Voyager 1 detecteert een continue ‘bromtoon’ van interstellair gas

Gelanceerd in 1977 heeft de Voyager 1 ruimtesonde van NASA al zeer veel prestaties op zijn conto staan, waaronder dat het momenteel het verst verwijderd door mensen gemaakt object is. Voyager 1 bevindt zich momenteel op maar liefst 22,8 miljard km afstand van de aarde, communiceert via het Deep Space Network en sinds augustus 2012 toen het de heliopause doorkruisde bevindt het zich in de interstellaire ruimte. Een onderzoeksteam van de Cornell University, Ithaca (NY) o.l.v. Stella Koch Ocker en James M. Cordes publiceerde op 10 mei j.l. in Nature Astronomy de resultaten van de nieuwste, eveneens indrukwekkende, ontdekking betreffende de Voyager 1. Het wetenschappelijk paper van het team is getiteld ‘Persistent plasma waves in interstellar space detected by Voyager 1’. Het team detecteerde via het Plasma Wave System op de Voyager 1 een zwakke plasma-‘bromtoon’, wat erop kan duiden dat er mogelijk meer activiteit is in interstellair gas dan astronomen aanvankelijk dachten.

Voyager 1 in de diepe ruimte, artistieke afbeelding Credits; NASA/JPL

Stella Ocker, eerste auteur van de studie stelt: “Het [signaal] is erg zwak en monotoon, omdat het zich in een smalle frequentieband bevindt,” en vervolgt, “We detecteren het zwakke, aanhoudende gezoem van interstellair gas (plasmagolven). En dit onderzoek stelt ons wetenchappers in staat meer inzicht te krijgen in de interactie tussen het interstellair medium en de zonnewind, en, tevens beter te begrijpen hoe de beschermende bel van heliosfeer gevormd en gemodelleerd wordt door de interstellaire omgeving.” Voyager 1 draagt het ‘Plasma Wave System’ bij zich die de elektronendichtheid meet, en zette de PWS in voor observatie van o.a. de magnetosferen van Jupiter en Saturnus. Maar pas toen het vaartuig het zonnestelsel verliet, kwam de PWS echt uit de verf. Als een van de weinige instrumenten die na al die decennia nog steeds operationeel zijn, kon NASA de PWS gebruiken om de plasma-schokgolven te meten toen Voyager 1 uit de heliosfeer kwam, de heliosfeer is het gebied waar de zonnewind de overheersende stroom van deeltjes is. M.b.v. deze data bevestigde NASA dat de Voyager 1 in 2012 het eerste door mensen gemaakte object was dat de interstellaire ruimte binnenging. Sindsdien heeft het vaartuig gegevens over de heliosfeer doorgegeven. En nu heeft de PWS een constant achtergrondsignaal van het plasma gedetecteerd, wat lijkt te suggereren dat er een hogere basislijn van activiteit gaande is in de interstellaire ruimte dan werd gedacht. Het oppikken van dit signaal was lastiger dan het lijkt. Hoewel de zonnewinden niet verder reiken dan de rand van de heliosfeer, blijkt dat de invloed van de zon zich soms wel uitstrekt tot in de interstellaire ruimte wanneer het coronale massa-ejecties (CME’s) afwerpt. Deze energetische uitbarstingen werden voor het eerst gedetecteerd door de PWS in 2014, die ze registreerden als ‘tsunami’s’ en het moeilijk maakten om iets anders op te vangen. Maar het PWS heeft toch tussen alle commotie van de CME’s door goed kunnen ‘luisteren’. Co-auteur Cordes beschrijft het als volgt; “Het interstellaire medium is als een kalme regenbui,” en cordes vervolgt “.. en in het geval van een uitbarsting van de zon, is het alsof je een blikseminslag detecteert tijdens een onweersbui waarna de rust weer terugkeert in een meer kalme regenbui.” Bronnen: Cornell

