Voor het eerst zijn astronomen erin geslaagd om een beginnende uitstroom van gas te traceren bij een jonge sterrenhoop in ons Melkwegstelsel. De sterrenhoop, met de naam Westerlund 1, staat op een afstand van ongeveer twaalfduizend lichtjaar in het sterrenbeeld Ara (Altaar). Het is de meest nabije en helderste supersterrenhoop in de Melkweg. De enige reden waarom Westerlund 1 niet waarneembaar is met het blote oog, is dat hij is gehuld in dichte wolken van stof. Zijn uitstroom strekt zich uit tot ver onder het vlak van de Melkweg en is gevuld met moeilijk waarneembare energierijke deeltjes – zogeheten kosmische straling (Nature Communications, 9 december). ‘Het begrijpen van kosmische stralingsuitstromen is cruciaal voor een beter begrip van de langetermijn-evolutie van de Melkweg’, zegt Marianne Lemoine-Goumard, astrofysicus aan de Universiteit van Bordeaux in Frankrijk. ‘We denken dat deze deeltjes een grote deel van de energie dragen die in sterrenhopen vrijkomt. Ze zouden galactische winden kunnen aandrijven, de vorming van sterren reguleren en chemische elementen over het Melkwegstelsel verspreiden.’ Supersterrenhopen zoals Westerlund 1 bevatten meer dan tienduizend keer de massa van onze zon. Ze zijn ook veel helderder en bevatten meer zware sterren dan andere sterrenhopen. Astronomen denken dat supernova-explosies en de sterrenwinden in sterrenhopen gas naar buiten duwen, waarbij kosmische stralingsdeeltjes met bijna de snelheid van het licht worden voortgestuwd. Ongeveer negentig procent van deze deeltjes bestaat uit waterstofkernen, oftewel protonen, de rest bestaat uit elektronen en de kernen van zwaardere elementen. Omdat kosmische stralingsdeeltjes elektrisch geladen zijn, veranderen ze van koers wanneer ze magnetische velden tegenkomen. Dit betekent dat wetenschappers niet precies kunnen nagaan waar ze vandaan komen. Gammastraling daarentegen beweegt in rechte lijn. Gammastraling is de meest energierijke vorm van licht en kosmische straling produceert gammastraling wanneer zij in aanraking komt met materie in de omgeving. De meeste gamma-waarnemingen van sterrenhopen hebben een beperkte resolutie, waardoor astronomen niet veel details kunnen zien. Maar omdat Westerlund 1 zo dichtbij en helder is, laat hij zich gemakkelijker bestuderen. (EE - The end!)
Meer informatie:
→ NASA’s Fermi Spots Young Star Cluster Blowing Gamma-Ray Bubbles
Astronomen hebben de nasleep gezien van twee flinke botsingen binnen een periode van twintig jaar rond de nabije ster Fomalhaut. Deze waarnemingen berusten mogelijk op toeval, maar kunnen ook een teken zijn dat dergelijke botsingen tijdens het vormingsproces van planeten vaker voorkomen dan gedacht (Science, 18 december). ‘We zijn getuige van de botsing tussen twee planetesimalen en de wolk van stof die bij deze gebeurtenis werd weggeblazen en het licht van de moederster begint te weerkaatsen’, zegt Paul Kalas, adjunct-hoogleraar astronomie aan de Universiteit van Californië te Berkeley, en eerste auteur van het vandaag gepubliceerde onderzoeksverslag. ‘De botsende objecten kunnen we niet rechtstreeks waarnemen, maar de nasleep van deze enorme inslag wel.’Kalas begon al in 1993 te zoeken naar een stofschijf rond Fomalhaut, in de hoop brokstukken te kunnen zien zoals die achterblijven na de vorming van planeten. De ster, die slechts vijfentwintig lichtjaar van de aarde is verwijderd, is ongeveer 440 miljoen jaar oud en een afspiegeling van hoe ons zonnestelsel er in het prille begin heeft uitgezien. Met de