Eind vorig jaar heeft planeetwetenschapper Jeff Morgenthaler van het Planetary Science Institute in Arizona een langdurige vulkanische uitbarsting waargenomen op de Jupitermaan Io. Het verschijnsel is gevolgd met het Input/Output Observatory (IoIO) – een sterrenwacht met een relatief kleine telescoop die speciaal voor dit soort waarnemingen is ingericht. Morgenthaler volgt de vulkanische activiteit op Io al sinds 2017. Bijna elk jaar is het wel een keer raak, maar de uitbarsting die afgelopen herfst plaatsvond was de grootste tot nu toe: ze duurde tot december. De telescoop van de IoIO-sterrenwacht maakt gebruik van een coronagrafische techniek, zoals die bijvoorbeeld ook bij waarnemingen van de zon wordt toegepast. Om de Jupitermaan goed te kunnen bestuderen, wordt het felle schijnsel van zijn moederplaneet getemperd. Daarnaast is de telescoop uitgerust met speciale filters die vooral het licht doorlaten van twee gassen die bij vulkaanuitbarstingen op Io vrijkomen – natrium en zwavel. Na zo’n uitbarsting verspreiden de uitgestoten gassen zich langs de omloopbaan van Io. Morgenthaler heeft dan ook goede hoop dat de ruimtesonde Juno, die eind dit jaar dicht langs Io zal vliegen meer inzicht kan geven in de recente uitbarsting. Het lijkt er namelijk op dat de torus van geïoniseerd gas rond Jupiter na de recente vulkanische uitbarsting op Io beduidend minder helder was dan voorheen. Dit kan betekenen dat de samenstelling van het gas is veranderd, maar het is volgens Morgenthaler ook denkbaar dat de torus efficiënter is in het verwijderen van materiaal naarmate er meer materiaal binnenkomt. (EE)
Meer informatie:
→ PSI’s Io Input/Output observatory discovers large volcanic outburst on Jupiter’s moon Io
In het archief van de Vlaamse tv-zender VRT is een verloren gewaand interview teruggevonden met de Leuvense priester en kosmoloog Georges Lemaître. Lemaître was in de jaren 20 en 30 van de vorige eeuw grondlegger van de theorie van de oerknal. Hij is daarover in 1964 geïnterviewd voor de toenmalige BRT, maar tot voor kort dacht men dat daar enkel een kort fragment van was bewaard. Nu is het hele interview van twintig minuten teruggevonden. Het heelal is zo’n 14 miljard jaar geleden ontstaan met een ‘big bang’ of oerknal. Sindsdien dijt het heelal uit en wordt het alsmaar groter. De theorie kent zowat iedereen. Minder bekend is dat Lemaître honderd jaar geleden al tot dat inzicht kwam. In de jaren 60 kon de BRT Lemaître interviewen over zijn oerknaltheorie. Maar het interview ging verloren en enkel een kort fragment van een minuut leek te zijn bewaard in het VRT-archief. De opname raakte zoek doordat zij verkeerd werd gecategoriseerd en de naam van Lemaître verkeerd was gespeld. Ze werd bij toeval ontdekt bij het digitaliseren van aangetaste filmrollen. Twintig minuten lang vertelt Georges Lemaître hoe volgens hem het heelal moet zijn ontstaan vanuit één primitief atoom: een superdichte massa die is ‘geëxplodeerd’ en maar blijft uitdijen. Hij ging daarmee in tegen wat veel wetenschappers tot dan toe dachten: dat de kosmos statisch en onveranderlijk was. De theorie werd aanvankelijk dan ook sceptisch ontvangen. In het interview vertelt Lemaître onder meer dat hij niet begrijpt waarom andere astronomen, zoals de Brit Fred Hoyle, blijven geloven in een ‘standvastig heelal’. Het was trouwens diezelfde Fred Hoyle die de benaming ‘big bang’ als eerste gebruikte, om de spot te drijven met de theorie. Maar gaandeweg sloten steeds meer wetenschappers zich erbij aan. Toch duurde het nog tot 1965, één jaar voor Lemaîtres dood, dat de oerknaltheorie werd bewezen door de ontdekking van de kosmische achtergrondstraling. (EE)
Meer informatie:
→ Bericht op website VRT
Het is al een tijdje stil rond de ruimtesonde New Horizons, die in 2015 de eerste detailrijke foto’s maakte van dwergplaneet Pluto en diens maan Charon, en in 2019 van ijsdwerg of plutoïde Arrokoth. Sindsdien staat de activiteit van het toestel op een laag pitje, om energie te besparen voor een twee jaar durende vervolgmissie, waarvoor op 1 oktober jl. het startschot is gegeven. Op 1 maart volgend jaar wordt New Horizons uit zijn winterslaap gehaald om opnamen te kunnen maken van Uranus en Neptunus, de verste planeten van ons zonnestelsel. Daarnaast zal de ruimtesonde gegevens gaan verzamelen over het relatief lege buitengebied van ons zonnestelsel, dat hij nauwkeuriger kan onderzoeken dan zijn voorgangers Voyager 1 en 2. Aangenomen wordt dat New Horizons zich in het overgangsgebied bevindt tussen het binnenste, stofrijke deel van de zogeheten Kuipergordel en het buitenste, relatief lege deel. Met behulp van de stofdetector aan boord van de ruimtesonde hopen wetenschappers te kunnen vaststellen om hoeveel stof het gaat en tot waar de Kuipergordel precies reikt. De opnamen van Uranus en Neptunus zullen worden gebruikt om de bewegingen van de wolken in hun atmosferen te volgen. Het is de bedoeling dat het tweetal in het najaar van 2023 (bijna) gelijktijdig ook wordt bekeken door de Hubble-ruimtetelescoop en met diverse telescopen op aarde. Voor New Horizons zijn Uranus en Neptunus weliswaar slechts waarneembaar als nietige stipjes, maar het ontstaan en verdwijnen van wolken resulteert in kleine helderheidsveranderingen die de ruimtesonde kan meten. Tussendoor zal New Horizons ook een stuk of tien soortgenoten van Arrokoth (van grote afstand) bekijken, om meer te weten te komen over hun vormen en afmetingen en mogelijke maantjes te kunnen ontdekken. De hoop bestaat dat de ruimtesonde tot na 2040 in bedrijf kan blijven. Mocht er in de tussentijd nog een tweede ijsdwerg/plutoïde worden ontdekt die, met een koerscorrectie, binnen zijn bereik ligt, dan zal het huidige onderzoek voor dat doel worden stilgelegd om zoveel mogelijk brandstof te besparen. New Horizons bevindt zich momenteel op ongeveer 55 astronomische eenheden (AE) van de zon, oftewel 55 keer de afstand aarde-zon (150 miljoen kilometer), en daar komt elk jaar ongeveer 3 AE bij. (EE)
Meer informatie:
→ NASA’s Pluto Spacecraft Begins New Mission at the Solar System’s Edge (Scientific American)
Achtenveertig dagen na de opschorting van het observatieprogramma als gevolg van een cyberaanval, neemt de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) de hemel weer waar. Het computerpersoneel is erin geslaagd om de getroffen servers en diensten van het computersysteem te herstellen. De in het uiterste noorden van Chili gestationeerde radiotelescoop was op 29 oktober het mikpunt van een grootschalige cyberaanval. In reactie daarop werden onmiddellijk tegenmaatregelen getroffen om verlies van wetenschappelijke data te voorkomen. Bij de aanval waren diverse cruciale servers en computers betrokken. Dat er weer waarnemingen worden gedaan, betekent overigens niet dat de digitale infrastructuur van ALMA weer volledig in bedrijf is. In de komende weken zal de nadruk liggen op het herstellen van testinfrastructuur en systemen zoals de ALMA-website en andere diensten. (EE)
Meer informatie:
→ ALMA Has Successfully Restarted Observations
Het lijkt erop dat er een einde is gekomen aan de missie van NASA’s Marslander InSight. Het toestel, dat op 5 mei 2018 op de rode planeet landde om (voornamelijk) seismisch onderzoek te doen, heeft op 18 december jl. in elk geval niet gereageerd op communicatiepogingen vanaf de aarde. Omdat het vermogen van de zonnepanelen van InSight al maanden terugliep vanwege het stof dat zich erop heeft verzameld, wordt er rekening mee gehouden dat hij definitief is uitgevallen, al is niet helemaal duidelijk waarom dat zo abrupt is gebeurd. Sinds 15 december is er niets meer van de Marslander vernomen, maar NASA zal nog een tijdje pogingen blijven doen om het contact te herstellen. [Update 22 december: NASA heeft een punt gezet achter de InSight-missie, maar blijft luisteren naar mogelijke levenstekens van de Marslander.] (EE)
Meer informatie:
→ NASA InSight – Dec. 19, 2022
