van het onderzoek staan in twee wetenschappelijke publicaties.

De wetenschappers zochten naar poollicht bij rode dwergsterren met behulp van LOFAR. Dat is de krachtigste radiotelescoop ter wereld met het centrum in het Drentse Exloo. Een jaar geleden was door hetzelfde team het eerste poollicht bij een ster ontdekt en dat smaakte naar meer.

De onderzoekers hebben nu signalen opgevangen bij negentien rode dwergsterren. Bij vier sterren zijn de signalen het best te verklaren doordat die sterren een wisselwerking hebben met nog niet bevestigde exoplaneten die om hen heen draaien.

Astronomen weten al langer dat de planeten, net als onze aarde krachtige radiogolven uitzenden als hun magnetische velden botsen met de zonnewind. Callingham: “Bij onze aarde heb je dan noorderlicht en zuiderlicht. En bij Jupiter is het poollicht nog heftiger omdat de vulkanische maan Io veel materiaal richting Jupiter blaast.”

De modellen van de onderzoekers laten zien dat bij de onderzochte sterren iets vergelijkbaars aan de hand kan zijn als bij het poollicht van Jupiter. Co-auteur Harish Vedantham (ASTRON): “Het poollicht op de ster wordt dan veroorzaakt doordat een exoplaneet in de buurt van de ster veel materiaal de ruimte in blaast.”

Het team onderwerpt de negentien sterren inmiddels aan een nader onderzoek. Ze kijken bijvoorbeeld met optische telescopen of ze aanwijzingen zien voor exoplaneten en ze speuren in de radiostraling naar patronen. In de toekomst willen de onderzoekers de SKA-telescopen gebruiken. Deze telescopen zijn gepland voor 2029.

Wetenschappelijke artikelen 

The population of M dwarfs observed at low radio frequencies. Door: J.R. Callingham, H.K. Vedantham, T.W. Shimwell, B.J.S. Pope, I.E. Davis, P.N. Best, M.J. Hardcastle, H.J.A. Röttgering, J. Sabater, C. Tasse, R.J. van Weeren, W.L. Williams, P. Zarka, F. de Gasperin & A. Drabent. Geacepteerd voor publicatie in Nature Astronomy. Origineel: https://www.nature.com/articles/s41550-021-01483-0

Gratis preprint: https://www.astronomie.nl/upload/files/2021/Callingham2021-M-dwarf-Population-Nature_Astronomy.pdf

The TESS View of LOFAR Radio-Emitting Stars. Door: Benjamin J.S. Pope, Joseph R. Callingham, Adina D. Feinstein, Maximilian N. Günther, Harish K. Vedantham, Megan Ansdell, & Timothy W. Shimwell. Geaccepteerd voor publicatie in Astrophysical Journal Letters. Origineel: https://doi.org/10.3847/2041-8213/ac230c

Gratis preprint: https://www.astronomie.nl/upload/files/2021/Pope2021-Tess-apjl.pdf

Bron: Astronomie.nl.

BepiColombo zal zaterdag 2 oktober z’n eerste scheervlucht langs Mercurius maken

Credit: ESA/ATG medialab

De BepiColombo missie van ESA en JAXA (de Europese resp. Japanse ruimtevaartorganisatie) zal komende zaterdagnacht z’n eerste scheervlucht maken langs Mercurius. Die planeet, de binnenste planeet van het zonnestelsel, is ook het doel van de missie, maar om in een stabiele baan te komen moeten er in totaal zes scheervluchten om de planeet heen worden gemaakt. Pas in 2025 zal de ruimteverkenner die uiteindelijke baan bereiken. Om 01.34 uur Nederlandse tijd (dus ’s nachts) zal BepiColombo zijn dichtste nadering tot Mercurius meemaken, waarbij hij tot een afstand van 200 km boven het oppervlak zal vliegen. Eerder dit jaar (in augustus) had BepiColombo een scheervlucht langs Venus, ook bedoeld om hem een gravitationele boost richting Mercurius te geven.

Credit: ESA

Tijdens de scheervlucht (Engels: flyby) zullen er met twee van de drie monitoring cameras (MCAM’s) foto’s worden gemaakt en zullen wetenschappelijke instrumenten worden gebruikt (zie de illustratie hieronder). De scheervlucht vindt plaats aan de nachtzijde van Mercurius, dus echt spectaculair zullen de foto’s niet worden, ook niet omdat de hoge resolutie-camera’s nog niet zullen werken. De bedoeling is dat er in totaal negen scheervluchten worden gemaakt om BepiColombo in z’n juiste baan te krijgen, eentje om de aarde heen (die al geweest is), twee om Venus heen (ook al geweest) en zes om Mercurius heen (zie de animatie hierboven wanneer dat allemaal was/is).

Credit: ESA.

De ruimteverkenner bestaat uit twee onderdelen, te weten de Mercury Planetary Orbiter van de ESA en de Mercury Magnetospheric Orbiter van de JAXA. Hieronder een video waarin je een korte impressie ziet van de scheervlucht komend weekend.

Bron: ESA.