Hubble-ruimtetelescoop ontdekte Kalas inderdaad zo'n schijf rond de ster, en in 2008 meldde hij dat hij een heldere vlek in de buurt van de schijf had ontdekt die waarschijnlijk een planeet was: de eerste die rechtstreeks op optische golflengten in beeld was gebracht. Maar deze planeet, die de aanduiding Fomalhaut b kreeg is nu tot stof vergaan. Want wat Kalas voor een planeet aanzag, was waarschijnlijk de stofwolk die bij een botsing tussen planetesimalen is ontstaan. ‘Het gaat hier om een nieuw fenomeen: een puntbron die in een planetenstelsel opduikt en vervolgens in de loop van tien jaar langzaam verdwijnt’, zegt hij. ‘Het doet zich voor als een planeet, omdat planeten op die afstand eruitzien als kleine stipjes die om hun ster draaien.’ Op basis van de helderheid van waarnemingen uit 2004 en 2023 moeten de botsende objecten een middellijn van minstens zestig kilometer hebben gehad. Daarmee waren ze vier keer zo groot als de planetoïde die 66 miljoen jaar geleden op aarde insloeg en de dinosauriërs uitroeide. Objecten van deze omvang worden planetesimalen genoemd. Ze zijn qua grootte vergelijkbaar met de planetoïden en kometen in ons zonnestelsel, maar veel kleiner dan een dwergplaneet zoals Pluto. ‘Fomalhaut is veel jonger dan het zonnestelsel, maar toen ons zonnestelsel 440 miljoen jaar oud was, was het bezaaid met planetesimalen die op elkaar botsten’, aldus Kalas. ‘Het is in zekere zin alsof we terugkijken in de tijd, naar die rumoerige periode in ons zonnestelsel toen het nog geen miljard jaar oud was.’ (EE)
Meer informatie:
→ Astronomers see fireworks from violent collisions around nearby star
Voor het eerst hebben astronomen het bestaan bevestigd van een superzwaar zwart gat, met minstens tien miljoen keer zoveel massa als onze zon, dat op de een of andere manier met verbluffende snelheid uit zijn sterrenstelsel is weggeslingerd. Het zwarte gat, met de aanduiding RBH-1, werd in 2023 voor het eerst opgemerkt door een team onder leiding van Pieter van Dokkum van de Yale-universiteit. Het kolossale object op een afstand van ongeveer 7,5 miljard lichtjaar scheerde door de ruimte met een enorme boeggolf voor zich en een tweehonderdduizend lichtjaar lang spoor van stervorming achter zich. Bijna onvoorstelbaar, zo leek het. Vervolgwaarnemingen met de Webb-ruimtetelescoop door Van Dokkum en collega’s hebben de ontdekking nu bevestigd. RBH-1 raast inderdaad door het buitengebied van zijn sterrenstelsel en is op weg naar de intergalactische ruimte. Zijn ontdekkers denken dat RBH-1 de ruimte in is geslingerd na een fusie waarbij drie superzware zwarte gaten betrokken waren. Superzware zwarte gaten zoeken elkaar vaak op. Ze fungeren als een soort ‘groeikernen’ voor sterrenstelsels, waarbij hun evolutie wordt bepaald door de zwaartekracht. Dat betekent echter niet dat zo’n kolos onwrikbaar op zijn plek blijft. Theoretisch kan een voldoende grote verstoring het zwarte gat losmaken van zijn moederstelsel en de ruimte in slingeren, slechts vergezeld door het weinige materiaal in zijn directe omgeving dat hij zijn greep weet te houden. Astronomen hebben in de loop van de tijd volop bewijs verzameld voor dit mechanisme, waaronder diverse superzware zwarte gaten die uit de kern van hun sterrenstelsels zijn geslingerd, een sterrenstelsel met een tweede superzwaar zwart gat aan zijn rand, en zelfs een sterrenstelsel dat zijn superzware zwarte gat lijkt te zijn kwijtgeraakt. Computersimulaties suggereren ook dat er vrij veel losgeslagen superzware zwarte gaten moeten zijn