Wetenschappers hebben de langste studie ooit afgerond waarbij de temperaturen in de hoge troposfeer van Jupiter – de laag van de atmosfeer waar het weer van de reuzenplaneet zich afspeelt en waar de bekende kleurrijke wolkenbanden ontstaan – worden gevolgd. Het onderzoek, gebaseerd op gegevens van ruimtesondes van NASA en waarnemingen met telescopen op aarde, heeft onverwachte patronen aan het licht gebracht in de manier waarop de temperaturen van de wolkenbanden in de loop van de tijd veranderen (Nature Astronomy, 19 december). De troposfeer van Jupiter heeft veel gemeen met die van de aarde: het is de plek waar wolken en stormen ontstaan. Om deze weersactiviteit te begrijpen, moeten wetenschappers bepaalde eigenschappen bestuderen, zoals wind, druk, vochtigheid en temperatuur. Al sinds de missies van de Pioneer 10 en 11 in de jaren 70 weten zij dat de lichtere banden van Jupiter (de zogeheten zones) over het algemeen lagere temperaturen vertonen, terwijl de donkerdere bruinrode banden (de ‘gordels’) warmer zijn. Onduidelijk was echter hoe deze temperaturen op de lange termijn variëren. Het nieuwe onderzoek, onder leiding van Glenn Orton van NASA’s Jet Propulsion Laboratory, brengt daar verandering in. Orton en zijn team hebben opnamen bestudeerd van de heldere infraroodgloed (onzichtbaar voor het menselijk oog) die afkomstig is van warmere delen van de atmosfeer. Op die manier hebben ze de temperaturen boven de kleurrijke wolken gedurende drie Jupiterjaren (36 aardse jaren) rechtstreeks kunnen meten. Uit het onderzoek blijkt dat het stijgen en dalen van de temperaturen op Jupiter regelmatige patronen vertoont die niet samenhangen met de seizoenen op de planeet of andere bekende cycli. Omdat Jupiter nauwelijks seizoenen kent – anders dan de draaias van de aarde staat die van Jupiter vrijwel rechtop – hadden de wetenschappers niet verwacht dat de temperaturen op Jupiter zo regelmatig zouden variëren. De verzamelde gegevens laten ook een merkwaardig verband zien tussen de temperaturen van gebieden die duizenden kilometers uit elkaar liggen. Als de temperaturen op bepaalde breedtegraden op het noordelijk halfrond stegen, bleken die op dezelfde breedtegraden op het zuidelijk halfrond juist te dalen. Een vergelijkbaar verschijnsel speelt zich overigens ook in de aardatmosfeer af. Hoe deze cyclische en ogenschijnlijk synchroon lopende veranderingen ontstaan is nog onduidelijk. Een mogelijk aanknopingspunt is de ontdekking dat de temperaturen in de hoger gelegen stratosfeer bij de evenaar van Jupiter stijgen en dalen in een patroon dat tegengesteld is aan dat van de troposfeer. Dit suggereert dat veranderingen in de stratosfeer veranderingen in de troposfeer veroorzaken en omgekeerd. (EE)
Meer informatie:
→ 40-Year Study Finds Mysterious Patterns in Temperatures at Jupiter
Een team van astronomen, onder leiding van Till Sawala van de Universiteit van Helsinki, heeft een verklaring gevonden voor een kwestie die ons begrip van de evolutie van het heelal op de proef stelde: de ruimtelijke verdeling van de kleine sterrenstelsels die als satellieten om ons Melkwegstelsel draaien. Het probleem is slechts van tijdelijke aard (Nature Astronomy, 19 december). De satellietstelsels van ons Melkwegstelsel lijken in een plat, ronddraaiend vlak te liggen. Deze nogal onwaarschijnlijke configuratie houdt astronomen al ruim vijftig jaar bezig. Er is namelijk geen natuurkundig mechanisme bekend dat ervoor zorgt dat de satellietstelsels zich in zo’n platte schijf organiseren. Pogingen om dit ‘satellietvlak’ met behulp van kosmologische computersimulaties te reproduceren liepen steeds op niets uit, waardoor er twijfel begon te ontstaan over het standaardmodel van de kosmologisch standaardtheorie, dat ervan uitgaat dat het heelal voor ongeveer 27 procent uit zogeheten koude donkere materie bestaat. Het nieuwe onderzoek van Till Sawala en collega’s heeft nu echter uitgewezen dat het satellietvlak slechts een kosmologische gril is die mettertijd vanzelf zal verdwijnen, net zoals ook de sterrenbeelden aan onze nachthemel tijdelijk van aard zijn. Bij hun onderzoek hebben de astronomen gebruik gemaakt van nieuwe gegevens van de Europese astrometrische satelliet GAIA, die de ruimtelijke posities en snelheden van ongeveer een miljard sterren in ons Melkwegstelsel en diens naaste begeleiders in kaart brengt. Met behulp van deze gegevens konden de onderzoekers de vroegere en toekomstige banen van de satellietstelsels (re)construeren. En daarbij zagen ze de raadselachtige schijf van satellieten ontstaan... en een paar honderd miljoen jaar later – een kosmologische oogwenk – weer verdwijnen. Uiteindelijk kwamen Sawala en zijn team tot de conclusie dat eerdere onderzoeken op basis van computersimulaties de mist in waren gegaan, doordat er geen rekening was gehouden met de afstanden van de satellietstelsels tot het centrum van het Melkwegstelsel, waardoor zij veel ronder leken dan de werkelijke satellietstelsels. Nadat deze factor wel in rekening was gebracht, bleken de simulaties diverse sterrenstelsels met een (tijdelijke) schijf van satellieten op te leveren. Volgens de astronomen is hiermee een van de belangrijkste bezwaren tegen het kosmologische standaardmodel uit de weg geruimd, en blijft het concept van de koude donkere materie de hoeksteen van ons begrip van het heelal. (EE)
Meer informatie:
→ Cosmological enigma of Milky Way’s satellite galaxies solved
Astronomen hebben voor het eerst een exoplaneet waargenomen wiens omloopbaan rond een wat oudere moederster in verval is. De planeet lijkt voorbestemd om steeds dichter naar zijn ster toe te spiralen, om uiteindelijk door deze te worden verzwolgen (The Astrophysical Journal Letters, 19 december). De verdoemde exoplaneet staat bekend als Kepler-1658b. Zoals deze aanduiding al aangeeft, hebben astronomen de planeet ontdekt met de (inmiddels uitgeschakelde) Kepler-ruimtetelescoop, die tussen 2009 en 2018 meer dan 2600 exoplaneten heeft opgespoord. Vreemd genoeg was het de allereerste exoplaneet die Kepler ooit heeft waargenomen. Het heeft echter bijna tien jaar gekost om het bestaan van de planeet te bevestigen. Vandaar dat hij officieel te boek staat als de 1658ste Kepler-planeet. Kepler-1658b is een zogeheten hete Jupiter, de aanduiding die wordt gegeven aan exoplaneten die qua massa en grootte vergelijkbaar zijn met Jupiter, maar op geringe afstand om hun moederster cirkelen. In het geval van Kepler-1658b is deze afstand acht keer zo klein als die tussen onze zon en Mercurius, de binnenste planeet van ons zonnestelsel. Planeten van dit type gaan hun ondergang tegemoet doordat ze geleidelijk naar hun ster toe spiralen. De hoofdoorzaak van dit zogeheten baanverval is hetzelfde verschijnsel dat verantwoordelijk is voor het dagelijkse stijgen en dalen van de oceanen op aarde: de getijden. Getijden ontstaan door zwaartekrachtinteracties tussen twee hemellichamen, zoals onze planeet en de maan, of Kepler-1658b en zijn ster. Afhankelijk van de onderlinge afstanden, de afmetingen en de rotatiesnelheid van de betrokken hemellichamen, kunnen zulke interacties ertoe leiden dat hun onderlinge afstand toeneemt – zoals in het geval van onze langzaam naar buiten spiralende maan – of juist afneemt, zoals bij Kepler-1658b. Het meten van het baanverval van een exoplaneet kost veel geduld, omdat het proces heel langzaam verloopt. Volgens het nieuwe onderzoek, onder leiding van Shreyas Vissapragad van het Harvard–Smithsonian Center for Astrophysics, neemt de omlooptijd van Kepler-1658b af in een tempo van iets meer dan een tiende seconde per jaar. En hoe korter de omlooptijd, des te kleiner is de afstand tussen planeet en ster. Helemaal begrijpen doen astronomen het krachtenspel tussen sterren en hun planeten nog niet. Vandaar dat ze zeer geïnteresseerd zijn in stersystemen als deze. Bekend is dat moederster Kepler-1658 zo ver is geëvolueerd dat zij begint op te zwellen, net zoals onze zon dat naar verwachting over ruim vijf miljard jaar zal gaan doen. Dit proces zal het baanverval van exoplaneet Kepler-1658b doen versnellen, waardoor het zich gemakkelijker laat volgen. De nieuwe onderzoeksresultaten bieden mogelijk ook een verklaring voor een bijzondere eigenschap van de ster Kepler-1658, die helderder en heter lijkt dan verwacht. Mogelijk zorgen de getijdeninteracties die de baan van de planeet verkleinen er ook voor dat diens inwendige wordt opgewarmd – een proces dat bijvoorbeeld ook bij de vulkanisch actieve Jupitermaan Io optreedt. (EE)
Meer informatie:
→ Alien planet found spiraling to its doom around an aging star
