Bij het doorspitten van 37.000 opnamen van de Hubble-ruimtetelescoop die verspreid over negentien jaar zijn gemaakt, zijn astronomen op het spoor gekomen van een nog grotendeels onbekende populatie van planetoïden. Ongeveer vierhonderd daarvan zijn nog geen kilometer groot. Aan de speuractie hebben duizenden burgerwetenschappers meegedaan (Astronomy & Astrophysics, 15 maart). De grote aselecte steekproef geeft meer inzicht in de vorming en evolutie van de planetoïdengordel – de regio tussen de omloopbanen van de planeten Mars en Jupiter waar zich grote aantallen planetoïden hebben verzameld. Het feit dat daar veel kleine planetoïden te vinden zijn, doet vermoeden dat dit brokstukken zijn van grotere planetoïden die met elkaar in botsing zijn gekomen en uiteen zijn gevallen – een proces dat al miljarden jaren aan de gang is. Een alternatieve verklaring voor het bestaan van de kleine brokstukken zou kunnen zijn dat ze miljarden jaren geleden als op zichzelf staande objecten zijn gevormd. Maar er bestaat voor zover bekend geen mechanisme dat hen er dan van zou kunnen weerhouden om, toen ze samenklonterden uit het stof in de schijf van puin en stof rond onze zon, tot grotere objecten uit te groeien. Hubble speurt niet gericht naar planetoïden: het gaat om ‘bijvangst’ die tijdens het maken van opnamen van verre objecten in het heelal ontstaat. Doordat de ruimtetelescoop met grote snelheid om de aarde draait, laten nabije objecten zoals planetoïden opvallende boogvormige sporen achter op de Hubble-opnamen. Omdat de positie van de ruimtetelescoop op het moment van de opnamen bekend is, kunnen astronomen aan de hand van de lichtsporen nagaan op welke afstanden de per ongeluk vastgelegde planetoïden zich bevinden en de vorm van hun omloopbanen schatten. Ook de helderheden van de planetoïden worden door de gevoelige camera’s van Hubble gemeten, en daaruit kunnen dan weer hun afmetingen worden geschat. De zwakste planetoïden die bij het onderzoek zijn opgespoord zijn ruwweg veertig miljoen keer zo zwak als de zwakste sterren die met het menselijk oog waarneembaar zijn. (EE)
Meer informatie:
→ Hubble Goes Hunting for Small Main Belt Asteroids
Met behulp van de Webb-ruimtetelescoop hebben astronomen infraroodstraling van methaan geregistreerd op een bruine dwergster – een onverwachte ontdekking op zo’n koud en eenzaam hemellichaam, die doet vermoeden dat bruine dwergen net zulke poollichten kunnen vertonen als de planeten Jupiter en Saturnus (Nature, 17 april). Bruine dwergen zijn zwaarder dan planeten, maar lichter dan sterren. Ze komen veel voor: er zijn er al duizenden ontdekt. Vorig jaar kreeg een team onder leiding van Jackie Faherty, onderzoeker bij het American Museum of Natural History, waarneemtijd op de Webb-ruimtetelescoop om twaalf bruine dwergen te bestuderen. Eén daarvan was W1935, een koude bruine dwerg op 47 lichtjaar afstand, die met hulp van ‘burgerwetenschappers’ is opgespoord. W1935 heeft een oppervlaktetemperatuur van ongeveer 200 graden Celsius – ruwweg oventemperatuur dus. Zijn massa is niet goed bekend, maar ligt waarschijnlijk ergens tussen de zes en 35 Jupitermassa’s. Nadat ze een aantal bruine dwergen met Webb hadden waargenomen, ontdekte het team van Faherty dat W1935 in één opzicht afweek van andere bruine dwergen: het methaangas in zijn atmosfeer zendt infraroodstraling uit – iets dat nog nooit was waargenomen bij een bruine dwerg. Computermodellen lieten zien dat de bruine dwerg waarschijnlijk een temperatuurinversie vertoont – een verschijnsel waarbij de atmosfeer naar boven toe warmer wordt. Temperatuurinversies komen veel voor bij planeten die om sterren draaien, maar W1935 is in zijn eentje en heeft geen duidelijke externe warmtebron. Op zoek naar een verklaring, richtten de onderzoekers zich op de planeten Jupiter en Saturnus, die beide methaan-emissie vertonen én temperatuurinversies hebben. De waarschijnlijke oorzaak voor dit verschijnsel bij de twee reuzenplaneten is poollicht. Daarom veronderstelden de onderzoekers dat ze hetzelfde hadden ontdekt bij W1935. Bekend is dat energierijke deeltjes van de zon een van de belangrijkste oorzaken van poollicht op Jupiter en Saturnus zijn. De wisselwerking tussen deze deeltjes met de magnetische velden en atmosferen van planeten, zorgt ervoor dat de bovenste lagen van de atmosfeer opwarmen. Maar omdat W1935 geen ster in zijn buurt heeft, is er ook geen ‘zonnewind’. Er bestaat echter nog een andere intrigerende mogelijkheid. Zowel Jupiter als Saturnus hebben actieve manen die af en toe materiaal de ruimte in blazen, in wisselwerking staan met hun planeten en het poollicht van deze hemellichamen versterken. Daarom suggereren de wetenschappers nu dat het poollicht op W1935 weleens kan worden veroorzaakt door een actieve, nog te ontdekken maan. Veel meer dan een speculatie is dat overigens niet: er zijn meer waarnemingen nodig om deze mogelijkheid te onderzoeken. (EE)
Meer informatie:
→ Astronomers uncover methane emission on a cold brown dwarf
Astronomen hebben het zwaarste stellaire zwarte gat ontdekt dat tot nu toe in ons Melkwegstelsel is aangetroffen. Het zwarte gat werd opgemerkt in gegevens van de Gaia-ruimtetelescoop van het Europese ruimteagentschap ESA, omdat het een vreemde 'wiebelbeweging' teweegbrengt bij de ster die om hem heen draait. Gegevens van de Very Large Telescope (VLT) van de Europese Zuidelijke Sterrenwacht (ESO) zijn gebruikt om de massa van het zwarte gat te bevestigen: het blijkt maar liefst 33 keer zo zwaar te zijn als de zon (Astronomy & Astrophysics, 16 april). Stellaire zwarte gaten ontstaan door het ineenstorten van zware sterren. De exemplaren die eerder in het Melkwegstelsel zijn aangetroffen zijn gemiddeld ongeveer tien keer zo zwaar als de zon. Het op één na zwaarste stellaire zwarte gat dat in de Melkweg is ontdekt, Cygnus X-1, heeft een massa van 21 zonsmassa’s. Opmerkelijk genoeg is het nu ontdekte zwarte gat heel dichtbij: het bevindt zich op slechts 2000 lichtjaar afstand in het sterrenbeeld Arend en is daarmee het op één na dichtstbijzijnde zwarte gat dat we kennen. Het object, dat Gaia BH3 of kortweg BH3 wordt genoemd, werd ontdekt terwijl een team bezig was om Gaia-waarnemingen te evalueren voor een komende data-release. ‘Dat er in onze omgeving een zwart gat van deze massa onopgemerkt heeft kunnen blijven, kwam voor iedereen als een verrassing’, zegt Pasquale Panuzzo, lid van de Gaia-samenwerking en astronoom aan de Sterrenwacht van Parijs. ‘Dit is het soort ontdekking dat je maar één keer in je actieve loopbaan doet.’ Om hun ontdekking te bevestigen, gebruikte de Gaia-samenwerking gegevens van sterrenwachten op de vaste grond, onder meer van de Ultraviolet and Visual Echelle Spectrograph (UVES) van ESO’s VLT, die in de Chileense Atacama-woestijn staat opgesteld. Deze waarnemingen brachten cruciale eigenschappen van de begeleidende ster aan het licht die, samen met de Gaia-gegevens, astronomen in staat stelden om de massa van BH3 nauwkeurig te meten. Astronomen denken dat zwarte gaten als BH3 kunnen ontstaan door het ineenstorten van sterren die weinig elementen zwaarder dan waterstof en helium bevatten. Van deze zogeheten metaalarme sterren wordt vermoed dat ze tijdens hun bestaan minder massa verliezen, en daardoor meer materiaal overhouden om na hun dood zwarte gaten van hoge massa te kunnen produceren. Maar tot nu toe was er geen bewijs dat een rechtstreeks verband legt tussen metaalarme sterren en zware zwarte gaten.Voor alle duidelijkheid: Gaia BH3 is lang niet het zwaarste zwarte gat in ons Melkwegstelsel: die eer komt toe aan Sagittarius A*, het superzware zwarte gat in het Melkwegcentrum, dat bijna vier miljoen keer zoveel massa heeft als de zon. Wel is BH3 voor zover bekend het zwaarste zwarte gat in de Melkweg dat door de ineenstorting van een ster is ontstaan. (EE)