die zich in de duisternis van de intergalactische ruimte verschuilen. Om te bevestigen of RBH-1 inderdaad is wat het leek te zijn, gebruikten Van Dokkum en zijn collega’s de Webb-ruimtetelescoop om de snelheidsverdeling in kaart te brengen over de boeggolf aan de voorkant van het zwarte gat, terwijl dit zich een weg baant door het ijle gas en stof in het sterrenstelsel waar het deel van uitmaakt. Daarbij is vastgesteld dat de complete structuur – boeggolf, zwart gat en de ‘staart’ van stervorming daarachter – enigszins naar ons toe gekanteld is. Door deze toevallige oriëntatie konden de onderzoekers het licht van het door de schok verwarmde gas in de boeggolf meten. Uit de metingen blijkt dat er een groot verschil in snelheid bestaat tussen voor- en achterkant van de boeggolf: het materiaal aan de achterkant beweegt zeshonderd kilometer per seconde sneller dan het materiaal aan de voorkant. Volgens de onderzoekers kan deze globale structuur alleen zijn veroorzaakt door een enorm object dat met een snelheid van iets minder dan duizend kilometer per seconde voortraast. De oorzaak van de ontsnapping was waarschijnlijk een interactie tussen drie superzware zwarte gaten die door een fusie van sterrenstelsels bij elkaar zijn gebracht. Toen deze zwarte gaten samensmolten tot één superzwaar zwart gat, zou RBH-1 een flinke zwieper mee hebben gekregen die hem de interstellaire ruimte in stuurt. (EE)
Meer informatie:
→ JWST Confirms: First Runaway Supermassive Black Hole Tearing Through Space (ScienceAlert)
Een zorgvuldige herbeoordeling van meer dan tien jaar oude gegevens wijst erop dat Titan, de grootste maan van Saturnus, geen omvangrijke oceaan onder zijn ijzige oppervlak heeft, zoals eerder werd gesuggereerd. In plaats daarvan schuilt er onder zijn oppervlak waarschijnlijk een ‘pap’ van ijs, modder en water (Nature, 17 december). Gegevens van de Cassini-missie van NASA en ESA naar Saturnus deden onderzoekers aanvankelijk vermoeden dat zich onder het ijs op Titan een grote oceaan van vloeibaar water bevindt. Maar toen ze een model maakten van deze maan, kwamen de resultaten niet overeen met de fysische eigenschappen zoals die door de gegevens werden beschreven. ‘In plaats van een open oceaan zoals we die op aarde kennen, hebben we waarschijnlijk eerder te maken met iets dat lijkt op arctisch zee-ijs of ondergrondse watervoerende lagen, wat niet alleen gevolgen heeft voor het soort leven dat we hier zouden kunnen aantreffen, maar ook voor de beschikbaarheid van voedingsstoffen, energie enzovoort’, aldus planeetwetenschapper Baptiste Journaux van de Universiteit van Washington (VS). Titan is gehuld in een nevelige atmosfeer, en is de enige wereld naast de aarde waarvan bekend is dat er vloeistof op het oppervlak aanwezig is. Zijn temperatuur schommelt rond de -200 graden en de meren op zijn oppervlak zijn dan ook niet gevuld met water, maar met vloeibare methaan. Terwijl ze Titan in een elliptische baan om Saturnus zagen draaien, merkten onderzoekers op dat deze maan werd uitgerekt en samengedrukt, afhankelijk van waar hij zich ten opzichte van de planeet bevond. Dat bracht ze in 2008 tot de conclusie dat er, om zo’n sterke vervorming mogelijk te maken, onder het oppervlak van Titan een enorme oceaan moest schuilgaan. ‘De mate van vervorming hangt af van de interne structuur van Titan. Een diepe oceaan zou ervoor zorgen dat de korst meer buigt onder de zwaartekracht van Saturnus, maar als Titan volledig bevroren zou zijn, zou hij minder sterk vervormen’, aldus