Een team onder leiding van Caroline Piaulet van het Trottier Institute for Research on Exoplanets (iREx) van de Universiteit van Montreal (Canada) heeft bewijs gevonden dat twee exoplaneten die rond een rode dwergster in het sterrenbeeld Lier draaien voor een groot deel uit water bestaan. Daarmee onderscheiden de twee werelden, die 218 lichtjaar van ons verwijderd zijn, zich van alle planeten in ons zonnestelsel (Nature Astronomy, 15 december). Piaulet en collega’s hebben de exoplaneten Kepler-138 c en Kepler-138 d waargenomen met de ruimtetelescopen Hubble en Spitzer. Maar het tweetal is, samen met een kleinere planeet dichter bij dezelfde ster, oorspronkelijk ontdekt met de Kepler-ruimtetelescoop van NASA. Bij het nieuwe onderzoek zijn ook aanwijzingen gevonden voor het bestaan van nog een vierde planeet, die de aanduiding Kepler-138 e heeft gekregen. Het water bij Kepler-138 c en d is niet rechtstreeks waargenomen. Het bestaan ervan wordt afgeleid uit de gemeten afmetingen en massa’s van de twee planeten. Tot nu toe werd gedacht dat dit zogeheten superaardes waren –samenballingen van metaal en gesteente, iets groter dan de aarde. Maar bij nader inzien blijkt dat Kepler-138 c en d een veel lagere dichtheid hebben dan de aarde. Hun volume is meer dan drie keer zo groot als dat van de onze planeet, maar hun massa’s slechts tweemaal zo groot. Daaruit leiden de astronomen af dat een aanzienlijk deel van hun volume – misschien wel de helft – uit materialen moet bestaan die lichter zijn dan gesteente, maar zwaarder dan waterstof of helium (de elementen waaruit grote gasplaneten zoals Jupiter zijn opgebouwd). In dat opzicht vertonen ze overeenkomsten met sommige van de ijsmanen in het buitengebied van ons zonnestelsel, die grotendeels bestaan uit (bevroren) water rond een rotsachtige kern. De onderzoekers benadrukken dat de twee mogelijke waterwerelden zich niet bevinden binnen de leefbare zone rond hun ster – de gordel rond de ster waar de temperaturen zo gematigd zijn dat een rotsachtige planeet vloeibaar water op zijn oppervlak kan hebben. De temperatuur in de atmosfeer van Kepler-138 d ligt waarschijnlijk zelfs boven het kookpunt van water, wat betekent dat deze planeet mogelijk is gehuld in een dikke, dichte atmosfeer van stoom. Alleen onder deze ‘stoomatmosfeer’ zou zich mogelijk vloeibaar water onder hoge druk kunnen bevinden, of zelfs water in een andere fase die bij hoge druk voorkomt: een zogeheten superkritische vloeistof. De kleine vierde planeet in het stelsel bevindt zich wel in de leefbare zone, maar over deze is nog maar weinig bekend. (EE)
Meer informatie:
→ Two Planets May Be Mostly Water, NASA’s Hubble and Spitzer Find
Op 4 mei van dit jaar heeft de seismometer van NASA-Marslander InSight een beving op Mars geregistreerd die urenlang ‘nagalmde’. De marsbeving was minstens vijf keer zo hevig als die in augustus 2021, en daarmee met afstand de zwaarste die tot nu toe op de rode planeet is waargenomen (Geophysical Research Letters, 14 december). Bij de recordbeving kwam meer energie vrij dan bij alle voorgaande marsbevingen bij elkaar. Hoewel het epicentrum op meer dan 2000 kilometer afstand van InSight lag, raakte diens seismometer bijna overbelast. Net als op aarde worden de meeste marsbevingen waarschijnlijk veroorzaakt door plotselinge verschuivingen in de korst van de planeet. De kracht van deze bevingen wordt aangegeven met behulp van een magnitude-schaal die vergelijkbaar is met die van aardbevingen. De marsbeving van augustus 2021 was ongeveer van magnitude 4,2, en die van mei dit jaar van magnitude 4,7. Bij deze laatste beving zijn voor het eerst oppervlaktegolven geïdentificeerd die zich langs de korst van Mars voortplantten. De golven hielden tien uur aan en hebben meerdere rondjes om de planeet gemaakt. Opmerkelijk was ook dat hoewel het epicentrum van de beving net buiten het Cerberus Fossae-gebied lag – een seismisch actief gebied op Mars – er geen directe relatie lijkt te bestaan met de bekende geologische structuren ter plaatse. Mogelijk betekent dit dat de oorzaak van de beving dieper in de planeetkorst lag. Marsbevingen worden doorgaans onderverdeeld in twee categorieën - die met hoogfrequente golven, gekenmerkt door snelle maar kortere trillingen, en die met lage frequentie, waarbij het oppervlak traag beweegt, maar met een grotere amplitude. De beving van mei was uitzonderlijk, omdat zij gepaard ging met zowel hoog- als laagfrequente trillingen. (EE)
Meer informatie:
→ Biggest marsquake was five times larger than previous record-holder
De Webb-ruimtetelescoop van NASA en ESA heeft een van de eerste ‘middeldiepe’ breedveldopnamen van de kosmos gemaakt. Het doelwit was de zogeheten noordelijke eclipticapool – een hemelgebied dat 365 dagen per jaar waarneembaar is met Webb. De opname maakt deel uit van het onderzoeksproject Prime Extragalactic Areas for Reionization and Lensing Science (PEARLS) (Astronomical Journal, 14 december). De term ‘medium-diep’ verwijst naar de zwakste objecten die op de opname te zien zijn. Dat zijn in dit geval objecten van ongeveer magnitude 29, wat betekent dat ze een miljard keer zo zwak zijn als wat we met het blote oog kunnen waarnemen. Het begrip ‘breedveld’ heeft betrekking op het totale gebied dat bij het PEARLS-programma zal worden bestreken – ongeveer een twaalfde van de vollemaan. De nu gepresenteerde kleurenfoto is opgebouwd uit acht verschillende kleuren nabij-infraroodlicht die zijn vastgelegd met de NIRCam-camera van de Webb-ruimtetelescoop. Dit infraroodpalet is aangevuld met drie kleuren ultra-violet en zichtbaar licht van de Hubble-ruimtetelescoop. Op de foto zijn duizenden verre sterrenstelsels te zien, waarvan vele buiten het bereik van de Hubble-ruimtetelescoop en de grootste telescopen op aarde vallen. Ook staan er sterren van ons eigen Melkwegstelsel op. Deze zijn herkenbaar aan hun ‘diffractiestralen’ – een instrumenteel effect dat wordt veroorzaakt door de buiging van licht langs de ophanging van de vangspiegel van de ruimtetelescoop. De NIRCam-waarnemingen zullen uiteindelijk worden gecombineerd met spectra die zijn verkregen met een ander instrument van Webb: de Near-Infrared Imager and Slitless Spectrograph (NIRISS). Deze spectra kunnen worden gebruikt om de afstanden van de vastgelegde sterrenstelsels nauwkeuriger te schatten. (EE)
Meer informatie:
→ Webb Glimpses Field of Extragalactic PEARLS, Studded With Galactic Diamonds
De Europese Onderzoeksraad (ERC) heeft een zogeheten Synergy Grant van 14 miljoen euro toegekend aan een team van Nederlandse, Britse, Finse en Namibische astronomen om kleurenfilms van zwarte gaten te maken. Zij zullen in Namibië de allereerste Afrikaanse millimetergolf-radiotelescoop bouwen om hun doel te verwezenlijken. De telescoop zal deel uitmaken van het wereldwijde Event Horizon Telescope-netwerk dat het eerste beeld van een zwart gat maakte. In de loop van zes jaar zullen de astronomen Heino Falcke (Radboud Universiteit), Sera Markoff (Universiteit van Amsterdam) en Rob Fender (Universiteit van Oxford, VK) vanuit verschillende perspectieven onderzoek doen aan zwarte gaten. Zwarte gaten zijn iconen van de fundamentele aard van de zwaartekracht die het heelal vormgeeft. Het zijn ook de meest efficiënte krachtcentrales van het heelal, die invallend gas omzetten in energie en uitstromen die, samen met de zwaartekracht, sterrenstelsels en uiteindelijk sterren en planeten helpen vormen. De uitdaging bij het begrijpen van de astrofysica van zwarte gaten en hun invloed op de kosmos is dat zij meer dan acht orden van grootte in massa, grootte en tijdschaal omvatten, en licht uitzenden over vijftien orden van grootte in frequentie. De nieuwe benadering lost dit op door tegelijkertijd de dynamica van grote en kleine zwarte gaten over het gehele elektromagnetische spectrum te bestuderen. De Synergy Grant draait om de bouw van de Africa Millimetre Telescope (AMT) in Namibië. De eerste millimetertelescoop in Afrika zal op of nabij de Gamsberg in het Khomas-hoogland worden gebouwd. De AMT zal een uitstekend zicht hebben op het zwarte gat in het centrum van onze Melkweg en een cruciale schakel vormen tussen telescopen in Europa, Zuid- en Latijns-Amerika en op de Zuidpool. De bouw en exploitatie van de telescopen wordt mede ondersteund door een garantie van 12 miljoen euro van de Radboud Universiteit over een periode van 10 jaar.
