Jason Wright vinkt af wat Tabby’s star (KIC 8462852) wel en niet zou kunnen zijn

Impressie van kometen rondom Tabby's Star (credit: http://sites.psu.edu/astrowright/2016/09/03/what-could-be-going-on-with-boyajians-star-part-x-wrapup-and-gaias-promise/

Impressie van kometen rondom Tabby’s Star (credit: NASA/JPL-Caltech)

Tabby’s Star kennen we inmiddels allemaal, tenzij je afgelopen jaar onder een steen hebt gelegen. De naam Jason Wright zal bij de meeste mensen minder snel een belletje doen rinkelen, al is hij wel degene die ervoor gezorgd heeft d

Vreemde gedrag van KIC 8462852 komt vermoedelijk door kometenwolken

Impressie van kometen die voor KIC 8462852 langs bewegen. Credit: NASA/JPL-Caltech/T. Pyle (IPAC)

Ruim een maand wordt wereldwijd gespeculeerd over het vreemde gedrag van KIC 8462852, de ster op  1481 lichtjaar afstand van de aarde, die vier jaar lang door de Kepler ruimtetelescoop is bestudeerd en die in 2011 en 2013 twee enorme dips in z’n lichtsterkte meemaakte, dalingen in de lichtcurve van 15% respectievelijk 22% die niet te verklaren leken te zijn door natuurlijke oorzaken. Dat bracht een groepje professionele sterrenkundigen er zelfs toe om te suggereren dat er een intelligente buitenaardse beschaving in de buurt van KIC 8462852 woont, die om die ster voor hun energieconsumptie een zogeheten Dysonschil of -sfeer zouden hebben gebouwd, welke de dips zou veroorzaken. Hieronder de lichtcurve waar het allemaal om draaide, de lichtcurve van de “WTF star” (WTF staat voor “Where’s the flux?” – toch?), ook bekend als “Tabby’s star”, naar de ontdekker ervan.

Dips in de lichtcurve van KIC 8462852. Credit: T. S. Boyajian et al.

Deze week werd bekend dat een groep sterrenkundigen onder leiding van Massimo Marengo (Iowa State University, Ames, VS) gekeken heeft naar waarnemingen die dit jaar met de Amerikaanse Spitzer infraroodtelescoop aan KIC 8462852 zijn gedaan. Bij de publicaties van vorige maand is ook gebruikgemaakt van infraroodwaarnemingen aan KIC 8462852, maar die dateren van 2010, toen NASA’s Wide-Field Infrared Survey Explorer (WISE) naar KIC 8462852 keek. WISE zag toen geen excessieve hoeveelheid IR-licht, iets wat een planetaire botsing óf een botsing van grote planetoïden – in beide gevallen dus ‘warme’ rotsachtige objecten – in de buurt van KIC 8462852 uitsluit.

De Spitzer IR-ruimtetelescoop. Credit: NASA

Spitzer bevestigde de waarneming van WISE: er is geen exces aan IR-straling, Marengo en z’n collega’s denken daarom dat een wolk van ijskoude kometen, die weinig IR-straling afgeeft, de twee dips heeft veroorzaakt. De wolk zou in 2011 vooraf kunnen zijn gegaan door een zeer grote komeet, die toen de dip veroorzaakte, waarna in 2013 de rest van de wolk KIC 8462852 passeerde en diens licht deels voor de tweede keer verduisterde. Marengo verklaart wel dat de waarnemingen van Spitzer niet uitsluiten dat er daadwerkelijk een grote kunstmatige structuur om de ster is gebouwd, een hypothese die ze niet hebben onderzocht. Eh… en dan zijn er ook nog andere – niet-natuurlijke – verklaringen, zoals deze:

😎 Bron: Spitzer + Astrobites.

Wat veroorzaakt het vreemde gedrag van ster KIC 8462852? Aliens, kometen, stof?

Tabby’s ster, links in infrarood (2MASS survey) en ultraviolet (GALEX).

Sterrenkundigen hebben met behulp van de Kepler ruimtetelescoop van de NASA in het sterrenbeeld Zwaan (Cygnus) een zeer bijzondere ster gezien, een ster die zeer grote en onregelmatige dips in z’n lichtcurve laat zien. Het gaat om de ster genaamd KIC 8462852 (KIC is de Kepler Input Catalogue), een volwassen ster van spectraaltype F, pakweg 1,5 keer zo groot als de zon, 1481 lichtjaar van de aarde verwijderd.