Journaux. ‘De vervorming die we tijdens de eerste analyse van de gegevens van de Cassini-missie hebben waargenomen, zou verenigbaar kunnen zijn met een ondergrondse oceaan, maar inmiddels weten we dat dát niet het compete verhaal is.’In hun nieuwe studie komen Journaux en collega’s met een subtielere verklaring: timing. De vormverandering van Titan loopt ongeveer vijftien uur achter op de sterkste zwaartekrachtsaantrekking van Saturnus. Net als bij het roeren van honing met een lepel kost het meer energie om een dikke, stroperige substantie te verplaatsen dan vloeibaar water. Op basis van de waargenomen vertraging konden de wetenschappers bepalen hoeveel energie er nodig is om Titan van vorm te doen veranderen en konden ze conclusies trekken over de viscositeit van zijn inwendige. En de hoeveelheid energie die daarbij verloren gaat was veel groter dan zij in het scenario met een wereldwijde oceaan verwachtten. Het model dat zij nu voorstellen bestaat uit een mengsel van vooral smeltende sneeuw en aanzienlijk minder vloeibaar water. Zo’n mengsel is taai genoeg om de geconstateerde vertraging te verklaren, maar bevat nog steeds genoeg water om Titan te doen vervormen wanneer er aan hem wordt getrokken. (EE)
Meer informatie:
→ Saturn’s biggest moon might not have an ocean after all
Een team van astronomen heeft met behulp van diverse telescopen, waaronder de Keck-telescoop op Mauna Kea (Hawaï), een ster waargenomen die niet één keer, maar twee keer is geëxplodeerd. Dit suggereert dat het mogelijk om een superkilonova ging, of een kilonova die is veroorzaakt door een supernova (The Astrophysical Journal Letters, 20 december). Wanneer de zwaarste sterren het einde van hun leven bereiken, exploderen ze in spectaculaire supernova-explosies die het heelal voorzien van zwaardere elementen zoals koolstof en ijzer. Een ander type explosie – de kilonova – vindt plaats wanneer twee compacte, uitgedoofde sterren – zogeheten neutronensterren – op elkaar botsen, waardoor nóg zwaardere elementen, zoals goud en uranium, worden gevormd. Deze elementen zijn de ‘bouwstenen’ van sterren en planeten. Tot nu toe was er slechts één kilonova met zekerheid waargenomen, een historische gebeurtenis die plaatsvond in 2017 en bekendstaat als GW170817. In dat geval botsten twee neutronensterren op elkaar, waardoor er rimpelingen in de ruimte-tijd, ook wel zwaartekrachtgolven genoemd, en lichtgolven door het heelal trokken. Aan de nieuwe kilonova-kandidaat, AT2025ulz, ging enkele uren eerder waarschijnlijk een supernova-explosie vooraf: ‘Ongeveer drie dagen lang leek de uitbarsting precies op de eerste kilonova uit 2017’, zegt Mansi Kasliwal, hoogleraar astronomie aan het California Institute of Technology en directeur van de Palomar-sterrenwacht. 'Iedereen probeerde hem grondig te observeren, maar toen hij meer op een supernova begon te lijken, verloren sommige astronomen hun interesse. Behalve wij.’ In augustus 2025 werd een nieuw zwaartekrachtsgolf-signaal opgevangen door de LIGO- en Virgo-detectors in de VS en Italië. Binnen enkele minuten kreeg de astronomische gemeenschap de melding dat er zwaartekrachtsgolven waren geregistreerd die afkomstig leken te zijn van een samensmelting van twee objecten, waarvan minstens één ongewoon klein was. Vervolgwaarnemingen vanuit de Palomar- en Keck-sterrenwacht bevestigden dat het object nagloeide in rood licht, net zoals GW170817 dat acht jaar eerder had gedaan. In het geval van de GW170817-kilonova waren de rode kleuren afkomstig van zware