Meer informatie:
→ Volledig persbericht
De Marsverkenner Perseverance, die in februari 2021 op Mars landde, is als eerste in zijn soort uitgerust met een microfoon. Het is wetenschappers gelukt om daarmee een opname te maken van een passerende wervelwind – een primeur (Nature Communications, 13 december). De microfoon van Perseverance staat niet continu aan: hij neemt om de paar dagen ongeveer drie minuten op. Dat daarbij het geluid van een wervelwind is geregistreerd, is puur toeval, maar niet echt verrassend. In de Jezero-krater, waar Perseverance rondrijdt, zijn sinds de landing van de Marsverkenner bijna honderd stofhozen waargenomen – kleine, kortstondige tornado’s van stof en gruis. In combinatie met luchtdrukmetingen en time-lapsefotografie geeft de geluidsopname van de stofhoos, die binnen een paar seconden voorbij was, wetenschappers meer inzicht in het weer op Mars. Uit de verzamelde gegevens blijkt dat de windsnelheid opliep tot ongeveer 40 kilometer per uur – vergelijkbaar met een stofhoos op aarde. Maar omdat de luchtdruk op Mars zoveel lager is dan op onze planeet, zijn de daar optredende winden veel minder krachtig. De verkregen informatie laat zien dat toekomstige astronauten op Mars zich geen zorgen hoeven te maken over winden die antennes of habitats omverblazen, zoals in de speelfilm The Martian wordt gesuggereerd. Sterker nog, zwakke windhozen blazen het stof van zonnepanelen en hebben er wellicht toe bijgedragen dat de kleine voorgangers van Perseverance – Opportunity en Spirit – zo lang hebben gewerkt. Het ontbreken van wind- en stofhozen op Elysium Planitia, waar Marslander InSight staat, kan helpen verklaren waarom deze het veel minder lang volhoudt. (EE)
Meer informatie:
→ Scientists get first-ever sound recording of dust devils (tiny tornadoes of dust, grit) on Mars
Een internationaal team van onderzoekers, onder leiding van Denis Vida van de Western University (Canada), heeft aangetoond dat een meteoroïde afkomstig uit het verre buitengebied van ons zonnestelsel waarschijnlijk uit gesteente bestond in plaats van ijs (Nature Astronomy, 12 december). Aan de rand van ons zonnestelsel, halverwege de dichtstbijzijnde sterren, bevindt zich een verzameling kleine objecten die tezamen de zogeheten Oortwolk vormen. Zo af en toe ‘duwen’ passerende sterren deze objecten in de richting van de zon, waarna we ze – vele miljoenen jaren later – kunnen waarnemen als kometen met een lange staart. Wetenschappers hebben de Oortwolk nog niet rechtstreeks kunnen onderzoeken, maar alles wat tot nu toe uit zijn richting is gekomen bestaat uit ijs. Doorgaans gaan astronomen er dan ook vanuit dat de vele objecten in de Oortwolk volledig uit ijs bestaan en niet uit gesteente. Deze aanname is vorig jaar aan het wankelen gebracht toen een internationaal team van wetenschappers onder regie van Western University foto’s en video’s vastlegde van een rotsachtige meteoroïde die als een oogverblindende vuurbol boven Canada te zien was. De onderzoekers zijn tot de conclusie gekomen dat de meteoroïde afkomstig moet zijn geweest uit de Oortwolk. Daarin onderscheidt hij zich van alle eerdere vuurbollen, die van veel dichterbij zijn gekomen. De herkomst van de meteoroïde wordt afgeleid uit de baan die hij volgde: deze kwam overeen met die van kometen uit de Oortwolk. Maar het vreemde is dat de verre bezoeker, die ongeveer zo groot moet zijn geweest als een grapefruit en ongeveer twee kilogram woog, niet uit ijs bestond maar uit gesteente. Hij drong namelijk veel dieper de aardatmosfeer binnen dan ijzige objecten in vergelijkbare banen. Bovendien brak hij precies uit elkaar zoals rotsachtige meteoroïden dat doen. Hoe de rotsachtige meteoroïde in het verre buitengebied van ons zonnestelsel is beland, is nog onduidelijk. Zijn ontdekking kan erop wijzen dat de bestaande theorieën over het zonnestelsel tekortschieten, en dat de Oortwolk naast ijs ook aanzienlijke hoeveelheden rotsachtig materiaal bevat. (EE)
Meer informatie:
→ ‘Unexpected’ space traveller defies theories about origin of Solar System
De WEAVE-spectrograaf, die afgelopen voorjaar is geïnstalleerd op de William Herschel Telescoop (WHT) op het Canarische Eiland La Palma, is klaar voor gebruik. Het WEAVE-team nam het hart van het Kwintet van Stephan waar, een groep sterrenstelsels die beroemd is vanwege zijn rol in de kerstfilm It’s a Wonderful Life uit 1946. Het instrument werd gericht op de sterrenstelsels NGC 7318a en NGC 7318b, die zich in het hart van het Kwintet bevinden en bezig zijn met elkaar te versmelten. Het Kwintet van Stephan staat op 280 miljoen lichtjaar afstand van de aarde in het sterrenbeeld Pegasus. De precisiemetingen tonen aan dat het linker sterrenstelsel met een snelheid van 800 kilometer per seconde (2,9 miljoen km per uur) langs het zwaardere sterrenstelsel aan de rechterkant racet, in onze richting. De botsing veroorzaakt een ravage aan de gasreservoirs in het kleinere sterrenstelsel, die worden afgestoten. De zogeheten first light-waarnemingen werden gedaan met de Large Integral Field Unit (LIFU), een van de drie glasvezelsystemen van WEAVE, ontwikkeld en gebouwd door de NOVA Optische/Infraroodgroep. Bij gebruik van de LIFU sturen 547 dicht op elkaar geplaatste optische vezels het licht van een zeshoekig gebied aan de hemel naar de spectrograaf, waar het wordt geregistreerd en geanalyseerd. Waarnemingen met de LIFU van WEAVE zijn bijna honderd keer sneller dan mogelijk was met eerdere instrumenten op de WHT. WEAVE staat voor WHT Enhanced Area Velocity Explorer. Het instrument kan bijna duizend sterren of sterrenstelsels tegelijk in de gaten houden. Het rafelt met hoge precisie sterlicht uiteen in duizenden afzonderlijke kleuren. De kern van WEAVE bestaat uit bijna tweeduizend verplaatsbare glasvezels. Met WEAVE kunnen astronomen de vorming van sterren bestuderen en onderzoeken hoe sterrenstelsels en het heelal veranderen. WEAVE registreert de snelheid van sterren met een nauwkeurigheid die vergelijkbaar is met die van de Gaia-ruimtetelescoop van ESA. Met WEAVE gaan de Europese astronomen acht grote surveys uitvoeren, op terreinen als sterevolutie, de Melkweg, evolutie van sterrenstelsels en kosmologie. Aansluitend aan wat Gaia doet, zal WEAVE worden gebruikt om spectra te verkrijgen van miljoenen sterren in de schijf en de halo van onze Melkweg, wat ‘Melkweg-archeologie’ mogelijk maakt. Sterrenstelsels dichtbij en veraf, waarvan sommige zijn gedetecteerd door de LOFAR-radiotelescoop, zullen worden bestudeerd om hun groei te begrijpen. Quasars zullen worden gebruikt als bakens om de ruimtelijke verdeling van gas en sterrenstelsels in de geschiedenis van het heelal in kaart te brengen.