Meer informatie:
→ Oorspronkelijk persbericht
Het Amerikaanse ruimteagentschap NASA gooit de bestaande plannen voor het ophalen van bodemmonsters van de planeet Mars overboord, dat heeft NASA-topman Bill Nelson gisteren bekendgemaakt. De voor 2040 geplande Mars Sample Return Mission is met een prijskaartje van 11 miljard dollar simpelweg te duur en bovendien laat de uitvoering ervan te lang op zich wachten. Ook staat of valt de missie met het lanceren van een raket vanaf het Marsoppervlak – iets wat nog nooit eerder is geprobeerd. Kortom: het moet allemaal goedkoper, eenvoudiger en sneller. Om de belangrijkste bodemmonsters die Marsrover Perseverance de afgelopen jaren alvast heeft ingezameld, eerder en tegen lagere kosten naar de aarde te brengen, doet het agentschap een beroep op de NASA-gemeenschap om samen een nieuw innovatief plan te ontwikkelen dat gebruik maakt van beproefde technologie. Daarnaast zal NASA binnenkort ook de industrie uitnodigen om voorstellen aan te dragen die het mogelijk maken om ergens in de jaren 2030 al Marsmonsters op te halen. NASA streeft ernaar om uiterlijk eind dit jaar met een nieuw plan te komen. (EE)
Meer informatie:
→ NASA Sets Path to Return Mars Samples, Seeks Innovative Designs
Het vraagstuk van hoe de opvallende hartvormige structuur op het oppervlak van dwergplaneet Pluto is ontstaan, lijkt te zijn opgelost. Een onderzoeksteam onder leiding van de Universiteit van Bern heeft de structuur met behulp van computersimulaties weten te reproduceren. De waarschijnlijke oorzaak ligt bij een ongeveer 700 kilometer groot object met ongeveer de massa van de grote planetoïde Vesta, dat lang geleden onder een hoek van 15 tot 30 graden op Pluto is ingeslagen (Nature Astronomy, 15 april). Toen NASA-ruimtesonde New Horizons in 2015 opnamen van het oppervlak van Pluto naar de aarde zond, trok het hartvormige gebied op diens oppervlak, dat Tombough Regio werd gedoopt, onmiddellijk de aandacht. Tombough Regio bestaat in feite uit twee afzonderlijke delen, die nogal van elkaar verschillen. Het westelijke deel, Sputnik Planitia, is duidelijk lichter van kleur en ligt drie tot vier kilometer lager dan de rest van het oppervlak. De lichte tint wordt veroorzaakt door een laag stikstofijs. Op het hoger gelegen oostelijke deel ligt (om nog onduidelijke redenen) veel minder stikstofijs. Dat Sputnik Planitia door een inslag is veroorzaakt werd al langer vermoed, maar duidelijk was dat het geen frontale botsing kon zijn geweest. De computersimulaties hebben dat bevestigd. Volgens de onderzoekers heeft het inslaande object zich, dankzij zijn invalshoek en lage snelheid, niet diep in de kern van Pluto geboord, maar heeft hij zich daar als een klodder aan gehecht. Het onderzoek werpt mogelijk ook nieuw licht op de interne structuur van Pluto. Het is aannemelijk dat een grote inslag als deze heel vroeg in de geschiedenis van Pluto heeft plaatsgevonden. Maar dat levert een probleem op: een diepe ‘kuil’ zoals Sputnik Planitia zou zich – vanwege het daar ontstane massatekort – mettertijd naar de pool van de dwergplaneet moeten verplaatsen. In werkelijkheid ligt hij echter dicht bij de evenaar. Dit werd tot nog toe verklaard door aan te nemen dat er onder het oppervlak van Pluto een oceaan van water schuilgaat en dat de ijskorst van Pluto in het Sputnik Planitia-gebied relatief dun is. Hierdoor zou de oceaan ter plaatse ‘uitpuilen’ en ontstaat er juist een massaoverschot, dat ervoor zorgt dat Sputnik Planitia naar de evenaar opschuift. De nieuwe simulaties laten echter zien dat de migratie van Sputnik Planitia ook een andere oorzaak kan hebben: een massaoverschot dat is veroorzaakt door een inslaand object wiens materiaal over de harde ijskern van Pluto is uitgesmeerd. En in dat geval hoeft deze dwergplaneet geen ondergrondse oceaan te hebben. (EE)
Meer informatie:
→ How Pluto got its heart
Een internationaal onderzoeksteam, onder leiding van Kristina Kislyakova van de Universiteit van Wenen, is er voor het eerst in geslaagd om de sterrenwinden van drie zonachtige sterren te detecteren aan de hand van de röntgenstraling van hun ‘astrosferen’ (Nature Astronomy, 12 april). Astrosferen – de stellaire equivalenten van de heliosfeer die ons zonnestelsel omringt – zijn zeer hete bellen van plasma (geïoniseerd gas) die door sterrenwinden de interstellaire ruimte in worden geblazen. Het onderzoek van de sterrenwinden van lichte sterren zoals de zon stelt ons in staat om de evolutie van sterren en planeten te begrijpen, en uiteindelijk ook de geschiedenis en toekomst van onze eigen ster en het zonnestelsel. Sterrenwinden zijn er de oorzaak van dat planeten atmosferische gassen kwijtraken. Hoewel de hoeveelheden gas die planeten in de loop van uren of jaren kwijtraken miniem zijn, stapelen de verliezen zich op de lange termijn onherroepelijk op, en kunnen ze het verschil maken tussen een leefbare wereld en een luchtledige rots. Maar ondanks hun belang voor de evolutie van zowel sterren als planeten, laten de winden van zonachtige sterren zich maar moeilijk meten. Ze bestaan voornamelijk uit protonen en elektronen, maar bevatten daarnaast ook kleine hoeveelheden zwaardere geladen ionen zoals zuurstof en koolstof. Het zijn deze ionen die, door elektronen uit het interstellaire medium rond de ster in te vangen, röntgenstraling uitzenden. Het is Kislyakova en haar team als eersten gelukt om de röntgenemissie van de astrosferen van drie zonachtige sterren waar te nemen en op die manier hun zonnewinden te registreren. Zodoende konden ze een schatting maken van de hoeveelheid massa deze sterren via hun sterrenwind verliezen. De drie sterren – 70 Ophiuchi, Epsilon Eridani en 61 Cygni – zijn waargenomen met de Europese ruimtetelescoop XMM-Newton. De daarmee verkregen gegevens laten zien dat deze sterren tussen de tien en zesenzestig keer zoveel massa verliezen als onze zon. De winden van de drie sterren zijn dus veel sterker dan die van de zon, wat mogelijk een gevolg is van hun sterkere magnetische activiteit. (EE)
Meer informatie:
→ Stellar winds of three sun-like stars detected for the first time
Op 9 oktober 2022 nam een internationaal onderzoeksteam de helderste gammaflits ooit waar: GRB 221009A. Een team onder leiding van Northwestern University (VS) heeft nu bevestigd dat het fenomeen dat verantwoordelijk was voor de historische uitbarsting – ook wel de B.O.A.T. (de Engelse afkorting van ‘helderste aller tijden’) genoemd – is veroorzaakt door de ineenstorting en daaropvolgende explosie van een zware ster. Het team, met onder meer astronomen van de Radboud Universiteit, heeft de nagloeiende overblijfselen van deze zogeheten supernova ontdekt met behulp van de Webb-ruimtetelescoop (Nature Astronomy, 12 april). Toen zijn licht de aarde bereikte, was de B.O.A.T. zo helder dat hij de meeste gammadetectoren verblindde. De krachtige explosie vond plaats op ongeveer 2,4 miljard lichtjaar van de aarde, in de richting van het sterrenbeeld Sagitta (Pijl) en duurde een paar honderd seconden. Bij de gammaflits werden fotonen geproduceerd met de hoogste energieën die ooit zijn waargenomen. Zes maanden nadat de gammaflits werd opgemerkt, gebruikte Peter Blanchard van Northwestern University de Webb-ruimtetelescoop om de nasleep ervan te onderzoeken. De gammaflits was zo helder dat hij in de eerste weken en maanden na de uitbarsting het licht van de ontplofte ster compleet overstraalde. Blanchard en zijn medewerkers moesten dus wachten tot GRB 221009A voldoende was afgezwakt om de naweeën van de gebeurtenis te kunnen bekijken. Het team gebruikte de nabij-infraroodspectrograaf van Webb om het licht van het object op infrarode golflengten waar te nemen. En daarbij werd de signatuur gezien van elementen zoals calcium en zuurstof, die