elementen zoals goud, waarvan de atomen meer energieniveaus hebben dan die van lichtere elementen, waardoor ze blauw licht tegenhouden, maar rood licht doorlaten. Enkele dagen na de explosie begon AT2025ulz weer helderder te worden, blauw te kleuren en waterstof in zijn spectrum te vertonen — allemaal tekenen van een supernova, niet van een kilonova. Maar hoewel AT2025ulz niet leek op de klassieke kilonova GW170817, leek hij ook niet echt op de gemiddelde supernova. Bovendien hadden de zwaartekrachtgolfdata van LIGO en Virgo laten zien dat ten minste één van de botsende neutronensterren minder zwaar was dan onze zon – een aanwijzing dat mogelijk enkele kleine neutronensterren waren gefuseerd en een kilonova-explosie in gang hadden gezet. Neutronensterren zijn de overblijfselen van zware sterren die als supernova’s zijn geëxplodeerd. Ze zijn twintig tot dertig kilometer groot en hebben 1,2 tot drie keer zoveel massa als de zon. Sommige theoretici hadden al manieren voorgesteld waarop neutronensterren nóg kleiner zouden kunnen zijn, maar tot nu toe waren die nog niet waargenomen. Nu LIGO en Virgo minstens één kleine neutronenster hebben gedetecteerd is het denkbaar dat twee pasgevormde neutronensterren met elkaar in botsing zijn gekomen, waardoor een kilonova ontstond die zwaartekrachtgolven genereerde. Terwijl deze kilonova zware metalen voortbracht, zou hij aanvankelijk in rood licht hebben gegloeid, precies zoals waargenomen. Vervolgens zou het zich verspreidende puin van de oorspronkelijke supernova-explosie het zicht op de kilonova hebben belemmerd. Kortom: het lijkt erop dat de supernova twee baby-neutronensterren heeft voortgebracht, die vervolgens zijn samengesmolten tot een kilonova. Dat is een mooi scenario, maar Kasliwal en haar team benadrukken dat het nog te vroeg is voor conclusies. De enige manier om de superkilonova-theorie op de proef te stellen is door meer van deze explosies waar te nemen. (EE)
Meer informatie:
→ ‘Superkilonova’ A Star So Nice, It Explodes Twice
In 2024 ontdekten astronomen de helderste Luminous Fast Blue Optical Transient (LFBOT) die ooit is waargenomen. LFBOT’s zijn extreem heldere, maar kortstondige flitsen van blauw licht in het verre heelal. Tot nu toe gingen astronomen ervan uit dat LFBOT’s een bijzonder soort supernova-explosies zijn of misschien worden veroorzaakt door zwarte gaten die interstellair gas opslokken. Maar een nieuwe analyse van deze record-explosies zet de bestaande inzichten over deze zeldzame explosieve gebeurtenissen op losse schroeven. Uit een analyse van de helderste LFBOT tot nu toe (AT 2024wpp) concluderen onderzoekers van de Universiteit van Californië te Berkeley dat ze worden veroorzaakt door zwarte gaten met meer dan honderd keer zoveel massa als onze zon die een ster in hun omgeving binnen enkele dagen aan flarden hebben getrokken. Deze conclusie lost niet alleen een decennia-oud raadsel op, maar benadrukt dat er veel verschillende soorten stellaire rampen zijn, elk een eigen karakteristiek lichtspectrum dat in de loop van de tijd verandert. LFBOT’s hebben hun naam te danken aan het feit dat ze helder zijn – ze zijn zichtbaar over afstanden van honderden miljoenen tot miljarden lichtjaren – en slechts enkele dagen duren. Ze produceren energierijk licht dat uiteenloopt van blauw optisch licht tot ultraviolet- en röntgenlicht. De eerste werd waargenomen in 2014, maar de eerste die grondig onderzocht kon worden was AT 2018cow in 2018. Het besef dat AT 2024wpp niet het resultaat kan zijn van een