Hoeveel kunstmatige objecten bevinden zich buiten het zonnestelsel

Artist’s impressie van de ruimtesonde Pioneer 10 tijdens zijn reis door de interstellaire ruimte. © NASA/JPL

Hoeveel kunstmatige, door mensen gemaakte objecten bevinden zich buiten het zonnestelsel? Mooie vraag voor een online pubquiz nietwaar? Je kan discussiëren over de exacte grens van het zonnestelsel, maar als we de baan van dwergplaneet Pluto (voor 2006 was dat nog planeet Pluto) nemen, kunnen we een goed antwoord formuleren. Duidelijk is dan dat in ieder geval zes kunstmatige objecten zich buiten het zonnestelsel bevinden – tussen haakjes de afstanden op dit moment in AE, astronomische eenheid (1 AE=afstand aarde-zon, 149 miljoen km): de ruimteverkenners Pioneer 10 (125), Pioneer 11 (103), Voyager 1 (148), Voyager 2 (123), New Horizons (46) én de Star 48B, de derde trap van de New Horizons. Van die laatste is bekend dat ‘ie op 15 oktober 2015 de baan van Pluto passeerde, op 213 miljoen km afstand van Pluto, ruim vier maanden na de scheervlucht van New Horizons langs Pluto.

Voorstelling van de twee Voyagers die het zonnestelsel verlaten. Credit: NASA/JPL-Caltech

En dan zijn er nog een aantal andere kunstmatige objecten, waarvan het zou kunnen zijn dat ze zich buiten het zonnestelsel bevinden, maar dat is niet zeker, omdat er geen radiocontact mee is [1]Met die Star 48B ook niet, maar die kon men wel lange tijd visueel volgen.. Het gaat om de derde trap van de Pioneer 10, Voyager 1 en 2 en om de twee kleine yo-yo despin gewichten van de New Horizons. Bij elkaar dus vijf objecten, die mogelijk ook buiten het zonnestelsel zijn geraakt (als ze niet ergens tegenop zijn gebotst). Kortom, mogelijk dat er zich elf kunstmatige objecten buiten het zonnestelsel bevinden. De elf objecten hebben snelheden die dermate hoog zijn dat ze het zonnestelsel ook daadwerkelijk kunnen verlaten en dat ze ooit eindigen in de gravitationele greep van een andere ster. Pioneer 10 zal dat als eerste gaan meemaken.

Credit: Adam Grossman  / Nick Risinger

Het is wel geen object, maar als je menselijke radiostraling ook mee zou tellen, dan zou dat het twaalfde ding zijn dat zich buiten het zonnestelsel bevindt, want al sinds 1899 met Marconi’s eerste experimenten met radioberichten zendt de aarde kunstmatige radiostraling uit, straling die inmiddels een omtrek van 121 lichtjaar rondom de aarde heeft. In de afbeelding hierboven stelt het blauw stipje het gebied in de Melkweg voor tot waar de menselijke radiostraling op dit moment reikt. Bron: Google.

References[+]

References
1 Met die Star 48B ook niet, maar die kon men wel lange tijd visueel volgen.

Pioneer 10 zal als eerste ruimtevaartuig in de buurt van een andere ster komen

De posities waar de Pioneer 10 en 11 en de Voyager 1 en 2 zich nu bevinden. Bron: https://www.nasa.gov/mission_pages/voyager/multimedia/pia14112.html Credit: NASA.

In de jaren zeventig werden vier ruimtevaartuigen gelanceerd die onderzoek hebben gedaan aan de buitenplaneten van ons zonnestelsel, de Amerikaanse Pioneer 10 en 11 en de Voyager 1 en 2. De laatste twee zijn nog altijd alive and kicking, met de eerste twee is geen contact meer. Van alle vier de ruimtevaartuigen is hun positie, richting en snelheid bekend. Een tweetal sterrenkundigen, Coryn Bailer-Jones en Davide Farnocchia (Max Planck Institute for Astronomy resp. Jet Propulsion Laboratory) heeft nu op basis van gegevens van de Gaia satelliet van de positie van nabije sterren berekend wanneer de vier ruimtevaartuigen bij andere sterren aan zullen komen.