kenmerkend zijn voor een supernova. Maar verrassend genoeg was de signatuur niet uitzonderlijk helder. Bovendien ontbraken elementen zwaarder dan ijzer. Op dit moment hebben astrofysici nog een onvolledig beeld van alle mechanismen in het heelal die elementen zwaarder dan ijzer kunnen produceren. Het belangrijkste mechanisme, het zogeheten r-proces, vereist een hoge concentratie neutronen. Maar tot nu toe hebben wetenschappers de productie van zware elementen via dit proces alleen kunnen bevestigen bij de samensmelting van twee neutronensterren, een botsing die in 2017 werd gedetecteerd door het Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO). Maar er moeten nog andere manieren zijn om deze schaarse materialen te produceren. Er zijn simpelweg te veel zware elementen in het heelal en te weinig botsende neutronensterren. Het vermoeden bestond dat zware elementen ook zouden kunnen worden geproduceerd bij de ineenstorting van snel ronddraaiende zware sterren – het soort ster dat de B.O.A.T. heeft voortgebracht. Maar nu lijkt het er dus op dat dit niet per se het geval hoeft te zijn – althans niet bij extreem heldere gammaflitsen als deze. (EE)
Meer informatie:
→ Brightest gamma-ray burst of all time came from the collapse of a massive star
Met de dubbelster HD 14893 is iets vreemds aan de hand: de ene ster is jonger dan de ander en bovendien magnetisch. Nieuw onderzoek wijst erop dat het object uit drie sterren heeft bestaan, totdat twee van hen in botsing kwamen en samensmolten (Science, 11 april). HD 148937 is ongeveer 3800 lichtjaar van de aarde verwijderd en bevindt zich in het sterrenbeeld Norma (Winkelhaak). Hij bestaat uit twee sterren die veel meer massa hebben dan de zon en is omgeven door een fraaie nevel – een wolk van gas en stof. Uit een grondige analyse blijkt dat de zwaardere ster veel jonger is dan zijn begeleider, wat nogal vreemd is, omdat ze tegelijkertijd moeten zijn ontstaan. Het leeftijdsverschil – de ene ster lijkt minstens anderhalf miljoen jaar jonger dan de andere – wijst erop dat de zwaardere ster op de een of andere manier een verjongingskuur heeft ondergaan. Ook met de omringende nevel is iets vreemds aan de hand. Deze wolk van gas en stof, met de aanduiding NGC 6164/6165, is pas 7500 jaar oud en dus honderden keren jonger dan beide sterren. Hij bevat zeer veel stikstof, koolstof en zuurstof, wat opvallend is, omdat deze elementen normaal gesproken diep in een ster te vinden zijn en niet daarbuiten. Het lijkt erop dat ze door een heftige gebeurtenis zijn vrijgekomen. ‘We denken dat dit systeem oorspronkelijk uit minstens drie sterren heeft bestaan,’ aldus waarnemingsleider Hugues Sana, hoogleraar aan de KU Leuven (België). ‘De twee binnenste sterren smolten op heftige wijze samen, waardoor een magnetische ster ontstond en wat materiaal werd weggeslingerd, en zo de nevel deed ontstaan. De verder weg gelegen ster migreerde naar een nieuwe baan om de pas samengesmolten, inmiddels magnetische ster, waardoor de dubbelster ontstond die we nu in het centrum van de nevel zien staan.’ Dit scenario verklaart niet alleen waarom de ene ster in het systeem magnetisch is en de andere niet, maar helpt ook een al lang bestaand sterrenkundig raadsel oplossen, namelijk hoe zware sterren aan hun magnetische velden komen. Magnetische velden komen vaak voor bij lichte sterren zoals onze zon, maar zwaardere sterren kunnen magnetische velden niet op dezelfde wijze in stand houden. Toch zijn sommige zware sterren wel degelijk magnetisch. Astronomen vermoedden al een tijdje dat zware sterren magnetische velden kunnen verkrijgen wanneer twee sterren samensmelten. Maar dit is de eerste keer dat onderzoekers ook direct bewijs voor dit scenario hebben ontdekt. (EE)
Meer informatie:
→ Prachtige nevel, gewelddadig verleden: clash van sterren lost stellair raadsel op
Onderzoekers van de Kyushu-universiteit (Japan) zijn meer te weten gekomen over de ontwikkeling van ‘babysterren’. Met behulp van de ALMA-radiotelescoop in het noorden van Chili hebben ze ontdekt dat de materieschijf rond zo’n ster-in-wording pluimen van stof, gas en elektromagnetische energie uitstoot. Deze ‘niesbuien’, zoals de onderzoekers ze noemen, spelen mogelijk een belangrijke rol bij de vorming van sterren (The Astrophysical Journal, 11 april). Sterren, zoals ook onze zon, ontstaan in zogeheten stellaire kraamkamers: grote concentraties van gas en stof die uiteindelijk samentrekken tot een een babyster. Tijdens dit proces vormt zich een ring rond de ster, de zogeheten protostellaire schijf. Deze schijven zijn doortrokken van magnetische velden, die magnetische flux meevoeren. Maar als al deze magnetische flux tijdens de vorming van een ster behouden zou blijven, zou diens uiteindelijk magnetische veld vele maken sterker moeten zijn dan de velden die bij protosterren worden waargenomen. Daarom veronderstellen astronomen dat er tijdens de vorming van een ster een mechanisme in werking treedt dat ervoor zorgt dat het magnetische veld zwakker wordt naarmate een gaswolk verder samentrekt tot een stellaire kern. Om hier meer over te weten te komen, hebben de astronomen ALMA gericht op MC 27, een stellaire kraamkamer op ongeveer 450 lichtjaar van de aarde. Daarbij deden ze een onverwachte ontdekking. Ze zagen dat de protostellaire schijf van dit object stakerige uitsteeksels vertoont van enkele honderden miljoenen kilometers lang. Uit verder onderzoek bleek dat deze pieken uit uitgestoten magnetische flux, stof en gas bestaan. Dit verschijnsel ontstaat wanneer instabiliteiten in het magnetische veld interacties aangaan met gassen van verschillende dichtheden in de protostellaire schijf. Dit resulteert in een buitenwaarts gerichte magnetische flux oftewel een stellaire niesbui. Ook op enkele honderden miljarden kilometers van de protostellaire schijf werden zulke pieken waargenomen. De astronomen vermoeden dat dit overblijfselen zijn van eerdere ‘niesbuien’. Bij andere jonge sterren zijn vergelijkbare pieken te zien, dus het lijkt erop dat ze een veelvoorkomend astronomisch verschijnsel zijn. Door de omstandigheden te onderzoeken die tot deze stellaire niesbuien leiden, hopen astronomen onze kennis over de vorming van sterren en planeten verder te kunnen vergroten. (EE)
Meer informatie:
→ Twinkle twinkle baby star, 'sneezes' tell us how you are
Ongeveer 4,5 miljard jaar geleden kwam een kleine planeet in botsing met de jonge aarde, waarbij gesmolten gesteente de ruimte in werd geblazen. Het samenklonterende puin koelde langzaam af en vormde de maan. Over dit scenario zijn de meeste wetenschappers het wel eens. Maar de details van hoe dat precies gebeurde waren onduidelijk. Nieuwe onderzoeksresultaten bieden uitkomst (Nature Geoscience, 8 april). Het meeste wat we weten over de oorsprong van de maan is gebaseerd op analyses van gesteentemonsters die meer dan vijftig jaar geleden door Apollo-astronauten zijn verzameld, in combinatie met theoretische modellen. De basaltachtige stenen die van de maan werden meegenomen, vertoonden verrassend hoge concentraties titanium. Latere satellietwaarnemingen wezen uit dat deze titaniumrijke vulkanische gesteenten zich voornamelijk aan de voorkant van de maan bevinden, maar hoe en waarom ze daar terecht zijn gekomen was onbekend. Omdat zijn vorming snel en heet verliep, was de maan kort na zijn ontstaan waarschijnlijk bedekt met een oceaan van magma. Terwijl dit gesmolten gesteente geleidelijk afkoelde en stolde, vormden zich de mantel en de korst van de maan. Maar diep daaronder was de jonge maan volledig uit balans. Modellen suggereren dat de laatste restjes van de magma-oceaan kristalliseerden tot dichte mineralen waaronder ilmeniet – een mineraal dat titanium en ijzer bevat. Op de een of andere manier zonken deze zware materialen in de