supernova-explosie kwam nadat de onderzoekers de energie hadden berekend die het object uitstraalde. Die bleek honderd keer groter te zijn dan normaal is voor een supernova. ‘De hoeveelheid energie die door deze uitbarstingen wordt uitgestraald is zo groot dat ze niet kunnen worden aangedreven door de explosie van een ster – hoe zwaar dan ook’, zegt Natalie LeBaron, postdoc aan de UC Berkeley en hoofdauteur van het onderzoeksverslag waarin de nieuwe resultaten zijn opgenomen. ‘De belangrijkste boodschap die AT 2024wpp overbrengt is dat het model waarmee we begonnen zijn onjuist is. Het is zeker niet ‘alleen maar’ een exploderende ster.’De onderzoekers denken dat het intense, energierijke licht dat een LFBOT uitzendt het gevolg is van een langdurige parasitaire relatie tussen twee zwarte gaten, waarbij het ene zwarte gat materiaal van zijn metgezel opslokt en zich hult in een halo van materiaal dat te ver van het andere zwarte gat verwijderd was om te kunnen worden opgeslokt. Daar komt pas verandering in als een begeleidende ster dichtbij genoeg komt om aan flarden getrokken te worden. Een groot deel van het gas van deze ster wervelt dan naar de polen van het zwarte gat, waar het in de vorm van een jet wordt uitgestoten. Het team heeft berekend dat zulke jets snelheden van ongeveer vijftig procent van de lichtsnelheid bereiken en radiogolven genereren wanneer ze in aanraking komen met het omringende gas. De verpulverde begeleidende ster zou meer dan tien keer de massa van de zon moeten hebben gehad. Het zou bijvoorbeeld een zogeheten Wolf-Rayet-ster kunnen zijn geweest: een zeer hete en ver geëvolueerde ster die al een groot deel van zijn waterstof heeft verbruikt. (EE)
Meer informatie:
→ Bright Blue Cosmic Outbursts Likely Caused by Large Black Holes Shredding Massive Companions
Wetenschappers hebben, met behulp van de Webb-ruimtetelescoop, een zeldzaam soort exoplaneet waargenomen die een nogal eigenaardige samenstelling heeft. Het object, met de officiële aanduiding PSR J2322-2650b, heeft ongeveer net zoveel massa als Jupiter, maar zijn atmosfeer wordt gedomineerd door helium en koolstof – iets wat nog nooit eerder was gezien. Mogelijk zweven er wolken van roet in de lucht, die diep in de planeet tot diamanten kunnen condenseren. Maar hoe de planeet is ontstaan is een raadsel (The Astrophysical Journal Letters, 16 december). Van PSR J2322-2650b was al bekend dat hij om een pulsar draait: een snel rondtollende neutronenster. Een pulsar zendt met regelmatige tussenpozen, meestal variërend van milliseconden tot seconden, bundels van elektromagnetische straling uit die alleen te zien wanneer ze precies onze kant op wijzen, net als de lichtbundel van een vuurtoren. De millisecondepulsar waar de planeet omheen draait zendt naar verwachting voornamelijk gammastraling en energierijke deeltjes uit, die onzichtbaar zijn voor het ‘infrarood-oog’ van Webb. Doordat er geen heldere ster in de buurt is, kunnen wetenschappers de om de pulsar cirkelende planeet goed bestuderen. PSR J2322-2650b bevindt zich heel dicht bij zijn ‘ster’: slechts een miljoen kilometer ervandaan. Hierdoor duurt een jaar op de planeet nog geen acht uur. Bijzonder is ook dat hij onder invloed van de sterke zwaartekracht van de pulsar een opvallende citroenvorm heeft aangenomen. Samen kunnen de ster en de exoplaneet worden beschouwd als een exotisch ‘zwarte weduwe’-systeem. Zwarte weduwe-systemen zijn een zeldzaam type dubbelsterren waarbij een snel ronddraaiende pulsar gepaard gaat met een