Meer informatie:
→ Volledig persbericht
Op de dag dat ruimtecapsule Orion terugkeert van haar maanreis, is er alweer een nieuwe kleine NASA-ruimtesonde richting maan gestuurd: de Lunar Flashlight. De slechts ongeveer 14 kilogram wegende Lunar Flashlight is samen met een Japanse maanlander en een maankarretje van de Verenigde Arabische Emiraten gelanceerd met behulp van een Falcon 9-raket van SpaceX. De reis van Lunar Flashlight, die ongeveer zo groot als een attachékoffer, duurt ongeveer drie maanden. Bij aankomst zal hij zichzelf in een langgerekte baan manoeuvreren, waarvan het laagste punt slechts vijftien kilometer boven de zuidpool van de maan ligt. Grote delen van dit gebied liggen permanent in het duister. De ruimtesonde is voorzien van een reflectometer met vier lasers die nabij-infraroodlicht uitzenden op golflengten die door oppervlakte-ijs worden geabsorbeerd. Laserlicht dat gesteente of stof treft, wordt weerkaatst. Op die manier hopen wetenschappers te kunnen vaststellen waar mogelijk grote ijsvoorraden te vinden zijn. Deze kunnen dan bij toekomstige bemande ruimtemissies als bron van water worden gebruikt. (EE)
Meer informatie:
→ NASA’s Lunar Flashlight Has Launched
Nieuw onderzoek verklaart waarom de ‘helleplaneet’ 55 Cancri e (ook wel ‘Janssen’ genoemd) zo enorm heet is geworden en hoe dat ook met andere exoplaneten kan gebeuren (Nature Astronomy, 8 december). Janssen is bijna twee keer zo groot als de aarde – een zogeheten superaarde dus – en draait op een afstand van slechts twee miljoen kilometer om zijn ster. Door de nabijheid van de ster moet zijn oppervlak dermate heet zijn dat zijn korst is veranderd in een reusachtige oceaan van lava. Van de aarde uit gezien schuift Janssen eens in de achttien uur voor zijn ster langs. Daarbij neemt niet alleen de helderheid van de ster een beetje af, maar vertoont diens licht ook subtiele kleurveranderingen – een gevolg van het zogeheten Rossiter–McLaughlin-effect. Eerdere pogingen om dit effect te meten hadden niets opgeleverd, maar met de nieuwe, uiterst gevoelige EXPRES-spectrograaf van de Lowell Discovery Telescope in Arizona is het nu wel gelukt. Uit de nieuwe metingen, verricht onder leiding van Lily Zhao van het Center for Computational Astrophysics in New York, blijkt dat de omloopbaan van Janssen precies langs de evenaar van zijn moederster ligt. Daarin onderscheidt hij zich van de overige vier planeten rond deze ster, waarvan de omloopbanen zodanig gekanteld zijn dat ze vanaf de aarde gezien nooit voor hun ster langs bewegen. Volgens de onderzoekers is het aannemelijk dat ook Janssen oorspronkelijk in een gekantelde, wijdere baan om zijn ster heeft gedraaid. Door interacties met de overige planeten zou hij vervolgens geleidelijk dichter naar het centrum van het stelsel zijn gemigreerd. De daar aanwezige ster draait zo snel om zijn as, dat hij rond zijn evenaar een beetje uitpuilt. Deze asymetrie heeft er uiteindelijk voor gezorgd dat Janssen naar het evenaarsvlak van de ster werd gemanoeuvreerd. (EE)
Meer informatie:
→ How the ‘hell planet’ got so hot
Als je sterren, planeten en de maan buiten beschouwing laat, ziet de nachthemel er voor een toevallige waarnemer inktzwart uit. Maar hoe zwart? Om daar achter te komen, hebben astronomen 200.000 opnamen van de Hubble-ruimtetelescoop geselecteerd en tienduizenden metingen op deze beelden losgelaten. Op die manier hebben ze het ‘restlicht’ van de nachthemel bepaald – het schijnsel dat overblijft na aftrek van de gloed van planeten, sterren, sterrenstelsels en het stof in het vlak van ons zonnestelsel (het zogeheten zodiakale licht). Toen de onderzoekers klaar waren met deze inventarisatie, ontdekten ze een buitengewoon gering overschot aan licht, vergelijkbaar met de constante gloed van tien vuurvliegjes, verspreid over de hele hemel. De onderzoekers denken dat deze restgloed mogelijk afkomstig is van een bol van ijl stof in het binnenste deel van ons zonnestelsel, afkomstig van kometen die vanuit alle richtingen naar het centrum van het zonnestelsel ‘vallen’. De restgloed zou dan niets anders zijn dan zonlicht dat door kometenstof wordt weerkaatst. De ontdekking vertoont overeenkomsten met die van een ander onderzoeksteam, dat in 2021 gegevens van NASA-ruimtesonde New Horizons heeft gebruikt om de hemelachtergrond te meten. New Horizons vloog in 2015 langs Pluto en is nu op weg naar de interstellaire ruimte. De ruimtesonde heeft lichtmetingen gedaan op een afstand van zes tot acht miljard kilometer van de zon – ver buiten het domein van planeten en planetoïden – waar zich geen interplanetair stof bevindt. Daarbij is eveneens een lichtgloed ontdekt, maar die is wat zwakker dan het ‘spooklicht’ dat Hubble nu heeft helpen opsporen, en waarschijnlijk afkomstig uit het diepe heelal. Omdat de nu ontdekte lichtgloed een beetje helderder is dan die van New Horizons, denken de onderzoekers dat het een lokaal verschijnsel moet zijn. Het idee om Hubble-opnamen te onderzoeken op zwak restlicht is afkomstig van de Nederlandse astronoom Rogier Windhorst, die verbonden is aan Arizona State University (VS). ‘Meer dan 95% van de fotonen in de opnamen uit het Hubble-archief zijn afkomstig van afstanden van minder dan vijf miljard kilometer van de aarde. Van meet af aan hebben de meeste Hubble-gebruikers deze hemelfotonen genegeerd, omdat ze geïnteresseerd zijn in de zwakke afzonderlijke objecten op de Hubble-beelden, zoals sterren en sterrenstelsels,’ aldus Windhorst. ‘Maar ook die hemelfotonen kunnen belangrijke informatie bevatten.’ (EE)
Meer informatie:
→ Hubble Detects Ghostly Glow Surrounding Our Solar System
Al bijna twintig jaar zijn astronomen ervan overtuigd dat zogeheten lange gammaflitsen uitsluitend het gevolg kunnen zijn van de ineenstorting van zeer zware sterren. Nieuw onderzoek, onder leiding van Jillian Rastinejad van Northwestern University (VS) brengt deze theorie aan het wankelen (Nature, 7 december). Rastinejad en haar collega’s hebben het bewijs gevonden dat op z’n minst sommige lange gammaflitsen het gevolg kunnen zijn van botsingen tussen neutronensterren – het proces waarvan tot nu toe werd gedacht dat ze alleen korte gammaflitsen produceren. Nadat het team in december 2021 een vijftig seconden durende gammaflits had ontdekt, begonnen de astronomen te zoeken naar de nagloed ervan – een extreem heldere, snel uitdovende uitbarsting van licht die vaak voorafgaat aan een supernova. Maar in plaats daarvan ontdekten ze iets wat veel meer weghad van een kilonova, een zeldzame gebeurtenis die alleen optreedt na de fusie van een neutronenster met een ander compact object (een andere neutronenster of een zwart gat). Gammaflitsen zijn de helderste en meest energierijke explosies sinds de oerknal. Ze worden ingedeeld in twee klassen. Gammaflitsen die minder dan twee seconden duren, worden korte gammaflitsen genoemd. Duurt een gammaflits meer dan twee seconden, dan wordt hij als een lange gammaflits beschouwd. Tot nu toe gingen astronomen ervan uit dat deze twee verschijnselen niet dezelfde oorzaak hebben. In december 2021 registreerden twee ruimtetelescopen – de Amerikaanse Swift en de Europese Fermi – een heldere gammaflits die de aanduiding GRB211211A kreeg. Met een duur van iets meer dan vijftig seconden leek GRB211211A aanvankelijk heel normaal. Maar omdat de gammaflits zich op een afstand van ‘slechts’ 1,1 miljard lichtjaar afspeelde – naar astronomische maatstaven relatief dichtbij – besloten de onderzoekers deze onder de loep te nemen met een groot aantal telescopen die zo’n beetje het hele elektromagnetische spectrum bestreken. Om de gebeurtenis op nabij-infrarode golflengten in beeld te brengen, maakten de astronomen snel opnamen met de Gemini-telescoop op Hawaï en de MMT-telescoop in Arizona. Bij bestudering van de beelden zagen ze een ongelooflijk zwak object dat snel zwakker werd. Omdat supernova’s veel helderder zijn en niet zo snel uitdoven, realiseerden de onderzoekers zich dat ze iets hadden gevonden wat in dit geval voor onmogelijk werd gehouden: een zogeheten kilonova. Dat laatste is een explosief verschijnsel dat wordt toegeschreven aan een botsing tussen neutronensterren. Neutronensterren zijn echter compact en relatief licht. Daarom dachten astronomen dat ze niet genoeg materie bevatten om een lange gammaflits te kunnen aandrijven. Daarvoor zou je sterren nodig hebben die tientallen tot honderden keren zoveel massa hebben als onze zon. Niet alleen de gammaflits, ook het sterrenstelsel waarin deze zich afspeelde was merkwaardig. Dit stelsel, met de aanduiding SDSS J140910.47+275320.8, is jong en druk bezig met de vorming van nieuwe sterren – precies het tegenovergestelde van het enig andere bekende gaststelsel van een fusie tussen neutronensterren in het ‘lokale heelal’: NGC4993. Het heeft meer weg van de gaststelsels van de korte gammaflitsen die dieper in het heelal zijn waargenomen. Kortom: de scheidslijn tussen beide soorten gammaflitsen is minder scherp dan gedacht. (EE)
Meer informatie:
→ Surprise kilonova upends established understanding of long gamma-ray bursts