daaropvolgende duizenden jaren omlaag, waar ze zich vermengden met de mantel, smolten en als titaniumrijke lavastromen weer aan de oppervlakte kwamen. Oftewel: onze maan keerde zichzelf letterlijk binnenstebuiten. Maar er is weinig tastbaar bewijs dat licht werpt op de exacte volgorde van deze gebeurtenissen. In het vandaag gepubliceerde onderzoek, onder leiding van Weigang Liang en Jeff Andrews-Hanna (Lunar and Planetary Laboratory, Universiteit van Arizona (VS)), hebben de auteurs simulaties van een zinkende ilmenietrijke laag vergeleken met een aantal lineaire zwaartekrachtsanomalieën, die tussen 2011 en 2012 zijn waargenomen door de twee onbemande maansondes van de GRAIL-missie van NASA, die het zwaartekrachtsveld van de maan in kaart brachten. Daarbij hebben ze ontdekt dat de meetresultaten van GRAIL in overeenstemming zijn met de simulaties en dat het zwaartekrachtsveld kan worden gebruikt om de verdeling van de ilmenietresten in kaart te brengen. De bevindingen van het team leggen ook de chronologie van de gebeurtenis vast. De lineaire zwaartekrachtanomalieën worden onderbroken door de grootste en oudste inslagbekkens aan de voorkant van de maan en moeten dus eerder zijn gevormd. Op basis van deze dwarsverbanden suggereren de auteurs dat de ilmenietrijke laag vóór 4,22 miljard jaar geleden is gezonken, wat in overeenstemming is met zijn bijdrage aan het latere vulkanisme op het maanoppervlak. (EE)
Meer informatie:
→ How the moon turned itself inside out
Hoog in de met metaaldamp gevulde atmosfeer van de exoplaneet WASP-76b hebben astronomen aanwijzingen gevonden voor een kleurrijk optisch verschijnsel dat glorie heet. Dit verschijnsel, vergelijkbaar met een regenboog, is nog nooit eerder buiten ons zonnestelsel gezien, en daarbinnen slechts op twee planeten: de aarde en Venus. De glorie bestaat uit een aantal concentrische ringen om een helder centrum en ontstaat alleen onder heel specifieke omstandigheden, namelijk wanneer licht op een stabiele, uniforme mist van bolvormige druppeltjes van ongeveer gelijke grootte valt. WASP-76b is heel populair onder planeetwetenschappers. Hij draait om een geelwitte ster die iets groter is dan de zon, op zo’n 640 lichtjaar van de aarde. Zijn baan om de ster is heel krap, wat resulteert in een omlooptijd van nog geen twee dagen. Doordat hij zich zo dicht bij zijn moederster bevindt, lopen de temperaturen aan zijn dagzijde op tot meer dan 2400 graden – heet genoeg om ijzer te laten verdampen. Wanneer deze planeet vanaf de aarde gezien voor zijn ster langs schuift, kunnen astronomen in zijn atmosfeer kijken, bijvoorbeeld met een satelliet als Cheops – de Characterising ExOplanet Satellite – van het Europese ruimteagentschap ESA. Daarbij hebben ze een heldere plek in de atmosfeer van WASP-76b ontdekt, die ongeveer op de grens van dag en nacht ligt. Volgens Olivier Demangeon, hoofdauteur van het onderzoeksverslag dat vandaag in het tijdschrift Astronomy & Astrophysics is gepubliceerd, is het voor het eerst dat zo’n scherpe overgang in de helderheid van een exoplaneet is gedetecteerd. Het signaal is erg zwak en er is meer onderzoek nodig om te bevestigen dat het inderdaad om een glorie gaat. Maar áls dat lukt, levert dat kennis op over het bovenste deel van de atmosfeer van WASP-76b. De mogelijke glorie van WASP-76b is de afgelopen drie jaar 23 keer waargenomen. Dat is een sterke aanwijzing dat er voortdurend bolvormige druppeltjes in de wolken van de ziedend hete exoplaneet aanwezig zijn, en dat deze druppeltjes ook gestaag worden aangevuld. En dit vereist op zijn beurt weer langdurig stabiele temperatuurcondities in de atmosfeer van de planeet. (EE)
Meer informatie:
→ First ‘glory’ on hellish distant world?
Ondank hun hoge leeftijden zien sommige van de sterren die om het superzware zwarte gat in het centrum van ons Melkwegstelsel (Sgr A*) cirkelen er bedrieglijk jong uit. De reden: ze hebben hun buren opgegeten. Dat is een van de merkwaardige conclusies van nieuw onderzoek waarbij astrofysici de omloopbanen van duizend sterren rond Sgr A* hebben gesimuleerd. Het centrum van onze Melkweg is een onstuimig oord. De zwaartekracht van Sgr A* zorgt ervoor dat de vele sterren in zijn naaste omgeving – meer dan een miljoen – met duizelingwekkende snelheden hun rondjes draaien. De combinatie van grote aantallen en hoge snelheden resulteert in een afvalrace waar maar weinig sterren ongeschonden uitkomen. Hoe dichter de sterren zich bij het superzware zwarte gat bevinden, des te groter is de kans op botsingen. Rose en haar medewerkers waren benieuwd naar de uitkomst van deze botsingen en ontwikkelden een simulatie om de lotgevallen van sterren in het Melkwegcentrum te volgen. Daarbij ontdekte Rose dat het lot van zo’n ster voornamelijk wordt bepaald door diens afstand tot het superzware zwarte gat. Binnen 0,03 lichtjaar van het zwarte gat komen sterren, die met snelheden van duizenden kilometers per seconde bewegen, voortdurend in botsing met elkaar. Maar deze botsingen zijn eerder schampend dan frontaal: ze zijn niet hevig genoeg om de sterren volledig te vermorzelen. In plaats daarvan raken de sterren een flink deel van hun buitenste lagen kwijt en zetten ze hun hogesnelheidsreis voort. Het resultaat: een populatie van vreemde, afgeslankte sterren. Op grotere afstand van het zwarte gat bewegen de sterren met snelheden van ‘slechts’ honderden kilometers per seconde. Bij deze tragere snelheden komen sterren na een botsing niet meer van elkaar los: ze voegen zich samen. En in sommige gevallen doen ze dit zelfs meerdere malen en worden ze uiteindelijk tien keer zo zwaar als onze zon. Voor de verjongingskuur die de sterren aldus ondergaan moet wel een prijs worden betaald: ze leven korter. Ze beginnen met een flinke voorraad waterstof, maar jagen die er in hoog tempo doorheen. Rose presenteert de resultaten van haar onderzoek vandaag tijden de bijeenkomst van de American Physical Society in Sacramento, Californië (VS). (EE)
Meer informatie:
→ Stellar collisions produce strange, zombie-like survivors
Tijdens het bestuderen van zestien jaar aan meetgegevens van jonge sterren ontdekte de Leidse masterstudent Sam de Regt dat twee van die sterren nog gehuld waren in geboortewolken die nog niet eerder zo scherp waren gezien. Hij publiceert zijn opschoonmethode en de nieuwe afbeeldingen van de twee sterren in het vakblad Astronomy & Astrophysics. Toen Sam de Regt college volgde bij Matthew Kenworthy (Universiteit Leiden) en Christian Ginski (nu University of Galway, Ierland) leek het hem interessant om voor zijn masterscriptie onderzoek te doen naar de zogeheten PDI-methode. PDI staat voor Polarimetric Differential Imaging. Hiermee kunnen sterrenkundigen onderscheid maken tussen het extreem heldere, ongepolariseerde licht van een ster en het vage, gepolariseerde licht dat weerkaatst van stofdeeltjes die zich in een schijf rond de ster bevinden. In zulke stofschijven ontstaan planeten. Ginski en Kenworthy stelden aan De Regt voor om het archief van het NACO-instrument opnieuw te analyseren. Dat instrument bevond zich van 2003 tot 2019 op de Very Large Telescope in Chili en legde gegevens vast van 57 jonge sterren. Na het opschonen van de beelden zag De Regt stofschijven bij twintig bekende sterren. Tot zijn verrassing bleken er naast die twintig nog twee andere sterren met stofstructuren afgebeeld te zijn: YLW 16A en Elia 2-21. Deze protosterren bevinden zich op zo’n 360 lichtjaar in de richting van het sterrenbeeld Slangendrager. ‘Dat Sam dit in een paar maanden voor elkaar heeft gekregen is fantastisch,’ zegt afstudeerbegeleider Christian Ginski. ‘Zoiets maken we niet vaak mee.’ De Regt is inmiddels PhD-student aan de Universiteit Leiden. Hij onderzoekt nu hoe de vorming van exoplaneten sporen achterlaat in hun atmosferen.