kleine, lichte ster. Doordat er materiaal van de begeleidende ster naar de pulsar stroomt, gaat deze sneller draaien, wat een sterke deeltjeswind veroorzaakt. Onder invloed van de intense straling van de pulsar wordt de onfortuinlijke begeleider geleidelijk verteerd. Maar in dt geval is die begeleider geen ster, maar een forse exoplaneet met dertien keer zoveel massa als de planeet Jupiter. Ook dat maakt PSR J2322-2650b uniek: van de handvol exoplaneten in een baan rond een pulsar is dit de enige die op een ‘gasreus’ lijkt. (EE)
Meer informatie:
→ NASA’s Webb Observes Exoplanet Whose Composition Defies Explanation
Al twee decennia lang breken astronomen zich het hoofd over de vraag hoe superzware zwarte gaten – enkele van de helderste objecten in het heelal – al minder dan een miljard jaar na de oerknal konden bestaan. Normale sterren kunnen zulke enorme zwarte gaten simpelweg niet snel genoeg creëren. Maar nu heeft een internationaal team met behulp van de Webb-ruimtetelescoop overtuigend bewijs gevonden dat dit kosmische mysterie oplost: in het vroege heelal bestonden ‘monstersterren’ met duizend tot tienduizend keer zoveel massa als onze zon (The Astrophysical Journal Letters, 12 november). De doorbraak kwam door het onderzoeken van chemische signaturen in een sterrenstelsel met de aanduiding GS 3073. Bij een studie onder leiding van de Universiteit van Portsmouth (VK) en het Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian (VS) is een extreme onbalans ontdekt tussen stikstof en zuurstof die niet kan worden verklaard door enig bekend type ster. ‘Onze nieuwe ontdekking helpt een twintig jaar oud kosmisch raadsel op te lossen’, aldus Daniel Whalen van het Institute of Cosmology and Gravitation van de Universiteit van Portsmouth. ‘Met GS 3073 hebben we het eerste observationele bewijs dat deze monstersterren hebben bestaan. Deze kosmische reuzen zullen kortstondig fel hebben gebrand voordat ze instortten tot enorme zwarte gaten, waarbij ze chemische sporen achterlieten die we miljarden jaren later nog kunnen detecteren. Ze waren enorm groot en hadden een kort leven van slechts een kwart miljoen jaar – een kosmische oogwenk.’ De sleutel tot deze ontdekking was het meten van de verhouding tussen stikstof en zuurstof in GS 3073. Het sterrenstelsel heeft een stikstof-zuurstofverhouding van 0,46, wat veel hoger is dan verklaarbaar is met ‘normale’ sterren. Deze extreme hoeveelheid stikstof past bij slechts één ander soort objecten dat we kennen: oersterren die duizenden keren zwaarder zijn dan onze zon. Dit vertelt ons dat de eerste generatie sterren echt superzware objecten omvatte die hebben bijgedragen aan de vorming van de vroege sterrenstelsels en mogelijk de kiem hebben gevormd voor de huidige superzware zwarte gaten. Interessant is dat GS 3073 een actief voedend zwart gat in zijn centrum heeft – mogelijk het overblijfsel van een van deze superzware eerste sterren. Als dit wordt bevestigd, zou dit twee mysteries tegelijk oplossen: waar de stikstof vandaan kwam en hoe het zwarte gat is ontstaan. De onderzoekers voorspellen dat Webb meer sterrenstelsels met een vergelijkbaar stikstofoverschot zal opsporen naarmate het onderzoek naar het vroege heelal vordert. Elke nieuwe ontdekking zou het bewijs voor het bestaan van deze ultrazware eerste sterren versterken. (EE)
Meer informatie:
→ Astronomers find first direct evidence of 'Monster Stars' from the cosmic dawn