Wetenschappers zijn het er nog steeds niet over eens hoe het leven hier op aarde is begonnen. Een van de hypothesen is dat meteorieten aminozuren – de bouwstenen van het leven – naar onze planeet hebben gebracht. Deze theorie wordt gesteund door nieuw experimenteel onderzoek waaruit blijkt dat gammastraling, afkomstig van radioactieve elementen, daarbij een cruciale rol kan hebben gespeeld (ACS Central Science, 7 december). Toen de aarde nog een jonge, steriele planeet was, werd zij bestookt met meteorieten. Daartussen bevonden zich ook zogeheten koolstofhoudende chondrieten – een klasse van meteorieten die aanzienlijke hoeveelheden water en kleine moleculen, zoals aminozuren, bevatten. Het ligt voor de hand om te vermoeden dat deze ‘ruimtestenen’ hebben bijgedragen aan het ontstaan van het leven op aarde. De bron van de aminozuren die zij bevatten laat zich echter niet gemakkelijk aanwijzen. Bij eerdere laboratoriumexperimenten had een team onder leiding van de Japanse geofysicus Yoko Kebukawa al aangetoond dat bij reacties tussen eenvoudige moleculen, zoals ammoniak en formaldehyde, aminozuren en andere macromoleculen kunnen ontstaan, mits er genoeg vloeibaar water en warmte beschikbaar is. Radioactieve elementen, zoals aluminium-26, waarvan bekend is dat ze in vroege koolstofhoudende chondrieten voorkwamen, geven bij hun verval gammastraling af. Dit proces kan de warmte hebben geleverd die nodig was om ‘biomoleculen’ te vormen. Om dat te kunnen bevestigen hebben Kubukawa en haar nieuwe team nu onderzocht of dat inderdaad tot de vorming van aminozuren in vroege meteorieten kan hebben geleid. De onderzoekers losten formaldehyde en ammoniak op in water, sloten de oplossing af in glazen buizen en bestraalden deze vervolgens met energierijke gammastraling die afkomstig was van het verval van het radioactieve element kobalt-60. Daarbij hebben ze vastgesteld dat de productie van diverse soorten aminozuren toenam naarmate de totale dosis gammastraling werd verhoogd. Op basis van deze resultaten en de verwachte dosis gammastraling van het verval van aluminium-26, schatten de wetenschappers dat het duizend tot honderdduizend jaar zou hebben geduurd om de hoeveelheid aminozuren te produceren die in de in 1969 in Australië neergekomen Murchison-meteoriet is ontdekt. Daarmee is volgens de onderzoekers aangetoond dat bij radioactieve reacties in meteorieten inderdaad moleculen worden gevormd die aan het ontstaan van het leven op aarde kunnen hebben bijgedragen. (EE)
Meer informatie:
→ Meteorites plus gamma rays could have given Earth the building blocks for life
Nieuw onderzoek onder leiding van geowetenschapper Zhuang Guo van het Instituut voor Geochemie van de Chinese Academie van Wetenschappen biedt een mogelijke verklaring voor het bestaan van ongewoon sterke magnetische velden op de maan (Nature Communications, 23 november). Guo’s team analyseerde maangrond die in december 2020 door de maanlander Chang’e 5 op aarde werd afgeleverd, en ontdekte daarin deeltjes van het mineraal magnetiet, dat maar zelden voorkomt in bodemmonsters van de maan. Het magnetiet, een sterk magnetisch ijzererts, werd aangetroffen in submicroscopische bolvormige korrels ijzersulfide die op gesmolten druppels lijken. Deze vorm suggereert dat het magnetiet in de korrels het resultaat is van grote inslagen op het maanoppervlak. Anders dan aards bodemmateriaal is de maangrond extreem gereduceerd, wat betekent dat hij een overmaat aan elektronen bevat. Dat komt doordat de maan voortdurend wordt gebombardeerd met protonen van de zon. Deze toestand maakt het moeilijker voor ijzer om zich te binden aan zuurstof en zo ertsen te vormen, zoals op aarde. Dit betekent echter niet dat ertsvorming op de maan onmogelijk is. Ook eerder zijn al kleine korreltjes magnetiet aangetroffen in maanstof, maar daarvan werd aangenomen dat ze onder relatief lage temperaturen zijn gevormd en niet onder de hoge druk en temperatuur van meteorietinslagen op de maan, zoals het nieuwe onderzoek suggereert. Op basis van hun bevindingen denken de onderzoekers dat de wijdverspreide fijnste maangrond tevens magnetiet kan bevatten. Dat zou ook het bestaan van tot nu toe onverklaarbare magnetische anomalieën op de maan begrijpelijker maken. Eerder onderzoek suggereerde dat meteorieten bij hun inslag ferromagnetische materialen in het maanoppervlak hebben geïnjecteerd, en dat de projectielen ten minste een deel van de magnetische anomalieën in de omgeving van de inslagplaatsen kunnen verklaren. Het onderzoek van Guo en zijn team gaat nog een stap verder. Het toont aan dat de kracht van de inslagen ook materialen kan hebben getransformeerd tot submicroscopisch magnetiet, wat suggereert dat het mineraal wijder verspreid voorkomt op de maan. (EE)
Meer informatie:
→ Strange Magnetic Anomalies on The Moon Can Finally Be Explained (Science Alert)
Na dertig jaar plannen en onderhandelen is deze week de bouw begonnen van de Square Kilometre Array (SKA), ’s werelds grootste observatorium voor radioastronomie. Het reusachtige instrument – dat wordt gebouwd op locaties in Australië en Afrika – zal radiostraling uit het heelal opvangen en moet licht werpen op grote openstaande astronomische vraagstukken, zoals de aard van de donkere materie en de vorming van sterrenstelsels (Nature, 4 december). In 2012 werd besloten dat wat aanvankelijk als één reuzentelescoop was bedacht, uit twee instrumenten zou gaan bestaan – één in Zuid-Afrika en één in Australië. De grote afstanden tussen de antennes en hun grote aantallen maken dat de telescopen – respectievelijk SKA-Mid en SKA-Low geheten – met ongekende gevoeligheid radiostraling zullen opvangen. SKA-Low zal frequenties detecteren tussen 50 en 350 megahertz en SKA-Mid zal frequenties oppikken tussen 350 megahertz en 15,4 gigahertz. Beide zijn interferometers, waarbij vele schotelvormige antennes samen als één telescoop fungeren. SKA zal in fasen worden gebouwd en de eerste fase van 1,3 miljard euro zal naar verwachting in 2028 voltooid zijn. Nog eens 700 miljoen euro is gereserveerd voor de exploitatiekosten van de telescopen in de komende tien jaar. Het uiteindelijke doel is om duizenden schotels in Zuid-Afrika en Afrikaanse partnerlanden op te stellen, en een miljoen antennes in Australië. Het totale ontvangende oppervlak komt daarmee op één vierkante kilometer. De SKA-Low-radiotelescoop in Australië zal gaan bestaan uit ongeveer 131.000 twee meter hoge antennes, die aan stakerige kerstbomen doen denken. Ze worden verspreid over meer dan vijfhonderd stations van 256 antennes. Ook de voorbereidingen voor de bouw van de eerste reusachtige SKA-Mid-schotels zijn begonnen. De 197 antennes worden verspreid over de halfwoestijn Karoo in Zuid-Afrika. In 2024 zullen er vier klaar zijn en rond 2028 komen er nog veel meer bij. Ter plekke staat al de 64 schotels tellende Zuid-Afrikaanse MeerKAT-radiotelescoop opgesteld, die in 2021 in SKA-Mid zal opgaan. Eind dit jaar zal het in het Verenigd Koninkrijk gevestigde SKA-Observatorium (SKAO), de intergouvernementele organisatie die verantwoordelijk is voor de telescopen, voor 500 miljoen aan bouwopdrachten hebben uitgezet. Ongeveer zeventig procent daarvan gaat naar de industrie in de lidstaten. SKAO telt momenteel acht volwaardige leden: Australië, China, Italië, Nederland, Portugal, Zuid-Afrika, Zwitserland en het Verenigd Koninkrijk. Ook Frankrijk is van plan om toe te treden. (EE)
Meer informatie:
→ Construction of world’s largest radio observatory is finally under way (Nature)
Astronomen hebben een nabij voorbeeld ontdekt van een klein sterrenstelsel dat de kenmerken vertoont van de sterrenstelsels in het verre, vroege heelal. Het stelsel is slechts 1200 lichtjaar groot en heeft de bijnaam ‘Kiekeboe’ gekregen, omdat het in de afgelopen eeuw tevoorschijn is gekomen vanachter een ster in ons Melkwegstelsel. De ontdekking is het resultaat van de gezamenlijke inspanningen van diverse telescopen op aarde en in de ruimte, waaronder de Hubble-ruimtetelescoop van NASA en ESA en de Southern African Large Telescope (SALT). Kiekeboe is in vergelijking met andere nabije sterrenstelsels extreem metaalarm. Dat wil zeggen dat het weinig elementen zwaarder dan waterstof en helium bevat. Ook de sterrenstelsels in het zeer vroege heelal bestonden vrijwel volledig uit waterstof en helium – de enige elementen die in grote hoeveelheden tijdens de oerknal werden geproduceerd. Zwaardere elementen, zoals koolstof, zuurstof, ijzer en calcium, zijn in de loop van de kosmische geschiedenis door sterren geproduceerd. De vroegste sterrenstelsels in het heelal waren dus onvermijdelijk metaalarm. Maar ook in het lokale heelal zijn nog metaalarme sterrenstelsels te vinden. Kiekeboe trok de aandacht van astronomen omdat het niet alleen een metaalarm stelsel is, zonder een substantiële populatie van oudere sterren, maar zich ook nog eens op slechts 20 miljoen lichtjaar van de aarde bevindt – minstens twee keer zo dichtbij als de al bekende jonge, metaalarme stelsels. Kiekeboe werd meer dan twintig jaar geleden met de Parkes-radiotelescoop in Australië ontdekt als een gebied met koud waterstofgas. Pas later bleek uit waarnemingen in het ver-ultraviolet door NASA-satelliet GALEX dat het om een compact blauw dwergstelsel gaat. Maar zelfs toen beseften astronomen nog niet hoe bijzonder dit kleine sterrenstelsel is. Dat is nu pas duidelijk geworden. De Hubble-ruimtetelescoop heeft ongeveer zestig individuele sterren in het dwergstelsel kunnen onderscheiden, die bijna allemaal hooguit een paar miljard jaar oud lijken te zijn. SALT-metingen van het metaalgehalte van Kiekeboe maakten het plaatje compleet. Tezamen onderstrepen ze dat Kiekeboe heel anders is dan de meeste andere sterrenstelsels in het lokale heelal, die doorgaans bestaan uit sterren die vele miljarden jaren oud zijn. De kenmerken van de sterren van Kiekeboe wijzen erop dat het in chemisch opzicht een van de meest ‘maagdelijke’ sterrenstelsels is die ooit in het lokale heelal zijn opgespoord. Dat is heel opmerkelijk, omdat het lokale heelal al ruim 13 miljard jaar kosmische geschiedenis achter de rug heeft. Het onderzoeksteam is van plan om dit bijzondere dwergstelsel nog eens goed onder de loep te nemen met de zowel de Hubble- als de Webb-ruimtetelescoop. Dat moet een completer beeld geven van zijn sterrenpopulaties en hun metaalgehalte. (EE)