Meer informatie:
→ Oorspronkelijk persbericht
Sterrenstelsels beginnen hun leven met sterren die in een ordelijk patroon ronddraaien, maar in sommige stelsels zijn de bewegingen van de sterren grilliger. Tot nu toe wisten astronomen niet precies waarom dit zo is – de oorzaak werd gezocht bij de omgeving van het het sterrenstelsels of bij diens massa. Maar uit nieuw onderzoek blijkt dat geen van beide de belangrijkste factor is: de neiging van sterren om willekeurig te bewegen wordt vooral veroorzaakt door de leeftijd van het sterrenstelsel. In de loop van de tijd wordt een sterrenstelsel gewoon rommeliger (MNRAS, 3 april). ‘Toen we onze analyse deden, ontdekten we dat leeftijd altijd de belangrijkste factor is,’ aldus hoofdauteur Scott Croom, hoogleraar aan de Universiteit van Sydney (Australië). ‘Als je de leeftijd van een stelsel incalculeert, is er in feite geen omgevingstrend, en voor massa geldt hetzelfde: als je met een jong sterrenstelsel te maken hebt, zal het draaien, ongeacht de omgeving waarin het zich bevindt. En als het om een oud sterrenstelsel gaat, zullen de omloopbanen van de sterren willekeuriger zijn, ongeacht of het stelsel zich in een drukbevolkte of een lege omgeving bevindt.’ Het nieuwe onderzoek bouwt voort op onderzoeken waarin omgeving of massa als belangrijkste factoren werden gezien. Dat eerdere werk is overigens niet per definitie onjuist, aldus tweede auteur Jesse van de Sande. ‘We weten dat de leeftijd van een sterrenstelsel wordt beïnvloed door de omgeving. Als een sterrenstelsel in een dicht bevolkte omgeving belandt, zal de stervorming daarin stilvallen. Hierdoor zijn sterrenstelsels in een drukke omgeving dus gemiddeld ouder. Het punt van onze analyse is dat het niet het verblijf in een dichte omgeving is dat hun rotatie doet afnemen, maar het feit dat ze ouder zijn.’ Ons eigen sterrenstelsel, de Melkweg, heeft een dunne sterren-vormende schijf en wordt daarom nog steeds beschouwd als een snel draaiend sterrenstelsel. Maar als je het Melkwegstelsel wat beter bekijkt, zie je iets wat de dikke schijf wordt genoemd. In termen van licht is deze niet dominant, maar hij is er wel. Deze dikke schijf lijkt te bestaan uit oudere sterren die mogelijk zijn ontstaan in het jonge heelal, dat turbulenter was. (EE)
Meer informatie:
→ Galaxies get more chaotic as they age
Een team van astronomen onder leiding van de Universiteit van Victoria (Canada) en de Yale-universiteit (VS) heeft een oud stersysteem ontdekt dat rond ons Melkwegstelsel draait – de zwakste en lichtste Melkwegsatelliet die ooit is opgespoord. Het piepkleine sterrenstelsel met de aanduiding UMa3/U1 bevindt zich in het bekende sterrenbeeld Grote Beer en is ongeveer 30.000 lichtjaar van ons verwijderd. Uit waarnemingen blijkt dat UMa3/U1 uit een stuk of zestig sterren bestaat die meer dan 10 miljard jaar oud zijn, en maar ongeveer 10 lichtjaar groot is. Alles bij elkaar heeft het slechts zestien keer zoveel massa als de zon. UMa3/U1 werd voor het eerst opgemerkt in gegevens van de Ultraviolet Near Infrared Optical Northern Survey, die met de Canada-France-Hawaiʻi Telescope en Pan-STARRS wordt uitgevoerd. Vervolgens onderzochten de astronomen het sterrenstelseltje in meer detail met behulp van de Deep Imaging Multi-Object Spectrograph (DEIMOS) van de Keck-sterrenwacht. Op die manier konden ze bevestigen dat UMa3/U1 door de zwaartekracht bijeengehouden wordt. Dat betekent dat het een dwergsterrenstelsel of een sterrenhoop is. Hoe het deze sterren is gelukt om een hechte groep te blijven, is onduidelijk. Het object is dermate klein dat je zou verwachten dat de sterke getijdenkrachten van ons Melkwegstelsel het stersysteem al uit elkaar zouden hebben gerukt en geen waarneembaar overblijfsel zouden hebben achtergelaten. Het feit dat het stelsel intact lijkt, leidt tot twee even interessante mogelijkheden: ofwel UMa3/U1 is een piepklein sterrenstelsel dat gestabiliseerd is door grote hoeveelheden donkere materie, ofwel is het een sterrenhoop die toevallig kort voor zijn ondergang is ontdekt. In het eerste geval zou het bestaan van UMa3/U1 een voorspelling ondersteunen van de meest gangbare theorie over de oorsprong van het heelal. Volgens dit Lambda Cold Dark Matter (LCDM) model, moeten sterrenstelsels zoals de Melkweg tijdens hun ontstaan satellietstelsels om zich heen hebben verzameld die tot op de dag van vandaag om hen heen draaien. (EE)
Meer informatie:
→ Faintest Known Star System Orbiting The Milky Way Discovered From Hawaiʻi
Een team van sterrenkundigen met daarbij meerdere Nederlanders heeft voor het eerst de snelheid bepaald van een straalstroom van gas die wegschiet bij een neutronenster. Het gas in de jet blijkt slechts met een derde van de lichtsnelheid te bewegen. De onderzoekers publiceren hun resultaten en vernieuwende methode (Nature, 28 maart). Neutronensterren en zwarte gaten staan berucht om hun enorme zwaartekracht waardoor ze gas uit hun omgeving opslokken. Deze kosmische kannibalen spugen echter ook grote hoeveelheden gas terug de ruimte in via krachtige straalstromen, jets genoemd. Dit soort jets spelen een belangrijke rol in het universum. Sterrenkundigen begrijpen echter nog niet hoe ze precies gevormd worden, hoeveel gas er in jets naar buiten schiet en hoe snel de jets bewegen. Een team van astronomen heeft nu voor het eerst gezien hoe explosies op het oppervlak van neutronensterren hun jets doen oplichten. De onderzoekers denken dat dit komt doordat de explosies ervoor zorgen dat er extra gas in de jet wordt gepompt. Ook konden ze voor het eerst de snelheid van een jet bij een neutronenster bepalen. De onderzoekers vingen in april en oktober 2021 radiostraling op met behulp van de Australia Telescope Compact Array van CSIRO, het wetenschapsagentschap van Australië. Tegelijkertijd bestudeerden ze röntgenstraling met de Integral-satelliet van ESA. Als de onderzoekers met Integral uitbarstingen van röntgenstraling zagen, wat duidt op een explosie aan het oppervlak van de ster, zochten ze in de Australische gegevens naar veranderingen in de radiostraling van de jet. Daarbij bestudeerden ze twee frequenties van radiostraling, die op verschillende plekken in de jet worden uitgezonden. Vervolgens maten ze met geavanceerde technieken de vertraging tussen de röntgenstraling en de radiostraling op de twee verschillende frequenties. Daardoor konden ze als het ware traceren hoe gas nabij de neutronenster de jet in werd gepompt en door de jet heen bewoog. Hierdoor konden ze de snelheid bepalen van het gas in de jet. De jets bleken met zo'n 114.000 kilometer per seconde te bewegen – ongeveer een derde van de lichtsnelheid. Dit is een stuk langzamer dan de snelheden die eerder voor de jets van enkele zwarte gaten waren gemeten. De onderzoekers vermoeden dat de massa of rotatiesnelheid van een neutronenster of een zwart gat bepalend is voor de eigenschappen van jets. Om erachter te komen welke specifieke eigenschap de snelheid bepaalt, gaan de onderzoekers het onderzoek herhalen bij andere neutronensterren.
Meer informatie:
→ Volledig persbericht
Een nieuwe opname van het Event Horizon Telescope (EHT)-samenwerkingsverband heeft sterke en geordende magnetische velden aan het licht gebracht die spiraalsgewijs van de rand van het superzware zwarte gat Sagittarius A* (Sgr A*) af komen. De magnetische veldstructuur rond Sgr A* vertoont opvallende overeenkomsten met die van het zwarte gat in het centrum van het sterrenstelsel M87. Dit wijst erop dat alle zwarte gaten sterke magnetische velden hebben. De gelijkenis doet ook vermoeden dat er in Sgr A* een jet schuilgaat (The Astrophysical Journal Letters, 27 maart). Twee jaar geleden publiceerden wetenschappers de eerste opname van Sgr A*. Hoewel het superzware zwarte gat in het Melkwegcentrum, dat zich op ongeveer 27.000 lichtjaar van de aarde bevindt, meer dan duizend keer kleiner en minder massarijk is dan dat van M87 – het allereerste zwarte gat dat in beeld werd gebracht, bleek uit de waarnemingen dat de twee opmerkelijk veel op elkaar lijken. Hierdoor vroegen wetenschappers zich af of zij behalve hun uiterlijk ook andere kenmerken gemeen hadden. Om daar achter te komen, besloot het EHT-team om Sgr A* in gepolariseerd licht te bestuderen. Eerdere onderzoeken van het licht rond het zwarte gat in M87 (M87*) hebben laten zien dat de omliggende magnetische velden dit zwarte gat in staat hebben gesteld om krachtige jets van materie terug de ruimte in te schieten. De nieuwe opnamen bouwen hierop voort en laten zien dat hetzelfde mogelijk ook voor Sgr A* geldt. Rond het zwarte gat in het Melkwegcentrum zijn namelijk