De positie van KIC 8462852 in Zwaan” width=”500″ height=”428″ /> De positie van KIC 8462852 in Zwaan Credit: Torsten Bronger / Wikipedia

Met Kepler zijn al heel veel exoplaneten ontdekt, die zich verraden doordat ze gezien vanuit de positie van Kepler af en toe voor hun ster langs gaan (een ‘transitie’ geheten) en dan een klein dipje in de lichtkracht van de ster veroorzaken. Maar wat blijkt bij KIC 8462852 het geval te zijn: Kepler heeft enkele keren een héél grote dip gezien, de ene keer tussen 788 en 795 dagen, gerekend vanaf de start van de Kepler-waarnemingen, een dip van 15%, de volgende keer een dip tussen 1510 en 1570 dagen van maar liefst 22%. De eerste dip wordt D800 genoemd, de tweede D1500, dips die ook door de vrijwilligers van de Planet Hunters zijn waargenomen – hieronder zie je beiden.

Stel dat een reuzenplaneet zoals Jupiter zo’n transitie voor de zon doet, dan blokkeert ‘ie ongeveer 1% van het zonlicht. Wil iets het sterlicht 15 tot 22% blokkeren dan moet dat dus veel groter zijn, pakweg de helft van de sterschijf bedekkend. Naast de grote dips blijkt er nog een tweede variatie te zijn bij KIC 8462852, die op een tijdschaal van 20 dagen lijkt voor te komen en ook die lijkt net als de grote dips onverklaarbaar. in die tweede variatie is zelfs nog een derde variatie zichtbaar, de zeer korte dips met een periode van 0,88 dag, maar die lijken veroorzaakt te worden door een grote donkere ‘zonnevlek’ op de ster, die met de ster mee roteert – de rotatieperiode van KIC 8462852 is namelijk 0,88 dag.

Een team sterrenkundigen onder leiding van Tabetha Boyajian (Yale Universiteit) heeft de Kepler-gegevens van de ster geanalyseerd en geprobeerd antwoord te geven op de simpele vraag wat de grote dips D800 en D1500 veroorzaakt – hier het vakartikel hierover, te publiceren in The Monthly Notices of the Royal Society. Eigenlijk is de uitkomst van het team bizar: gangbare hypothesen lijken allemaal één voor één op problemen te stuiten, er lijkt maar één hypothese vrij sluitend, namelijk… aliens!

  • is er wellicht een grote stofschijf rondom de ster, die veroorzaakt is door bijvoorbeeld een grote botsing van exoplaneten aldaar? Nee, dat lijkt uitgesloten, omdat zo’n stofschijf infraroodstraling zou moeten geven en dat is niet gedetecteerd.
  • is het soms een onregelmatig veranderlijke ster? Nee, dat is niet iets wat bij dit type ster past.
  • Is het een fout van instrumenten? Daar is naar gekeken, maar het lijkt uitgesloten.
  • is het soms een zwerm kometen of planetoïden die om de ster zweven? Op zich zou dit kunnen, zeker omdat er een begeleidende ster in de buurt is van KIC 8462852 (het object links op de bovenste afbeelding, let niet op de groene kleur, in werkelijkheid is die begeleider een rode dwergster) en die zou de Oortwolk van kometen rondom KIC 8462852 verstoord kunnen hebben. Alleen zou je ook hier infraroodstraling verwachten én het is niet voor te stellen hoe zo’n wolk zulke enorme dips in de lichtkracht kan veroorzaken.
  • blijft over nog één mogelijkheid waar het team serieus naar heeft gekeken: dat de dips wellicht veroorzaakt worden door een intelligente buitenaardse beschaving, eentje van het type Kardashev II die om hun ster een kunstmatig bouwsel hebben gemaakt om de energie van de ster af te tappen.

    Een Dysonsfeer bij een ster van een Kardashev type II beschaving (credit afbeelding: Daniëlle Futselaar/ASTRON).

    Onlangs heeft ASTRON-directeur Mike Garret nog een studie gepubliceerd van de mogelijkheid om deze beschavingen te ontdekken in onze Melkweg door de detectie van de restwarmte die ze genereren. Daniëlle Futselaar maakte daarvoor de illustratie hierboven, met een impressie van zo’n ‘Dyson sfeer’ rondom een ster. Hieronder een infografiek over hoe zo’n Dysonsfeer precies werkt.

    Credit: Karl Tate/Space.com

OK, dus een team van professionele sterrenkundigen denkt er serieus over na dat de oorzaak van de grote dips in de lichtcurve van KIC 8462852 veroorzaakt worden door een technologisch zeer geavanceerde buitenaardse beschaving? Yep dat is zeker het geval! In het vakartikel wordt er met geen woord over gerept [1]In de bron van Space.com staat hierover: “A second paper is currently being drafted to investigate a completely different transit scenario that focuses around the possibility of a … Continue reading, maar in een interview met The Atlantic noemt teamleider Boyajian het wel degelijk. Samen met Jason Wright (Penn State University) komt zij met het voorstel om de ster met radiotelescopen verder in de gaten te houden. Kepler is niet meer in staat KIC 8462852 waar te nemen, dus moeten er andere instrumenten worden gebruikt. En daarmee hoopt men te kunnen kijken of er echt aliens in de buurt van de ster zijn of dat het toch iets heel anders is. Wellicht dat de aliens radiosignalen uitzenden en die zouden dan opgevangen kunnen worden.