Meer informatie:
→ Peekaboo! A Tiny, Hidden Galaxy Provides a Peek into the Past
Onze aarde is een dynamische planeet met tektonische platen die onder invloed van opstijgende bellen magma langs en over elkaar heen schuiven. Omdat daar op Mars geen sprake van is, wordt veelal gedacht dat dit een saaie planeet is, waar de afgelopen drie miljard jaar weinig is gebeurd. Wetenschappers van de Universiteit van Arizona (VS) denken daar anders over. Zij hebben bewijs gevonden voor het bestaan van een actieve mantelpluim die het oppervlak van Mars omhoog duwt, en aardbevingen en vulkaanuitbarstingen veroorzaakt (Nature Astronomy, 5 december). De onderzoekers baseren hun vermoeden op de verrassende geologische activiteit op een hoogvlakte even ten noorden van de evenaar van Mars: Elysium Planitia. In tegenstelling tot andere vulkanische regio’s op Mars, waar al miljarden jaren geen grote activiteit is geweest, heeft Elysium Planitia de afgelopen 200 miljoen jaar grote uitbarstingen gekend. Het vulkanisme in Elysium Planitia vindt zijn oorsprong in de Cerberus Fossae, een reeks jonge scheuren die zich over meer dan 1200 kilometer over het Marsoppervlak uitstrekken. De afgelopen jaren heeft NASA’s Marslander InSight vastgesteld dat – om de een of andere reden – bijna alle ‘aardbevingen’ op Mars zich in dit ene gebied afspelen. Op aarde worden vulkanisme en aardbevingen doorgaans in verband gebracht met ofwel mantelpluimen ofwel platentektoniek. Omdat deze laatste op Mars niet voorkomt, ligt het voor de hand om de oorzaak van de seismische activiteit op Mars bij een mantelpluim te zoeken. Mantelpluimen zijn vergelijkbaar met de opstijgende klodders hete was in een lavalamp. Ze bestaan uit warm gesteente dat vanuit het binnenste van een planeet opstijgt en zich door de tussenliggende laag – de mantel –omhoog perst totdat het de onderkant van de vaste korst bereikt. Gevolg: aardbevingen, breuken en vulkaanuitbarstingen. Een bekend voorbeeld van dit proces is de eilandketen van Hawaï, die is ontstaan toen de Pacifische plaat langzaam over een mantelpluim schoof. Bij hun onderzoek van Elysium Planitia hebben de wetenschappers bewijs gevonden dat zich op Mars iets vergelijkbaars heeft afgespeeld. Het oppervlak ter plaatse is meer dan een kilometer omhoog getild, waardoor een van de hoogste gebieden in de uitgestrekte noordelijke laagvlakte van Mars is ontstaan. Analyses van subtiele variaties in het zwaartekrachtveld wijzen erop dat de oorzaak van dit proces diep in het inwendige van de planeet ligt – precies de plek waar je een mantelpluim zou verwachten. Andere metingen hebben aangetoond dat de bodems van inslagkraters in het gebied in de richting van de pluim zijn gekanteld, wat aantoont dat het oppervlak omhoog is geduwd nadat de kraters zijn gevormd. Toen de onderzoekers tot slot een tektonisch model toepasten op het gebied, ontdekten zij dat de vorming van de Cerberus Fossae alleen kan worden verklaard met een reusachtige, 4000 kilometer brede mantelpluim. Volgens de onderzoekers kunnen hun bevindingen implicaties hebben voor mogelijk leven op Mars. Het onderzochte gebied heeft in zijn recente geologische verleden raadselachtige overstromingen van vloeibaar water gekend. Het idee is nu dat de warmte van de opstijgende pluim het ijs ter plaatse heeft doen smelten, en chemische reacties in gang kan hebben gezet die gunstig zijn voor (primitief) bodemleven. (EE)
Meer informatie:
→ Giant mantle plume reveals Mars is more active than previously thought
De Webb-ruimtetelescoop heeft zijn infraroodcamera’s gericht op Saturnusmaan Titan, zodat astronomen weer eens een blik kunnen werpen op de grootste en een van de meest bijzondere manen van ons zonnestelsel. Het is de enige maan met een dichte atmosfeer en ook de enige met rivieren, meren en zeeën op zijn oppervlak – al zijn die niet gevuld met water, maar met methaan, ethaan en andere koolwaterstoffen. Astronomen nemen Titan al tientallen jaren waar – met ruimtesondes zoals de Voyagers 1 en 2 en Cassini, maar ook met telescopen op aarde. De Nederlandse astronoom Imke de Pater, werkzaam aan de Universiteit van Californië te Berkeley, geeft al vele jaren leiding aan Titan-waarnemingen met de Keck-telescopen op Hawaï. Nadat Webb de grote Saturnusmaan op 4 november in beeld had gebracht, ontdekte het Titan-team van de ruimtetelescoop twee wolken in diens atmosfeer. Daarop stuurde teamleider Conor Nixon snel een email naar De Pater en Berkeley-promovendus Katherine de Kleer om te vragen de wolken te bevestigen en hun beweging met de Keck-telescoop te volgen. Op een reeks Keck-beelden die ongeveer 30 en 54 uur later werden gemaakt zijn inderdaad vergelijkbare wolken te zien. Waarschijnlijk zijn het dezelfde, maar dan enigszins verschoven door de draaiing van de maan ten opzichte van de aarde. Hoewel de Webb- en Keck-beelden er voor het ongetrainde oog ongeveer hetzelfde uitzien, kunnen de instrumenten van de ruimtetelescoop metingen doen die met Keck niet mogelijk zijn. Zo kan Webb met behulp van infraroodspectroscopie de hoogte van wolken en nevels veel nauwkeuriger te bepalen. De nieuwe waarnemingen zullen astronomen helpen de weerpatronen op Titan beter te begrijpen in aanloop naar een NASA-missie naar deze maan, Dragonfly geheten, die in 2027 gelanceerd zal worden. Dragonfly is een drone met vier rotoren die de uitzonderlijke cocktail van chemische bestanddelen op Titan gaat onderzoeken, en naar tekenen van leven zal speuren. (EE)
Meer informatie:
→ Webb Space Telescope, Keck team up to study Saturn’s moon Titan
Toen de Amerikaanse Viking 1 bijna vijftig jaar geleden op het oppervlak van de planeet Mars was geland, registreerden zijn camera’s een troosteloos landschap van onduidelijke oorsprong. Nieuw onderzoek onder leiding van planeetwetenschapper Alexis Rodriguez suggereert dat de landingsplek zich mogelijk aan de rand van een gebied bevindt waar zich een megatsunami heeft afgespeeld. De vloedgolf zou zijn ontstaan toen een drie kilometer grote planetoïde ongeveer 3,4 miljard jaar geleden een noordelijke oceaan op Mars trof (Nature Scientific Reports, 1 december). Viking 1 landde op 20 juli 1976 op de benedenloop van een enorm drainagekanaal, gevormd door catastrofale overstromingen in de omgeving van de noordelijker gelegen vlakte Chryse Planitia. Maar tegen de verwachting lieten de beelden die de Marslander naar de aarde overseinde een met keien bezaaide vlakte zien, zonder rivierachtige kenmerken. Aanvankelijk werd gedacht dat Viking 1 op een dikke puinlaag was geland die door nabije meteorietinslagen was opgeworpen of anders uit gestolde lava bestond. Er waren echter maar weinig kraters in de buurt en ook brokken gestolde lava waren schaars. Het onderzoek van Rodriguez en collega’s biedt een alternatieve verklaring: een reusachtige vloedgolf is over het gebied gespoeld en heeft grote hoeveelheden sediment achtergelaten. Deze verklaring sluit aan bij een eerdere publicatie van Rodriguez, waarin hij suggereert dat er ongeveer drie miljard jaar geleden, toen Mars nog een nat klimaat had, twee van die megatsunami’s op de planeet hebben plaatsgevonden. Computersimulaties lieten zien dat de laatste megatsunami het resultaat kon zijn geweest van de inslag waarbij de bekende Marskrater Lomonosov was ontstaan. Voor de eerste tsunami werd echter geen voor de hand liggende kandidaat gevonden – tot nu toe dan. Bij het naspeuren van gegevens die door diverse om Mars cirkelende ruimtesondes zijn verzameld, zijn de planeetwetenschappers tot de conclusie gekomen dat ook de laaggelegen, 110 kilometer grote inslagkrater Pohl de veroorzaker van een megatsunami kan zijn geweest. Hij ligt bovenop een oud rivierenlandschap dat vermoedelijk is ontstaan toen het gebied voor het eerst onder water kwam te staan, maar is gedeeltelijk bedekt met afzettingen van een tweede megatsunami. De krater lijkt dus tijdens een natte periode op Mars te zijn ontstaan. Aan de hand van computersimulaties is aangetoond dat de door de Pohl-inslag veroorzaakte megatsunami inderdaad de landingsplaats van de Viking 1 kan hebben bereikt. Het moet een enorme vloedgolf zijn geweest met een beginhoogte van ongeveer 250 meter en sterke turbulenties. Daarmee zou de inslag qua aard en omvang vergelijkbaar zijn met de Chicxulub-inslag, die zich 66 miljoen jaar geleden op aarde heeft afgespeeld. (EE)