Artistieke impressie van de Pioneer 10 tijdens zijn reis door de interstellaire ruimte. Credit: NASA/JPL

Uit hun berekeningen blijkt dat ze alle vier komend miljoen jaar in de buurt van zo’n 60 sterren zullen komen. Bij tien daarvan komen ze binnen een afstand van 2 parsec, da’s 6,5 lichtjaar. Van het viertal is Pioneer 10, die in 1972 werd gelanceerd, de eerste die in de buurt van een andere ster dan de zon komt. Dat zal de oranjerode ster HIP 117795 in Cassiopeia zijn, waar de Pioneer 10 over 90.000 jaar met een snelheid van 291 km/s op een afstand van 0,231 pc (0,75 lichtjaar) langs zal vliegen. Is er ook nog een moment dat één van die vier letterlijk tegen een andere ster zal botsen of zal worden ingevangen in diens zwaartekrachtsveld? Nou, dat duurt nog wel even, want Bailer-Jones en Farnocchia hebben berekend dat dat nog wel 10^20 jaar zal duren. Hier het vakartikel met de berekeningen, verschenen in de Research Notes of the AAS (2019). Bron: Phys.Org.

Nu heeft ook Voyager 2 het zonnestelsel verlaten

Schematische weergave van de plek waar de Voyagers 1 en 2 zich nu bevinden. Credit: NASA/JPL-Caltech.

Voyager 2 has left the solar system. Zeven jaar geleden deed de Voyager 1 dat al, maar nu heeft ook de Voyager 2 – beiden zijn in 1977 enkele weken na elkaar gelanceerd (zie de videobeelden hieronder) – na een zeer lange reis van bijna 42 jaar het interstellaire medium (ISM) bereikt, het gebied buiten de boeggolf van de heliosheath, de scherpe grens tot waar de constante stroom geladen deeltjes van de zonnewind reikt. Die deeltjes vormen een gigantische plasmabubbel en op 5 november j.l. werd een plotseling afname geconstanteerd in het ‘plasmagolf-instrument’ van de Voyager 2, hét teken dat de ISM is bereikt. Dat gebeurde op het moment dat ‘ie op 119,7 Astronomische Eenheden (AE) van de zon stond, 1 AE is de afstand tussen aarde en zon, 149 miljoen km, dus toen z’n afstand ruim 17,7 miljard km was. Tweelingbroer Voyager 1 bereikte de interstellaire ruimte bij 122,6 AE afstand, ruim 18,2 miljard km afstand. De passage laat zien dat de heliosfeer rondom de zon symmetrisch is. De Voyager 1 staat inmiddels op 146 AE afstand, 21,7 miljard km.

In Nature Astronomy verschenen deze week vijf artikelen over de passage van de Voyager 2 in het interstellaire medium. Bron: Universiteit van Iowa.

NASA voert herconfiguratie Voyagers uit voor verlenging levensduur

NASA-technici voeren een extreem lange-afstandsconfiguratie uit van de twee 42-jarige Voyager deep-space sondes, om hun levensduur te verlengen. Beiden bevinden zich op ruim 21 miljard km van de aarde. Door warmtebronnen op een andere manier te gebruiken en de warmtetoevoer iets terug te brengen alsmede stuwraketten opnieuw te activeren die al decennia niet zijn gebruikt, is het de bedoeling om de beide Voyagers nog enkele jaren gegevens uit de grenzen van het zonnestelsel te laten terugsturen. Gelanceerd in 1977, zijn de Voyager 1 en 2 missies niet alleen een groot succes in de annalen van deep-space exploratie, maar duren ze nog steeds voort. Terwijl ze op slingshot-trajecten vlogen die hen uit het zonnestelsel stuurden, zonden ze spectaculaire beelden terug van Jupiter, Saturnus, Uranus en Neptunus en momenteel in de interstellaire ruimte sturen ze instrumentgegevens terug.