Aliens should always be the very last hypothesis you consider, but this looked like something you would expect an alien civilization to build“, Jason Wright in The Atlantic.

Volgend jaar wordt bij ASTRON een conferentie over SETI gehouden. Dan zal dit onderwerp vast en zeker op de agenda staan! Bron: Space.com + Bad Astronomy + Wiki.

References[+]

References
1 In de bron van Space.com staat hierover: “A second paper is currently being drafted to investigate a completely different transit scenario that focuses around the possibility of a mega-engineering project created by an advanced alien civilization.

Slaap lekker: geavanceerde buitenaardse beschavingen zeldzaam of geheel afwezig in het lokale heelal

De afbeelding (met dank aan Danielle Futselaar, copyright ASTRON) laat zien hoe de activiteiten van een Type III beschaving er uit zouden kunnen zien. Het inkapselen van de energie van de sterren van de zogenaamde Dyson spheres of swarms is een manier om enorme hoeveelheden energie te benutten op echt galactische schalen. De voortvloeiende restwarmte die zo’n galactische grootschalige onderneming zou opleveren, zouden te detecteren moeten zijn met de huidige telescopen.

Gevoelige nieuwe telescopen geven astronomen nu de mogelijkheid om restwarmte van geavanceerde buitenaardse beschavingen, te detecteren. Professor Michael Garrett (ASTRON algemeen en wetenschappelijk directeur en hoogleraar Universiteit van Leiden) heeft radio-observaties van veelbelovende sterrenstelsels gebruikt om aan te tonen dat dergelijke geavanceerde beschavingen zeldzaam of geheel afwezig zijn in het lokale Universum.

Verwacht wordt dat geavanceerde beschavingen die enorme hoeveelheden energie benutten, (zogenaamde Kardashev Type III beschavingen) te detecteren zijn in het mid-infrarood spectrum via de uitstoot van belangrijke restwarmte. Een team van astronomen, onder leiding van Dr. Jason Wright (Penn State University, VS), heeft al een eerste lijst gemaakt van enkele honderden sterrenstelsels (gefilterd uit een totale lijst van 100.000 objecten) waar ongewoon extreme mid-IR emissie is waargenomen. Een probleem is dat hoewel zeldzaam, dergelijke emissie ook gegenereerd kan worden door natuurlijke astrofysische processen met betrekking tot thermische emissie van warm stof.

Een Dyson sphere bij een ster van een Kardashev type II beschaving (zie http://www.veronicasicoe.com/blog/2014/04/the-kardashev-scale-0-to-6/). Credit: Sci-Fi Visions

Professor Michael Garret (ASTRON & Universiteit Leiden) heeft radiometingen van de veelbelovende sterrenstelsels gebruikt en ontdekte dat de overgrote meerderheid van deze systemen emissie vertoont die het best te verklaren is door natuurlijke astrofysische processen. De sterrenstelsels verlopen volgens een bekend algemeen principe dat geldt voor bijna alle sterrenstelsels, de zogenaamde “mid-infrarood radio correlatie”. De aanwezigheid van radio-uitstoot op het niveau dat men zou verwachten volgens deze correlatie, suggereert dat de mid-IR uitstoot geen warmte van buitenaardse fabrieken is, maar meer waarschijnlijk de uitstoot van stof – bijvoorbeeld gebieden waar massieve sterren gevormd worden.

Professor Garrett licht toe: “het oorspronkelijke onderzoek aan Penn State heeft ons al laten zien dat zulke systemen zeer zeldzaam zijn, maar de nieuwe analyses suggereren dat dit waarschijnlijk een understatement is, en dat geavanceerde Kardashev Type III beschavingen eigenlijk niet bestaan in het lokale Universum. In mijn opinie betekent het dat we vannacht allemaal gerust kunnen slapen: een invasie van aliens is zeer onwaarschijnlijk!”