eveneens sterke, verstrengelde en georganiseerde magnetische velden aanwezig. Uit het feit dat de polarisatiestructuur van Sgr A* sterk lijkt op die van het veel grotere zwarte gat M87* leiden astronomen af sterke en geordende magnetische velden van cruciaal belang zijn voor de manier waarop zwarte gaten in wisselwerking treden met het gas en de materie in hun omgeving. Licht is niets anders dan een oscillerende (op en neer gaande) elektromagnetische golf die ons in staat stelt om objecten te zien. Soms oscilleert licht in een voorkeursrichting: we noemen het dan ‘gepolariseerd’. Hoewel overal om ons heen gepolariseerd licht voorkomt, is het menselijk oog niet in staat om dit van ‘normaal’ licht te onderscheiden. In het plasma rond zwarte gaten zorgen deeltjes die rond magnetische veldlijnen wervelen voor een polarisatiepatroon dat loodrecht op het veld staat. Dit biedt astronomen de mogelijkheid om in meer detail te zien wat zich in de omgeving van zwarte gaten afspeelt en hun magnetische veldlijnen in kaart te brengen. Om Sgr A* te kunnen observeren, heeft de EHT-samenwerking acht telescopen over de hele wereld met elkaar verbonden, om een denkbeeldige telescoop ter grootte van de aarde te creëren. Deze ‘supertelescoop’ heeft sinds 2017 diverse waarnemingen gedaan en zal Sgr A* in april 2024 opnieuw waarnemen. Naarmate er nieuwe telescopen aan de EHT worden toegevoegd, zullen de beelden alleen maar beter worden. (EE)
Meer informatie:
→ Volledig persbericht
De procedure om de spiegels van de Europese ruimtetelescoop Euclid van ijs te ontdoen heeft boven verwachting gewerkt. De afgelopen maanden had zich een dun laagje ijs op de optiek afgezet, waardoor Euclid geleidelijk minder scherpe beelden afleverde. Om dit probleem te verhelpen werd een procedure bedacht waarbij de spiegels van het complexe optische systeem van de ruimtetelescoop één voor één werden verwarmd, zonder dat zorgvuldige kalibratie van het systeem te verstoren. En direct al nadat de eerste spiegel 34 graden was opgewarmd, was het zicht van Euclid hersteld. ‘Onze hoofdverdachte, de koudste spiegel achter de optiek van de hoofdtelescoop, werd verwarmd van -147 °C tot -113 °C. Hij hoefde niet heet te worden, want in een vacuüm is deze temperatuur voldoende om al het ijs snel te laten verdampen. En het werkte perfect! Vrijwel onmiddellijk ontvingen we 15% meer licht uit het heelal’, aldus Mischa Schirmer, kalibratiewetenschapper bij het Euclid Consortium. Naar verwachting zal het ijs geleidelijk weer terugkomen, maar de nieuwe selectieve ontdooiprocedure kan gemakkelijk om de zes tot twaalf maanden worden herhaald, zonder dat dit veel waarneemtijd kost. (EE)
Meer informatie:
→ Euclid/s sight restored
Nieuw onderzoek van een obscure klasse van sterrenstelsels die ‘compacte symmetrische objecten’ (CSO’s) worden genoemd, heeft uitgewezen dat deze objecten minder onschuldig zijn dan ze lijken. CSO’s zijn actieve sterrenstelsels met een superzwaar zwart gat in hun kern. Deze kolossale zwarte gaten produceren twee tegengesteld gerichte jets die bijna deze snelheid van het licht bereiken. Maar in vergelijking met andere sterrenstelsels met krachtige jets zijn de jets van CSO’s niet zo lang: ze zijn veel compacter (The Astrophysical Journal, 1 februari). Decennialang zijn astronomen ervan uitgegaan dat CSO’s simpelweg heel jong zijn en dat hun jets mettertijd wel langer zouden worden. Maar de conclusie van het nieuwe onderzoek is dat ze niet jong zijn, maar gewoon relatief kort bestaan. De objecten vormen een op zichzelf staande soort die op tijdschalen van duizenden jaren stilvallen in plaats van de miljoenen jaren die gebruikelijk zijn voor sterrenstelsels met grotere jets. Voor het nieuwe onderzoek, onder leiding van astronoom Anthony Readhead van Caltech, zijn gegevens doorgespit van meer dan drieduizend potentiële CSO’s die met onder meer de Very Long Baseline Array (VLBA) radiotelescoop zijn waargenomen. In 64 gevallen bleek het daadwerkelijk om CSO’s te gaan en in de gegevens werden nog eens vijftien exemplaren ontdekt. De analyse van de VLBA-gegevens laat zien dat de jets van CSO’s zeer energierijk zijn, maar dat ze binnen vijfduizend jaar stilvallen. Vermoed wordt dat ze hun energie ontlenen aan een ster die te dicht in de buurt van het centrale superzware zwarte gat komt en wordt opgeslokt. Dit verschijnsel wordt ook bij andere superzware zwarte gaten waargenomen, maar de daarbij optredende ‘tidal disruption events’ (TDE’s) duren slechts enkele jaren. Dat CSO’s het langer volhouden wijst er volgens de onderzoekers op dat de sterren die bij deze gebeurtenissen worden opgeslokt veel groter en/of zwaarder zijn dan die bij normale TDE’s. (EE)
Meer informatie:
→ Sleeping Supermassive Black Holes Awakened Briefly by Shredded Stars
Een internationaal team van astronomen, onder leiding van Marcin Glowacki van Curtin University (West-Australië), heeft met behulp van de MeerKAT-radiotelescoop in Zuid-Afrika 49 tot nog toe onbekende gasrijke sterrenstelsels opgespoord (MNRAS, 25 maart). Het bestaan van de sterrenstelsels kwam bij toeval aan het licht bij onderzoek van een al bekend sterrenstelsel, waarbij het daarin aanwezige waterstofgas in kaart moest worden gebracht. Dit gas werd niet aangetroffen, maar tot zijn grote verbazing ontdekte Glowacki bij zijn inspectie van de radiodata een flink aantal andere sterrenstelsels, waarvan wél de gasinhoud kon worden bepaald. Veel van de ontdekte stelsels bevinden zich dicht in elkaars buurt en vormen groepjes. Drie van de stelsels zijn zelf door ‘bruggen’ van gas met elkaar verbonden. Het centrale stelsel van dit drietal vormt in hoog tempo nieuwe sterren, waarschijnlijk met behulp van het gas dat hij van zijn twee begeleiders heeft gestolen. Dat kan ertoe leiden dat de stervorming in deze laatste tot stilstand komt. De waarnemingen waarbij de nieuwe sterrenstelsels werden opgespoord namen nog geen drie uur in beslag. (EE)
Meer informatie:
→ Astronomers discover 49 new galaxies in under three hours
Bij onderzoek onder leiding van Athira Menon van het Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) zijn aanwijzingen gevonden over de aard van zogeheten blauwe superreuzen. Hoewel deze sterren vrij talrijk zijn, is hun oorsprong een vraagstuk waarover al tientallen jaren wordt gediscussieerd. Met behulp van nieuwe stermodellen en een grote hoeveelheid gegevens over de stellaire populatie van de Grote Magelhaense Wolk, hebben Menon en haar collega’s sterke aanwijzingen gevonden dat de meeste blauwe superreuzen kunnen zijn ontstaan door het samensmelten van twee sterren die samen een dubbelster vormden (The Astrophysical Journal Letters, 8 maart). Blauwe superreuzen zijn sterren die minstens tienduizend keer zo helder en twee tot vijf keer zo heet zijn als de zon, en zestien tot veertig keer zoveel massa hebben. Ze verbruiken hun 'brandstof' heel snel en zouden dus heel zeldzaam moeten zijn. Waarom zien we er dan zoveel? Een belangrijke aanwijzing over hun oorsprong ligt in het feit dat de meeste blauwe superreuzen ‘alleenstaand’ zijn: ze hebben geen waarneembare begeleider, terwijl de meeste jonge zware sterren juist ontstaan als onderdeel van een dubbelstersysteem. Dat doet vermoeden dat de sterren in zo’n systeem vaak met elkaar samensmelten. Om dit vermoeden te onderbouwen, hebben Menon en haar collega’s simulaties van samensmeltende sterren uitgevoerd en een steekproef van 59 jonge blauwe sterren in de Grote Magelhaense Wolk – een kleine begeleider van ons Melkwegstelsel – geanalyseerd. En wat blijkt? De nieuwe simulaties laten zien dat zulke gefuseerde sterren nog lang voortleven als blauwe superreuzen. Bovendien kunnen ze de oppervlaktesamenstelling van deze sterren beter verklaren dan conventionele stermodellen. Dit wijst erop dat samensmeltingen wellicht het voornaamste mechanisme zijn voor de vorming van blauwe superreuzen. (EE)
Meer informatie:
→ Astronomers find evidence that blue supergiant stars can be formed by the merger of two stars