Lees verder

Metingen Voyager 1 sluiten uit dat lichte oer-zwarte gaten donkere materie vormen

Voyager 1. Credit: NASA

Op het moment dat ik dit schrijf bevindt de in 1977 gelanceerde Voyager 1 zich op 145 Astronomische Eenheden van de aarde, da’s 21,7 miljard km. Je zou denken dat zo’n ruimteschip wat wetenschappelijke waarnemingen weinig meer kan betekenen, maar niets is minder waar. Wat is ‘t geval: dankzij metingen met onder andere de Voyager 1 heeft men kunnen vaststellen dat donkere materie niet bestaat uit oer-zwarte gaten, dat zijn hypothetische zwarte gaten die tijdens de oerknal 13,8 miljard jaar geleden zijn gevormd. Tsjonge, waar zo’n ruim 41 jaar oud ruimteschip niet goed voor is!

Dergelijke ‘Primordial Black Holes’ (PBH’s) zouden via Hawking straling het melkwegstelsel moeten overspoelen met elektronen en positronen. Door het magnetisch veld van de zon zouden deze deeltjes de aarde niet kunnen bereiken, maar van dat zonneschild heeft de Voyager 1 geen last, want die bevindt zich buiten de heliopauze, de grens van het gebied waarin de zonnewind de overheersende stroom van deeltjes is. Buiten die heliopauze heb je niet die zonnewind, maar de kosmische straling die uit alle delen van de melkweg en daarbuiten komt.

De positie van Voyager 1 buiten de heliopauze. Credit: NASA/JPL-CALTECH

De Voyager 1 heeft een nog werkende detector aan boord die de stroom van elektronen en positronen kan meten, het Cosmic Ray Subsystem (CRS). En met de data daarvan waren twee sterrenkundigen, Mathieu Boudaud en Marco Cirelli, in staat om een bovenlimiet te bepalen voor de hoeveelheid donkere materie die zou bestaan uit die oer-zwarte gaten. Van donkere materie weet men dat ‘t bestaat en dat maar liefst 85% van alle materie in het heelal eruit zou bestaan. Het kan alleen niet direct waargenomen worden, omdat het vermoedelijk alleen via de zwaartekracht met gewone materie reageert en niet via andere natuurkrachten – behoudens ideeën dat het ook via de zwakke wisselwerking kan reageren. Vele wetenschappers proberen al lang deeltjes donkere materie te detecteren, maar dat heeft tot nu toe nog niets concreets opgeleverd. Na de detectie van zwaartekrachtgolven met de LIGO detector kwam het idee in zwang dat donkere materie wellicht deels gevormd wordt door zwarte gaten (zie de afbeelding hieronder).

Overzicht van alle tot nu toe gedetecteerde zwaartekrachtgolven door ‘mergers’ van zwarte gaten én neutronensterren. LIGO/Frank Elavsky/Northwestern

De berekeningen van Boudaud en Cirelli op grond van de Voyager 1 data laten zien dat alle oer-zwarte gaten met een massa lichter dan 10^16 gram – da’s pakweg de massa van een 12 km grote planetoïde, zoals 951 Gaspra – hooguit 0,1% van de donkere materie kunnen vormen. Eerder was al vastgesteld dat donkere materie niet kan bestaan uit zwaardere zwarte gaten. Bij deze berekeningen hebben Boudaud en Cirelli ook gebruik gemaakt van metingen met de AMS-02 detector, die zich aan boord van het internationale ruimtestation ISS bevindt. Hier het vakartikel van Boudaud en Cirelli. Bron: Francis Naukas.