Maar zonder gekheid: professor Garrett bekijkt nog steeds enkele veelbelovende sterrenstelsels die afwijken van de verwachte sterrenkundige relatie. “Sommige van deze systemen vereisen zeker nog nader onderzoek, maar degene die al in detail zijn bestudeerd, blijken ook een natuurlijke astrofysische verklaring te hebben. Het is zeer waarschijnlijk dat de resterende systemen ook onder deze categorie vallen, maar het is natuurlijk wel de moeite waard om dit te onderzoeken, voor het geval dat! ”

De huidige stand van de aarde op de schaal van Kardashev

De techniek die professor Garrett heeft toegepast, kan ook gebruikt worden om andere, minder geavanceerde (Kardashev Type II) buitenaardse beschavingen die op sub-galactisch niveau minder middelen nodig hebben te identificeren. Dergelijke beschavingen zijn nog steeds aanzienlijk meer geavanceerd dan de onze (de aarde komt zelfs nog niet voor op de Kardashev Type I schaal), maar ze komen daardoor wellicht vaker voor. Professor Garrett heeft plannen om naar dergelijke minder geavanceerde beschavingen te zoeken.

“Het is een beetje verontrustend dat Type III beschavingen niet lijken te bestaan. Het is niet wat we zouden verwachten volgens de natuurkundige wetten die de rest van het fysieke universum zo goed verklaren. We missen een belangrijk stuk van de puzzel. Wellicht zijn geavanceerde beschavingen zo energiezuinig dat ze zeer weinig warmte uitstoten – binnen ons huidige begrip van de fysica is dat lastig. Het is belangrijk te blijven zoeken naar de handtekeningen van buitenaardse intelligentie totdat we volledig begrijpen wat er gebeurt. ”

De resultaten zullen deze week gepresenteerd worden in het Europees wetenschappelijk tijdschrift Astronomy & Astrophysics.

Bron: ASTRON.

De mensheid: 0,72 op de schaal van Kardashev

credit 4chan

Mensen die zich nu al zorgen maken over het energieverbruik van de mensen kunnen deze Astroblog maar beter over slaan. Want ondanks de benzine slurpende auto’s, de batterijen verslindende apparaten, de kerosine zuipende vliegtuigen en talloze andere energieverbruikers stelt de mensheid anno 2009 op de schaal van Kardashev niet zo veel voor. Die schaal is in 1964 bedacht door de Russische sterrenkundige Nicolai Kardashev en het geeft een indeling voor de technologische ontwikkeling van beschavingen. In haar grondvorm heeft de schaal drie categorieën, waarin beschavingen op basis van hun energieproductie ingedeeld worden:
  • Type I: De beschaving is in staat om alle op een planeet beschikbare energie te gebruiken. Dat is ongeveer 1016 W (voor de Aarde zelfs iets meer dan 1.74*1017 W [1]In de afbeelding hierboven wordt de eenheid Joules gebruikt. Eén watt is één joule energie per seconde. Energie is statisch > Joules, energieverbruik is dynamisch > Watt.;
  • Type II: De beschaving is in staat om alle beschikbare energie die uitgaat van een enkele ster te gebruiken; dat is ongeveer 1026 W;
  • Type III: De beschaving is in staat om de totaal beschikbare energie in een melkwegstelsel te gebruiken; dat is ongeveer 1036 W.

De huidige stand op de schaal van Kardashev. Credit: Brian Peiris/Wikipedia.

Carl Sagan heeft ooit een formule bedacht om op basis van ons geschatte huidige energieverbruik de stand op de schaal van Kardashev te berekenen. Uitkomst is dat we onder de 1 zitten, maar boven de 0. De meest recente peiling geeft een score van 0,72. Mochten we als mensheid een type I beschaving op Kardashev’s schaal willen worden dan zullen we meer energie uit oceanen en wind moeten genereren. Het zal echter een poosje duren voordat we zo ver zijn. Op 30 oktober 1961 werd de zwaarste kernbom aller tijden tot explosie gebracht, de Russische Tsar Bomba, die 50 megaton TNT sterk was. Een type I beschaving gebruikt 25 megaton per seconde. Oeps! Willen we doorstevenen naar de hogere regionen van Kardashev’s eredivisie dan moeten we 4 x 109 keer meer energie verbruiken voor een type II en voor een type III zelfs 1011 keer meer. 😯 Is dat het hoogst haalbare in Kardashev’s wereld? Nee, nee, driewerf nee. Dit was zoals gesteld ‘de grondvorm’. De schaal loopt nog eventjes door met enkele hypothetische en fictieve vormen: type IV (die superclusters van sterrenstelsels als energiebron gebruiken), type V (’t hele heelal als batterij), type VI (meerdere heelallen, er is per slot wellicht zoiets als een multiversum) en tenslotte type VII (=God). Ahum, toen ging Kardashev lichtelijk doordraaien geloof ik. 😉 Bron: Wikipedia +  Next Big Future.

References[+]

References
1 In de afbeelding hierboven wordt de eenheid Joules gebruikt. Eén watt is één joule energie per seconde. Energie is statisch > Joules, energieverbruik is dynamisch > Watt.