Nog even over die ‘gesmolten ring’

Credit: ESA/Hubble & NASA, S. Jha

December vorig jaar net na de Kerst had ik hier het bericht over GAL-CLUS-022058s, een sterrenstelsel mét zwaartekrachtlens gelegen in het zuidelijke sterrenbeeld Oven (Fornax), beter bekend onder z’n bijnaam, de gesmolten ring. De foto van dat sterrenstelsel is onlangs nader bestudeerd en dat heeft meer informatie opgeleverd over het ‘gelensde’ sterrenstelsel, gelegen achter GAL-CLUS-022058s, dat door de zwaartekrachtwerking als een verbogen, gesmolten ring te zien is. Die analyse heeft laten zien dat dat achterliggende stelsel maar liefst 9,4 miljard lichtjaar van ons verwijderd is (roodverschuiving z=1,47) Dat kon men vaststellen dankzij de moleculaire wolken in het gelensde stelsel, waarin nieuwe sterren worden geboren en waarvan men de roodverschuiving kon meten. Dankzij zo’n zwaartekrachtlens, waarvan het bestaan werd voorspeld door Albert Einstein op grond van z’n Algemene Relativiteitstheorie uit 1915, wordt niet alleen het licht van zo’n achterliggend sterrenstelsel verbogen, maar ook versterkt. De analyse van de foto heeft laten zien dat het beeld van het stelsel maar liefst twintig keer versterkt is. Dat heeft er voor gezorgd dat Hubble in dit geval net zo goed werk deed als mogelijk is met een 48 meter (!) telescoop vanaf de aarde. Hier het vakartikel over de nadere analyse van de foto van de gesmolten ring.

Bron: ESA/Hubble.

Eerste meting van zowel massa als spin van een middelbaar zwart gat

Deze afbeelding toont een lichtgevende strook materiaal van een ster die aan stukken wordt gescheurd terwijl hij door een superzwaar zwart gat wordt verorberd. Het verslindende zwarte gat is omringd door stof. Credit: NASA/JPL-Caltech

Sterrenkundigen hebben een fatale ontmoeting tussen een onfortuinlijke ster en een middelzwaar zwart gat bestudeerd. De röntgenflits die daaruit voortkwam geeft ze voor het eerst zowel de massa als de draaisnelheid van een middelzwaar zwart gat.
Hoewel zwarte gaten en peuters weinig gemeen lijken te hebben is er één opvallende overeenkomst: beiden zijn slordige eters, die overvloedig bewijs achterlaten dat er een maaltijd heeft plaatsgevonden.
Maar waar de een gevallen pasta of yoghurtspetters achterlaat, weet de ander een naspel van verbijsterende omvang teweeg te brengen. Wanneer een zwart gat een ster oppeuzelt produceert het wat sterrenkundigen een tidal disruption event noemen. Het verscheuren van de onfortuinlijke ster gaat vergezeld van een uitbarsting van straling die het licht van alle sterren in het gast-sterrenstelsel van het zwarte gat samen, maanden of zelfs jarenlang kan overtreffen.

In een publicatie in The Astrophysical Journal heeft een team sterrenkundigen geleid door Sixiang Wen, postdoc aan de University of Arizona Steward Observatory en vanaf 1 oktober werkzaam aan de Radboud Universiteit, gebruik gemaakt van de röntgenstralen uitgezonden door een tidal disruption event bekend onder de naam J2150 om de eerste metingen te doen aan zowel de massa als de draaisnelheid van het zwarte gat. Dit zwarte gat is van een specifiek type – een middelzwaar zwart gat – en het bewijs voor het bestaan van dit soort zwarte gaten is nog niet waterdicht.
“Het feit dat we in staat waren om dit zwarte gat te betrappen terwijl het een ster verorberde bleek een uitgelezen mogelijkheid om iets te observeren dat anders onzichtbaar zou zijn,” vertelt Ann Zabludoff, hoogleraar sterrenkunde aan de universiteit van Arizona en medeauteur van de publicatie. “Door de flits te analyseren krijgen we een beter begrip van deze ongrijpbare categorie zwarte gaten. ”

J2150 flits

Door de röntgendata van de J2150 flits opnieuw te analyseren en te vergelijken met nieuwe theoretische modellen konden de auteurs aantonen dat hij afkomstig was van een ontmoeting tussen een ongelukkige ster en een middelzwaar zwart gat. Het betreffende middelzware zwarte gat heeft een bijzonder kleine massa – althans, voor een zwart gat – van ongeveer 10.000 keer de massa van de zon.
“Uit de röntgenstraling van het binnenste deel van de schijf bestaande uit puin van de dode ster was het voor ons mogelijk om de massa en draaisnelheid van dit zwarte gat af te leiden en het zodoende als een middelzwaar zwart gat te classificeren,” legt Wen uit.
Tientallen tidal disruption events zijn gezien in de centra van grote sterrenstelsels die superzware zwarte gaten huizen, en een handjevol zijn ook waargenomen in de centra van kleine sterrenstelsels die mogelijk middelzware zwarte gaten bevatten. Eerdere data zijn echter nooit voldoende nauwkeurig geweest om te bewijzen dat een individueel tidal disruption event door een middelzwaar zwart gat werd uitgevoerd.
“Dankzij moderne astronomische waarnemingen weten we dat de centra van bijna alle sterrenstelsels van vergelijkbare grootte of groter dan de Melkweg superzware zwarte gaten herbergen,” vertelt medeauteur van het onderzoek Nicholas Stone, docent aan de Hebrew University in Jeruzalem. “Deze reuzen variëren in omvang van één miljoen tot tien miljard keer de massa van de zon, en ze vormen krachtige bronnen van elektromagnetische straling wanneer interstellair gas invalt.”
De massa van deze zwarte gaten correleert sterk met de totale massa van de stelsels waarin ze zitten; de grootste sterrenstelsels huizen de grootste superzware zwarte gaten.