Ook de ‘Star’ rakettrappen reizen door de interstellaire ruimte

Momenteel zijn er vijf door de mens gemaakte objecten die of op het punt staan het zonnestelsel te verlaten of het inmiddels verlaten hebben, dit zou je concluderen als je de berichtgeving over de ruimtevaart met enige regelmaat volgt. Het gaat om de Pioneers 10 en 11, de Voyagers 1 en 2 en de New Horizons. Toch is dit niet helemaal correct, de teller van de objecten die ook door de interstellaire ruimte reizen, of praktisch op het punt staan die te betreden, staat inmiddels op 9. Deze andere vier objecten zijn geen geheime militaire of mysterieuze sondes, nee, het zijn rakettrappen, de bovenste wel te verstaan, diegene die gebruikt zijn om de interstellaire sondes in de ruimte te lanceren en die op hun eigen verre, enkele reis door de uitgestrektheid van het universum bezig zijn. Het zijn de ‘Star’ rakettrappen van Northrop Grumman.

Lees verder

Nu heeft ook Voyager 2 het zonnestelsel verlaten [Update]

Illustratie die aangeeft waar de Voyager 1 en 2 zich nu bevinden. Credits: NASA/JPL-Caltech.

Deze week heeft de NASA bekendgemaakt dat de Amerikaanse ruimtesonde Voyager 2 ons zonnestelsel heeft verlaten. Voyager 2 has left the building eh… the Solar System. Dat gebeurde op 5 november, toen de Voyager met z’n Plasma Science Experiment geen plasmadeeltjes meer mat. De zon schiet constant plasmadeeltjes om zich heen. Dat zorgt voor een soort bubbel, waar ook de aarde in zit, de zogeheten heliosfeer. Die bubbel beschermt ons tegen kosmische straling van buiten het zonnestelsel. Aan de rand gaan de plasmadeeltjes langzaam over in de eindeloze ruimte tussen de sterren, het zogeheten interstellaire medium. De deeltjes daar komen niet van de zon, maar uit de rest van de Melkweg en daarbuiten. Uit de afname van de deeltjesstroom op 5 november maakt de NASA op dat Voyager 2 toen ons zonnestelsel heeft verlaten. Drie andere instrumenten aan boord bevestigen dat. In 2012 ging de Voyager 1 hem voor – na enig heen en weer gedebatteer over wel of niet verlaten – als eerste door mensen gemaakte object ooit.

Voyager 2 is in augustus 1977 gelanceerd, 16 dagen eerder dan de Voyager 1. De Voyager 2 doet het nog steeds – zijn geplande levensduur was 5 jaar. Hij vliegt momenteel op bijna 18 miljard kilometer afstand van de aarde. De informatie die hij naar de aarde stuurt, doet er 16,5 uur over om aan te komen, ook al gaat dat met de snelheid van het licht.

De Voyager 2 blijft ongeremd doorvliegen, met een snelheid van ruim 55.000 kilometer per uur. Over ongeveer 300 jaar komt hij bij de Oortwolk, een gigantisch gebied van ruimterotsen en miniplaneetjes. De wolk is vernoemd naar de Nederlandse sterrenkundige Jan Oort. Mogelijk komen veel kometen hiervandaan. Waarschijnlijk heeft de Voyager 2 ongeveer 30.000 jaar nodig om daar doorheen te vliegen. Over 40.000 jaar komt hij voor het eerst een ster tegen, Ross 248. En over 296.000 jaar Sirius, de helderste ster aan de hemel. Bron: NASA. [Update 20.40 uur] Ik kwam nog twee interessante afbeeldingen tegen. De eerste toont de missie van Voyager 2 in cijfers.

Credit: NASA/JPL-Caltech.

De tweede toont een gif-afbeelding waarin je de gemeten deeltjes ziet. Vanaf 5 november stijgt de hoeveelheid gemeten kosmische straling uit de Melkweg en daarbuiten en daalt de straling afkomstig vanuit de heliosfeer.

Credit: NASA/JPL-Caltech.