Tussen nu en september van dit jaar zal T Coronae Borealis of T CrB, een ster die normaal gesproken niet met het blote oog te zien is, tijdelijk opvallend helder worden. Het is voor het eerst in tachtig jaar dat dit gebeurt. Zo’n plotseling helderder wordende ster wordt een nova genoemd, het Latijnse woord voor ‘nieuw’. Maar nieuw is de ster allerminst. T CrB is een dubbelster op ongeveer 3000 lichtjaar van de aarde, bestaande uit een witte dwergster en een rode reus – een oude, opgezwollen ster die het einde van zijn bestaan nadert. De twee sterren staan zo dicht bij elkaar, dat er gas van de rode reus naar de witte dwerg stroomt. Daardoor wordt de atmosfeer van de witte dwerg op een gegeven moment dermate heet dat er een thermonucleaire reactie – dezelfde reactie die in een waterstofbom optreedt – op gang komt. In de meeste gevallen is zo’n nova-explosie eenmalig, maar er bestaan ook zogeheten recurrente nova’s: dubbelsterren waarbij er na de explosie gewoon weer gas van de rode reus naar de witte dwerg begint te stromen, en de geschiedenis zich herhaalt. T CrB is een van de slechts tien sterren in ons Melkwegstelsel die dit gedrag vertoont. Als het eenmaal zo ver is, zal T CrB gedurende enkele dagen met het blote oog te zien zijn in het sterrenbeeld Noorderkroon. Hij wordt dan ongeveer net zo helder als de bekende Poolster. Vervolgens is hij waarschijnlijk nog een week lang waarneembaar met een verrekijker, om uiteindelijk weer voor een jaar of tachtig uit het zicht te verdwijnen. (EE)
Meer informatie:
→ View Nova Explosion, ‘New’ Star in Northern Crown
De eerste generatie sterren heeft het heelal totaal veranderd. In hun kernen smolten de eenvoudige eenvoudige elementen waterstof en helium samen tot een scala aan zwaardere elementen. En toen deze sterren stierven, explodeerden ze en verstrooiden ze deze elementen – waaraan wij ons bestaan te danken hebben – over de ruimte. Het is nog niemand gelukt om zo’n ster van de eerste generatie op te sporen, maar astronomen denken nu wel een ster van de tweede generatie te hebben gevonden – niet in ons Melkwegstelsel, maar in de naburige Grote Magelhaense Wolk (Nature Astronomy, 20 maart). De ontdekking is gedaan door Anirudh Chiti (Universiteit van Chicago) en collega's. Zij hebben, met behulp van de Europese astrometrische ruimtetelescoop Gaia en de Magellan-telescoop in Chili in totaal tien oude sterren in de Grote Magelhaense Wolk weten op te sporen. Vermoed wordt dat de Grote Magelhaense Wolk ooit een zelfstandig sterrenstelsel was dat een paar miljard jaar geleden werd ingevangen door de zwaartekracht van ons Melkwegstelsel. Dit maakt hem bijzonder interessant, omdat de daarin aanwezige oude sterren dus buiten ons sterrenstelsel zijn gevormd, wat astronomen de kans geeft om te onderzoeken of de omstandigheden in het vroege heelal overal gelijk waren, of lokaal verschilden. Een van de tien oude sterren die Chiti en collega’s hebben ontdekt bleek gelijk al een buitenbeentje. De ster, met de aanduiding LMC-119, bevat veel minder elementen zwaarder dan helium dan enig andere ster die tot nu toe in de Grote Magelhaense Wolk is gezien. Dit betekent dat hij waarschijnlijk is gevormd in het kielzog van de eerste stellaire generatie, en dus nog niet veel zwaardere elementen kon opnemen. De weinige zwaardere elementen die LMC-119 bevat zijn volgens de onderzoekers waarschijnlijk afkomstig van de supernova-explosie van een ster van de eerste generatie. Toen ze de elementen in de ster in kaart brachten, zagen de astronomen tot hun verbazing dat er veel minder koolstof dan ijzer in zat dan in sterren van ons Melkwegstelsel. Dit suggereert dat koolstofverrijking die oude Melkweg-sterren tentoonspreiden wellicht niet universeel was. (EE)
Meer informatie:
→ Scientists find one of the most ancient stars that formed in another galaxy
Op 20 maart heeft hoogleraar radioastronomie en astrodeeltjesfysica Heino Falcke een nieuwe tentoonstelling over zwarte gaten geopend bij Rijksmuseum Boerhaave in Leiden. Falcke presenteerde op 10 april 2019 de eerste afbeelding van een zwart gat. Mysterieuze plekken in de kosmos, die alles opslokken en waar niets, zelfs licht niet, uit ontsnappen kan. De tentoonstelling voert de bezoeker mee naar het mysterieuze universum van zwarte gaten en probeert antwoorden te vinden op vragen als: Wat zien we als we naar een zwart gat kijken? Hoe is de ‘foto’ van het zwarte gat gemaakt? Hoe ontstaat een zwart gat? Wat gebeurt er als je in een zwart gat valt? Filmpjes, doe-activiteiten, de prachtige collectiestukken en een immersieve experience maken stapje voor stapje invoelbaar wat een zwart gat is, wat we zien en waarnaar wetenschappers op zoek zijn. In de tentoonstelling zijn bijzondere objecten en topstukken te zien, zowel uit de eigen collectie van het museum als bruiklenen van onder meer Nobelprijswinnaar Roger Penrose persoonlijk, het Rijksmuseum, Kunstmuseum Den Haag en het Science Museum in Londen. Zo zijn er prenten van Escher, de eerste brief van Escher aan Penrose, persoonlijke objecten van zwartegatenpionier Stephen Hawking, de pen van Einstein, een litho van de Franse astrofysicus Jean Pierre Luminet, tekeningen, brieven en een puzzel van Roger Penrose en couture uit de Black Hole collectie van niemand minder dan Viktor & Rolf. De tentoonstelling is tot stand gekomen in samenwerking met SRON en met het door NWO gefinancierde Dutch Black Hole Consortium. Dit is een nieuw Nederlands team van wetenschappers dat onderzoek doet naar zwarte gaten. Het Dutch Black Hole Consortium wil veel mensen betrekken bij het project door middel van educatie en tentoonstellingen, zoals die bij Rijksmuseum Boerhaave.
Meer informatie:
→ Dichter bij het Zwarte Gat
De ijskorst van de grote Jupitermaan Europa is minstens twintig kilometer dik. Tot die conclusie komt een team van planeetwetenschappers onder leiding van Brandon Johnson en Shigeru Wakita van de Purdue-universiteit (VS). De wetenschappers baseren hun conclusie op onderzoek van grote kraters op het ijzige oppervlak van Europa, in combinatie met computersimulaties (Science Advances, 20 maart). Europa is een rotsachtige maan, gehuld in een ijskorst waaronder een oceaan schuilgaat die twee keer zoveel zoutwater bevat als de oceanen op aarde. Wetenschappers vermoeden al heel lang dat deze Jupitermaan een van de beste plekken in ons zonnestelsel is om naar buitenaards leven te zoeken. De kans op en de aard van dat leven hangen echter sterk af van de dikte van de ijskorst. De ijskorst van Europa is niet onveranderlijk. Plaattektoniek en convectiestromingen in de onderliggende oceaan zorgen ervoor dat het ijs vrij regelmatig wordt ververst. Als gevolg hiervan is het oppervlak slechts 50 tot 100 miljoen jaar oud – heel jong naar geologische maatstaven. Dat gladde, jonge oppervlak maakt dat eenmaal gevormde inslagkraters goed herkenbaar zijn. De aandacht van Johnson en zijn collega’s ging met name uit naar de meer dan dertig kilometer grote inslagbekkens Tyre en Callanish, die omgeven zijn door concentrische ringstructuren. Met behulp van hun computersimulaties hebben de wetenschappers onderzocht welke fysische omstandigheden tot de vorming van deze oppervlaktestructuren kunnen hebben geleid. De modellen laten zien dat inslagbekkens zoals Tyre en Callanish alleen kunnen ontstaan wanneer de ijskorst van Europa minstens twintig kilometer dik is en is opgebouwd uit een zes tot acht kilometer dikke warmtegeleidende die op een warmere, convectieve ijslaag rust. Daarmee is de korst aanzienlijk dikker dan waar sommige wetenschappers op hadden gehoopt. (EE)
Meer informatie:
→ Planetary scientists use physics and images of impact craters to gauge the thickness of ice on Europa
Een internationaal onderzoeksteam, onder leiding van Fan Liu van de Monash-universiteit (Australië), heeft ontdekt dat sterparen die uit één en dezelfde moleculaire gaswolk zijn ontstaan vaak opmerkelijke verschillen in samenstelling vertonen. Volgens de wetenschappers zijn deze verschillen veroorzaakt doordat één van beide sterren een planeet of kleiner planetair materiaal heeft verslonden. De ontdekking is gebaseerd op spectroscopische gegevens die met de 6,5-meter Magellan-telescoop en de Europese Very Large Telescope (beide in Chili gestationeerd) en de 10-meter Keck-telescoop op Hawaï zijn verzameld (Nature, 20 maart). Het verschijnsel doet zich voor bij ongeveer acht procent van de 91 paren van ‘tweelingsterren’ die door het team zijn onderzocht. Wat deze studie zo fascinerend maakt, is dat de betreffende sterren in de bloei van hun leven zijn: het zijn zogeheten hoofdreekssterren, dus geen sterren die hun laatste levensfase hebben bereikt, zoals rode reuzen. Van deze laatste is bekend dat ze sterk opzwellen en daarbij een aantal van hun planeten kunnen opslokken. Het is nog onduidelijk of de onderzochte sterren complete planeten hebben verorberd of alleen los planetair puin. Liu en haar collega’s geven de voorkeur aan het eerste scenario, maar daar is geen concreet bewijs voor gevonden. Hoe dan ook kan de ontdekking verstrekkende gevolgen hebben voor het onderzoek van de langetermijnevolutie van planetenstelsels. (EE)
Meer informatie:
→ Twin stars reveal planet-eating habits