Meer informatie:
→ NASA May Have Landed on a Martian Megatsunami Deposit Nearly 50 Years Ago
Eerder dit jaar werd de Europese Very Large Telescope (VLT) gealarmeerd nadat een survey-telescoop een ongewone bron van zichtbaar licht had ontdekt. Samen met tal van andere telescopen werd de VLT snel op deze bron gericht: een superzwaar zwart gat in een ver sterrenstelsel dat een ster had opgeslokt en de restanten ervan in de vorm van een jet had uitgestoten. Uit de VLT-gegevens blijkt dat dit het verste voorbeeld van zo'n gebeurtenis was dat ooit is waargenomen (Nature, 30 november). Sterren die te dicht bij een zwart gat komen, worden door diens enorme getijdenkrachten uit elkaar getrokken. Zo'n gebeurtenis wordt een tidal disruption event (TDE) genoemd. In ongeveer één procent van de gevallen schieten bundels van plasma en straling uit de polen van het draaiende zwarte gat weg. In 1971 omschreef zwarte-gatenpionier John Wheeler het concept van TDE's met jets als 'een tube tandpasta die in het midden stevig wordt samengeknepen, waardoor aan beide uiteinden materie wegspuit'. Tot nu toe is nog maar een handjevol van deze TDE's met jets waargenomen, waardoor er nog niet veel over bekend is. Astronomen zijn daarom voortdurend op jacht naar deze extreme gebeurtenissen, om te begrijpen hoe de jets precies ontstaan en waarom ze maar bij zo weinig TDE's optreden. In het kader van deze zoektocht speuren veel telescopen, waaronder de Zwicky Transient Facility (ZTF) in de VS, regelmatig de hemel af naar tekenen van opvallende kortstondige gebeurtenissen, die vervolgens veel gedetailleerder onder de loep kunnen worden genomen met telescopen zoals de VLT. In februari van dit jaar ontdekte de ZTF een nieuwe bron van zichtbaar licht. De gebeurtenis, die te boek staat als AT2022cmc, leek op een gammaflits – de krachtigste lichtbron in het heelal. Het vooruitzicht om getuige te zijn van dit zeldzame verschijnsel bracht astronomen ertoe om 21 telescopen van over de hele wereld, waaronder de VLT, te activeren om de mysterieuze lichtbron beter te kunnen bekijken. Uit de gegevens die de VLT van het object heeft verzameld blijkt dat het licht van AT2022cmc zijn reis is begonnen toen het heelal nog maar ongeveer een derde van zijn huidige leeftijd had. Daarmee is AT2022cmc de verste TDE die ooit is ontdekt, maar dat is niet het enige bijzondere aspect van dit object. De weinige TDE's met jets die tot nu toe werden waargenomen, werden in eerste instantie opgemerkt met telescopen die hoogenergetische gamma- en röntgenstraling detecteren, maar nu is er dus voor het eerst eentje in zichtbaar licht opgespoord. (EE)
Meer informatie:
→ Oorspronkelijk persbericht
Het botsingsexperiment dat twee jaar geleden door de Japanse ruimtesonde Hayabusa2 op de planetoïde Ryugu werd uitgevoerd, resulteerde in een onverwacht grote krater. Met behulp van computersimulaties is een team onder leiding van de Universiteit van Bern en het National Center of Competence in Research (NCCR) PlanetS er onlangs in geslaagd nieuwe inzichten aan het experiment te ontlenen over de vorming en evolutie van planetoïden (Nature Communications, 30 november). De ruimtesonde Hayabusa2 werd ontwikkeld om de geschiedenis van planetoïde Ryugu te bestuderen, en heeft bodemmonsters verzameld en op aarde afgeleverd die in laboratoria worden onderzocht. Eerder in zijn missie heeft hij ook een klein projectiel op het oppervlak van de planetoïde afgevuurd. De krater die bij de inslag ontstond was veel groter dan verwacht. Onderzoekers Martin Jutzi en Sabina Raducan van het Fysisch Instituut van de Universiteit van Bern hebben geprobeerd om dit resultaat met behulp van numerieke simulaties te reproduceren. De aard en grootte van een inslagkrater op een planetoïde worden door verschillende factoren bepaald. Op de eerste plaats door de specifieke eigenschappen van het projectiel, maar ook door de eigenschappen van de planetoïde, zoals diens consistentie en zwaartekracht. Uit de simulaties blijkt dat Ryugu waarschijnlijk een zeer losse inwendige structuur heeft en alleen bijeengehouden wordt door zwakke cohesiekrachten en zwaartekrachtsinteracties. Op basis daarvan kunnen de numerieke simulaties de waargenomen gevolgen van de inslag goed reproduceren. Uit de resultaten kan onder meer worden afgeleid dat de oppervlakken van kleine planetoïden als deze heel jong zijn. Ze laten tevens zien dat een lage cohesie een grote invloed kan hebben op de kratervorming. Het onderzoek van Jutzi en Raducan is ook van nut voor de DART-missie van NASA, waar zij eveneens aan deelnemen. De DART-sonde sloeg op 27 september jl. opzettelijk in op de planetoïde Dimorphos, om diens omloopbaan te veranderen. De bevindingen van de simulaties op Ryugu helpen bij de interpretatie van de resultaten van dit experiment. De Bernse onderzoekers werken aan de toepassing van hun nieuwe modellen op DART, om meer inzicht te krijgen in de eigenschappen van Dimorphos. De eerste simulaties zien er veelbelovend uit. (EE)
Meer informatie:
→ Small asteroids are probably young
Een Canadees onderzoeksteam heeft minstens twee nieuwe mineralen ontdekt die nooit eerder op aarde zijn gezien – niet in natuurlijke vorm althans. Ze maken een deel uit van een ruim 15 ton wegende ijzermeteoriet – de op acht na grootste meteoriet die ooit is gevonden – die in 2020 in Somalië werd opgemerkt door opaalzoekers. De lokale herders gebruikten hem al generaties lang als aambeeld voor het slijpen van messen (Space Exploration Symposium, 21 november). De twee bijzondere mineralen zijn aangetroffen in een fragmentje van 70 gram dat voor classificatie naar de Universiteit van Alabama (VS) werd gestuurd. Mogelijk bevindt zich daarin zelfs nog een derde onbekend mineraal. De beide eerste mineralen hebben de benamingen elaliïet en elkinstantoniet gekregen. De eerste verwijst naar de meteoriet zelf, die ‘El Ali’ wordt genoemd, omdat hij niet ver van de gelijknamige stad is gevonden. Het tweede mineraal is genoemd naar Lindy Elkins-Tanton, hoogleraar aan Arizona State University en hoofdonderzoeker van NASA’s komende ruimtemissie Psyche, die veel onderzoek heeft gedaan naar de vorming van de kernen van planeten. De mineralen konden vrij snel worden geïdentificeerd, omdat ze eerder al op synthetische wijze waren gefabriceerd. Ze konden daarom worden vergeleken met hun kunstmatige tegenhangers. De wetenschappers zullen de mineralen in de meteoriet blijven onderzoeken, om aanwijzingen te kunnen vinden over de omstandigheden waaronder de El Ali-meteoriet is ontstaan. Vermoed wordt dat hij behoort tot een familie van ijzermeteorieten die ooit deel hebben uitgemaakt van een en dezelfde planetoïde. Als slijpsteen zal de bijzondere meteoriet waarschijnlijk niet meer worden gebruikt. Hij is verscheept naar China, om aan de hoogstbiedende te worden verkocht. (EE)
Meer informatie:
→ New minerals discovered in massive meteorite may reveal clues to asteroid formation
Een recente analyse van gegevens van de in 2020 uitgeschakelde Spitzer-ruimtetelescoop, onder leiding van Wafa Zakri van de Universiteit van Jazan (Saoedi-Arabië), wijst uit dat jonge sterren zich in razend tempo voeden met gas uit de hen omringende schijf. Hun frequente vreetbuien worden afgesloten met uitbarstingen, waarbij de sterren sterk in helderheid toenemen. Uit het onderzoek blijkt dat wanneer ze ongeveer 100.000 jaar oud zijn – het equivalent van een 7 uur oude zuigeling – babysterren (officieel: ‘protosterren van klasse 0’) ongeveer eens in de vierhonderd jaar een flinke boer laten. Vanaf de aarde zijn deze uitbarstingen heel moeilijk waarneembaar, maar Spitzer bekeek het heelal door een ‘infraroodbril’ en heeft er in de loop van zijn carrière verscheidene kunnen registreren. Het team van Zakri heeft de waarnemingen doorgespit die Spitzer tussen 2004 en 2017 heeft gedaan van de Orionnevel, een bekend stervormingsgebied in het sterrenbeeld Orion. Daarbij ontdekten de astronomen dat in genoemde periode drie van de 92 bekende babysterren in dit gebied een uitbarsting hebben vertoond. Twee daarvan waren tot nu toe onopgemerkt gebleven. Daaruit volgt een gemiddelde frequentie van ongeveer eens in de 400 jaar – veel vaker dan de 227 oudere protosterren in de Orionnevel. Uit vergelijking van de gegevens van Spitzer met die van andere infraroodtelescopen, waaronder de Europese ruimtetelescoop Herschel (2009-2013), konden de onderzoekers afschatten dat de uitbarsting van zo’n jonge ster ongeveer vijftien jaar duurt. Naar kosmische maatstaven groeien de babysterren bijzonder snel. Daarbij vertonen ze niet alleen frequente uitbarstingen, maar worden ze ook snel zwaarder. Tijdens hun vroegste levensfase verzamelen ze minstens de helft van hun uiteindelijke massa. (EE)
Meer informatie:
→ Baby Star ‘Burps’ Tell Tales of Frantic Feeding