Bron: Centauri Dreams.

NASA’s New Horizons ruimteverkenner maakt foto’s op recordafstand

KBO’s 2012 HZ84 (l) en 2012 HE85, gefotografeerd door New Horizons. Credits: NASA/JHUAPL/SwRI

Op 5 december van het vorige jaar, toen wij met de kinderen gezellig Sinterklaas vierden, brak de ruimteverkenner New Horizons van de NASA met z’n Long Range Reconnaissance Imager (LORRI) een record. Hij nam kort na elkaar drie foto’s en wel op een afstand van maar liefst 6,12 miljard kilometer, oftewel 40,9 astronomische eenheden, één AE is de afstand tussen aarde en zon, 149 miljoen km. Met die foto’s verbrak de New Horizons het record van de Voyager 1, die op 14 februari 1990, al weer 27 jaar geleden, een foto van de aarde maakte, de beroemde “Pale Blue Dot” foto, waarop de aarde als een klein, vaal stipje te zien is. De Voyager 1 stond toen 6,06 miljard km van de aarde, 40,5 AE van de aarde. New Horizons maakte eerst een foto van de zogeheten Wishing Well sterrencluster (NGC 3532), in het zuidelijke sterrenbeeld Kiel (Carina), welke je hieronder ziet. Twee uur later brak de ruimteverkenner z’n eigen record, door twee foto’s te maken van Kuiper Belt objects (KBO) 2012 HZ84 en 2012 HE85, twee ijsklompen in de Kuipergordel van het zonnestelsel. Die foto’s zie je hierboven.

De “Wishing Well” sterrencluster, gemaakt door New Horizons. Credits: NASA/JHUAPL/SwRI

New Horizons is met een vaartje van 1,1 miljoen km per dag (!) op weg naar KBO 2014 MU69, waar ‘ie op 1 januari 2019, dus over een kleine elk maanden, langs zal vliegen en van dichtbij foto’s zal maken. De sonde is momenteel in een soort slaaptoestand, maar op 4 juni van dit jaar zal ‘ie door technici van het Johns Hopkins Applied Physics Laboratory in Laurel, Maryland (VS) weer worden gewekt en klaargemaakt voor de rendez-vous met 2014 MU69. Bron: NASA.

Tsjongejonge, na 37 jaar doen de motoren van de Voyager 1 het nog gewoon

Credit: NASA

De laatste keer dat de motoren aan boord van NASA’s ruimteverkenner Voyager 1 het deden was in 1980, 37 jaar geleden – de tijd dat er nog geen internet, smartphones en PC’s waren. Deze week gaven technici van NASA’s Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, Californië, het commando door aan de 20 miljard km van ons vandaag vliegende Voyager 1 om z’n attitude control thrusters weer eens aan te zetten, de MR-103 voortstuwingsmotoren die bedoeld zijn om baancorrecties uit te voeren, de trajectory correction maneuvers (TCM’s). Laatste keer dat die motoren van Aerojet Rocketdyne werkten: 8 november 1980! Het koste wel wat moeite, want de computer aan boord van de Voyager 1 bevat oeroude software met zogeheten assembler language, die de technici weer onder de knie moesten krijgen om de juiste commando’s door te geven. Maar uiteindelijk lukte dat, de commando’s werden via NASA’s Deep Space Network (DSN) in Goldstone doorgestuurd naar de Voyager 1, waar ze met de lichtsnelheid na een lange reis van maar liefst 19 uur en 35 minuten aankwamen. Het ging dit keer nog maar om 10-milliseconde pulsen voor een test-ontbranding, maar afgelopen woensdag 29 november bleek dat het allemaal goed werkte. In januari willen ze een echte TCM met de Voyager 1 gaan doen. Tevens werken de dames en heren technici er aan om ook voor het zusterschip, de Voyager 2, die in een interstellaire koers ligt, de voortstuwing weer op gang te krijgen. Bron: NASA.