Wetenschappers die betrokken zijn bij de Europese Euclid-missie proberen een dun laagje ijs kwijt te raken dat in toenemende mate het zicht van deze uiterst gevoelige ruimtetelescoop vertroebelt. Euclid werd in juli gelanceerd om meer te weten te komen over de aard van de raadselachtige donkere materie en donkere energie, waarvan wordt aangenomen dat ze 95 procent van het heelal uitmaken. Tijdens controles die onlangs werden uitgevoerd, merkte het Euclid-team dat er wat minder licht de telescoop binnenkwam dan verwacht. Na zich in het probleem te hebben verdiept, denkt men nu dat zich een uiterst dun, maar zeer hinderlijk, laagje ijs op de optische elementen van de telescoop heeft afgezet. Bij de montage van een ruimtevaartuig komt er altijd wel een beetje waterdamp binnen. En eenmaal blootgesteld aan de koude ruimte, vriezen deze watermoleculen vast aan het eerste oppervlak dat ze tegen komen – in dit geval de optiek van Euclid. Kort na de lancering van de ruimtetelescoop probeerden wetenschappers dit effect tegen te gaan door de verwarmingselementen aan boord aan te zetten. Dit werkte, en zou kunnen worden herhaald, maar het verstoort het onderzoeksprogramma van Euclid. Omdat de meeste materialen uitzetten door opwarming, zou de ruimtetelescoop dan namelijk opnieuw moeten worden gekalibreerd – een klus die zeker een maand in beslag neemt. Daarom is ESA vorige week begonnen om slechts twee van de spiegels van de ruimtetelescoop een beetje op te warmen – net genoeg om het ijslaagje te doen smelten. Deze procedure zal eind deze week voltooid zijn, maar of het iets uithaalt, zal pas in de loop van april duidelijk worden. Een deel van het probleem is namelijk dat niet precies bekend is waar het ijs zich heeft opgehoopt en om hoeveel het gaat. In het slechtste geval zou het ijs naderhand gewoon weer terugkomen, en moet alsnog de complete ruimtetelescoop worden opgewarmd. En als dit proces jaarlijks moet worden herhaald zou het observatieprogramma van Euclid daardoor flinke vertraging oplopen. (EE)
Meer informatie:
→ Operations begin to de-ice Euclid’s vision
Een internationaal team van wetenschappers onder leiding van astronomen van de Universiteit van Tartu (Estland) heeft talrijke superclusters in het heelal ontdekt. De meest in het oog springende van deze is vernoemd naar de Estse astronoom Jaan Einasto, een pionier op dit gebied, die op 23 februari zijn 95e verjaardag viert. Aan het onderzoek hebben wetenschappers uit Estland, India, Japan, Spanje en Finland meegedaan. Superclusters zijn de grootste en meest massarijke verzamelingen van sterrenstelsels in het heelal. Bij hun onderzoek hebben de wetenschappers vastgesteld dat de gemiddelde supercluster zes miljoen miljard keer zoveel massa heeft als onze zon en ruwweg 200 miljoen lichtjaar groot is. Daarmee zijn superclusters ongeveer tweeduizend keer zo groot als ons Melkwegstelsel. De zwaarste van de opgespoorde superclusters, de Einasto Supercluster, bevindt zich op ongeveer drie miljard lichtjaar afstand van de aarde. De kolossale structuur bevat het massa-equivalent van ongeveer 26 miljoen miljard zonnen. Een lichtstraal die aan het ene uiteinde van deze kolos vertrekt, doet er 350 miljoen jaar over om het andere uiteinde te bereiken. Het Estse team heeft in totaal 662 superclusters ontdekt en geanalyseerd. Daarbij hebben de onderzoekers vastgesteld dat clusters van sterrenstelsels die deel uitmaken van een supercluster meer massa hebben dan clusters daarbuiten. Dit bewijst dat de groei en evolutie van clusters in superclusters een ander verloop kent. Hoewel superclusters een aanzienlijke massa bezitten, is deze massa verdeeld over een enorm volume. Hierdoor hebben ze een geringere gemiddelde dichtheid dan sterrenstelsels. Toch is hun dichtheid groot genoeg om met hun zwaartekracht de beweging van materie binnen de supercluster te beïnvloeden. Waarnemingen laten zien dat ons heelal in versneld tempo uitdijt, waardoor de onderlinge afstanden tussen sterrenstelsels in de loop van de tijd toenemen. Uit het Estse onderzoek blijkt echter dat de gemiddelde expansiesnelheid van sterrenstelsels binnen superclusters kleiner is dan de globale expansiesnelheid van het heelal. Dit wordt toegeschreven aan de zwaartekracht van de supercluster, die de algehele uitdijing van het heelal tegenwerkt. Deze aantrekkende kracht is echter niet groot genoeg om van een supercluster een gravitationeel gebonden systeem te maken. Uiteindelijk zal de versnellende uitdijing van het heelal de strijd winnen. (EE)
Meer informatie:
→ Einasto Supercluster: the new heavyweight contender in the universe
Tijdens een bijeenkomst van planeetwetenschappers in de Amerikaanse staat Texas is de ontdekking bekendgemaakt van een enorme vulkaan en een mogelijke ijsgletsjer in het oostelijke deel van het vulkanische Tharsis-complex nabij de evenaar van de planeet Mars. De vulkaan is sinds 1971 talloze keren vastgelegd door ruimtesondes, maar is zo sterk geërodeerd dat hij al die tijd onopgemerkt is gebleven. Hij bevindt zich aan het westelijke uiteinde van het bekende klovenstelsel Valles Marineris (Marinervallei). De vulkaan, die voorlopig de Noctis-vulkaan wordt genoemd, reikt tot een hoogte van iets meer dan negen kilometer en is 450 kilometer breed. Zijn reusachtige omvang en complexe geologische geschiedenis wijzen erop dat hij heel lang actief is geweest. In het zuidoostelijke deel ervan bevindt zich een dunne, recente vulkanische afzetting waaronder waarschijnlijk nog gletsjerijs ligt. Dat laatste maakt de ontdekking extra bijzonder: het zou weleens een interessant gebied kunnen zijn voor de speurtocht naar (voormalig) leven op Mars. Over de nu ontdekte reuzenvulkaan is verder nog niet veel bekend. Wel staat vast dat hij zich al vroeg in de geschiedenis van Mars begon op te bouwen – maar hóé vroeg is onduidelijk. Ook is onbekend of de vulkaan nog steeds actief is en opnieuw zou kunnen uitbarsten. De ontdekking is gedaan onder leiding van planeetwetenschappers Pascal Lee van het SETI Institute en het Mars Institute, en Sourabh Shubham van de Universiteit van Maryland. (EE)
Meer informatie:
→ Giant Volcano Discovered on Mars
Een internationaal team van wetenschappers, geleid door astronomen van de Universiteit Leiden, heeft met de Webb-ruimtetelescoop ontdekt dat belangrijke ingrediënten voor het maken van potentieel leefbare werelden aanwezig zijn in jonge protosterren (Astronomy & Astrophysics, 13 maart). De aanwezigheid van complexe organische moleculen in de vaste fase in protosterren werd tientallen jaren geleden voor het eerst voorspeld op basis van laboratoriumexperimenten, en er zijn al voorzichtige detecties van deze moleculen gedaan door andere ruimtetelescopen. Dit geldt ook voor Webb’s Early Release Science Ice Age-programma, dat met succes diverse soorten ijs ontdekte in de donkerste, koudste regionen van een moleculaire wolk. Als onderdeel van het James Webb Observations of Young ProtoStars-programma (JOYS+), zijn deze complexe organische moleculen met het gevoelige midinfraroodinstrument MIRI geïdentificeerd, en hiermee is bevestigd dat ze aanwezig zijn in het interstellaire ijs. Het gaat om de detectie van aceetaldehyde (ethanal), ethanol, methylformiaat en waarschijnlijk azijnzuur. De ontdekking draagt bij aan het beantwoorden van al lang bestaande vragen in de astrochemie. Teamleider Will Rocha van de Sterrewacht Leiden licht toe: ‘Wat is de oorsprong van de complexe organische moleculen in de ruimte? Worden ze gemaakt in de gasfase of in ijs? De ontdekking van complexe organische moleculen in ijs suggereert dat chemische reacties in de vaste fase op het oppervlak van koude stofkorrels complexe soorten moleculen kunnen bouwen.’ Het team heeft de resultaten van dit onderzoek opgedragen aan teamlid Harold Linnartz, die eind vorig jaar plotseling overleed. Hij was directeur van het Leidse Laboratorium voor astrofysica en veel van de ijsspectra van eenvoudige en complexe moleculen die in dit onderzoek werden gebruikt, werden door studenten onder zijn supervisie verzameld. Linnartz was verrukt over de kwaliteit van de Webb-gegevens die deze identificaties mogelijk maakten, en het belang van deze resultaten voor de astrochemie. Het team ontdekte ook eenvoudiger moleculen, waaronder methaan, zwaveldioxide, formaldehyde en mierenzuur. Zwaveldioxide stelt het team in staat om het ‘zwavelbudget’ in protosterren te onderzoeken. Bestaand onderzoek suggereert dat zwavelhoudende verbindingen een belangrijke rol hebben gespeeld in het aansturen van metabolische reacties op de jonge aarde.
Meer informatie:
→ Volledig persbericht