Wanneer een ster te dicht bij een zwart gat komt, veroorzaakt de zwaartekracht intense getijdekrachten die de ster uiteen trekken, wat een catastrofaal verschijnsel tot gevolg heeft dat bekend staat als een tidal disruption event. Er komen overweldigende hoeveelheden energie vrij die ervoor zorgen dat deze tidal disruption in sommige gevallen zelfs het licht van de rest van zijn sterrenstelsel kan overtreffen. Credit: NASA’s Goddard Space Flight Center/Chris Smith (USRA/GESTAR)

Zwarte gaten in kleinere sterrenstelsels

“We weten nog steeds erg weinig over het bestaan van zwarte gaten in de centra van stelsels kleiner dan ons Melkwegstelsel,” vertelt medeauteur Peter Jonker van Radboud Universiteit en SRON. “Door beperkingen in de waarnemingen is het erg uitdagend om centrale zwarte gaten te ontdekken die kleiner zijn dan één miljoen zonnemassa’s.”
Ondanks de veronderstelde overvloed van zwarte gaten blijft hun oorsprong onbekend. Volgens Jonker zijn er dan ook veel verschillende en rivaliserende theorieën die dit proberen te verklaren. Middelzware zwarte gaten zouden de kiemen kunnen zijn waaruit superzware zwarte gaten spruiten.
“Daarom kan een betere grip op de hoeveelheid middelzware zwarte gaten helpen bij het bepalen van welke theorieën over het ontstaan van superzware zwarte gaten kloppen,” licht hij toe.

Draaisnelheid

Nog spannender vindt Zabludoff de meting van de draaisnelheid, ook wel spin genoemd, van J2150 die de groep wist te verkrijgen. Deze spinmeting bevat hints over hoe zwarte gaten groeien, en mogelijk ook informatie voor deeltjesfysica. Dit zwarte gat heeft een hoge spin, maar niet de hoogst mogelijke spin, legt Zabludoff uit, wat de vraag opwerpt hoe het zwarte gat aan zijn spin komt.
“Het kan zijn dat het zwarte gat op deze manier gevormd is en de spin sindsdien amper meer veranderd is, of dat twee middelzware zwarte gaten onlangs tot deze zijn versmolten,” vertelt ze. “Wat we wel weten, is dat de spin die we gemeten hebben scenario’s uitsluit waarin het zwarte gat gedurende een lange tijd groeit door gestaag gas te consumeren of door veel snelle hapjes te nemen van gas uit willekeurige richtingen.”
Bovendien laat de spinmeting de astrofysici hypotheses testen over de aard van donkere materie, waarvan wordt gedacht dat deze goed is voor de meeste materie in het heelal. Donkere materie zou kunnen bestaan uit onbekende elementaire deeltjes die nog niet in laboratoriumexperimenten zijn waargenomen. Onder de kandidaten bevinden zich hypothetische deeltjes die ultralichte bosonen worden genoemd, legt Stone uit.
“Als deze deeltjes bestaan en massa hebben in een bepaald bereik, dan zullen ze voorkomen dat een middelzwaar zwart gat een snelle spin krijgt,” zegt hij. “Het zwarte gat van J2150 spint echter snel. Onze spinmeting sluit dus een reeks ultralichte boson-theorieën uit, wat de waarde aantoont van zwarte gaten als buitenaardse laboratoria voor deeltjesfysica.”
De auteurs hopen dat nieuwe waarnemingen van tidal disruption flares sterrenkundigen in de toekomst zouden kunnen helpen om tot een betere massaverdeling te komen van zwarte gaten.
“Als blijkt dat de meeste dwergsterrenstelsels middelzware zwarte gaten bevatten, dan zou dat betekenen dat de meeste tidal disruption events in zulke dwergstelsels voorkomen,” zegt Stone. “Door de röntgenstraling van deze flitsen aan theoretische modellen te fitten kunnen we een census houden van de middelzware zwarte gaten-populatie in het heelal,” voegt Wen toe.
Om dat te kunnen doen zullen echter meer tidal disruption events gevonden moeten worden. Dat is waarom sterrenkundigen uitkijken naar de nieuwe telescopen die binnenkort in bedrijf gaan, zowel op Aarde als in de ruimte, zoals de Chinese Einstein Probe satelliet waar ESA ook aan mee werkt. Bron: Radboud Universiteit.