Onderzoekers hebben met behulp van NASA’s Webb-ruimtetelescoop het sterkste bewijs tot nu toe gevonden voor een atmosfeer om een rotsachtige planeet buiten ons zonnestelsel. Waarnemingen van de ultrahete ‘superaarde’ TOI-561 b suggereren dat de exoplaneet wordt omgeven door een dikke laag gassen boven een wereldwijde magma-oceaan. De resultaten gaan in tegen de gangbare opvatting dat relatief kleine planeten die dicht bij hun ster staan geen atmosfeer kunnen vasthouden. RUG-sterrenkundige Tim Lichtenberg en promovenda Emma Postolec werkten aan het onderzoek mee. Met een straal van ongeveer anderhalf keer die van de aarde en een omlooptijd van minder dan elf uur behoort TOI-561 b tot een zeldzame klasse van exoplaneten met een ultrakorte omlooptijd. Hoewel de moederster maar iets kleiner en koeler is dan de zon, draait TOI-561 b op slechts een veertigste van de afstand tussen Mercurius en zon – minder dan anderhalf miljoen kilometer – om zijn ster. Hierdoor is altijd dezelfde kant van de planeet naar de ster gericht en is de temperatuur van de permanente dagzijde veel hoger dan de smelttemperatuur van gesteente. Maar wat deze planeet echt onderscheidt, is zijn abnormaal lage dichtheid. Een mogelijke verklaring daarvoor is dat de planeet een relatief kleine ijzerkern heeft, en een mantel van gesteente dat niet zo dicht is als dat op aarde. Die exotische samenstelling kan echter niet alles verklaren. Het team had dan ook het vermoeden dat TOI-561 b omgeven kan zijn door een dikke atmosfeer, waardoor hij groter lijkt dan hij in werkelijkheid is. Hoewel kleine planeten die miljarden jaren lang zijn ‘gebakken’ in de brandende gloed van hun ster naar verwachting geen atmosfeer hebben, vertonen sommige tekenen dat ze niet volledig uit kale rotsen of lava bestaan. Om de hypothese te testen dat TOI-561 b een atmosfeer heeft, gebruikte het team de nabij-infrarood spectrograaf van de Webb-ruimtetelescoop om de temperatuur aan de dagzijde van de planeet te meten. Dit gebeurde met een techniek waarbij de afname in helderheid van het ster-planeetsysteem wordt gemeten terwijl de planeet achter de ster langs beweegt. Als TOI-561 b een kale rots is, zonder atmosfeer die warmte naar de nachtzijde transporteert, zou de temperatuur aan zijn dagzijde bijna 2700 graden Celsius moeten bedragen. Maar uit de NIRSpec-waarnemingen blijkt dat de temperatuur aan de dagzijde van de planeet rond de 1800 graden ligt – nog steeds extreem heet, maar veel koeler dan verwacht. Om de resultaten te verklaren heeft het team een aantal verschillende scenario’s overwogen. De magma-oceaan zou de warmte kunnen laten circuleren, maar zonder atmosfeer zou de nachtzijde waarschijnlijk uit vast gesteente bestaan, waardoor de warmte niet van de dagzijde weg kan stromen. Een dunne laag rotsdamp op het oppervlak van de magma-oceaan is ook mogelijk, maar zou op zichzelf waarschijnlijk een veel kleiner koelend effect hebben dan is waargenomen. Blijft de vraag: hoe kan een kleine planeet die aan zulke intense straling wordt blootgesteld überhaupt een atmosfeer vasthouden, laat staan een die zo dik is? Sommige gassen moeten naar de ruimte ontsnappen, maar misschien gaat dat niet zo efficiënt als verwacht. ‘We denken dat er een evenwicht bestaat tussen de magma-oceaan en de atmosfeer. Terwijl gassen uit de planeet komen om de atmosfeer te voeden, zuigt de magma-oceaan ze weer terug naar binnen’, aldus medeauteur Tim Lichtenberg van de Rijksuniversiteit Groningen. ‘Deze planeet moet heel veel meer vluchtige stoffen bevatten dan de aarde om de waarnemingen te verklaren. Het is echt een natte bal lava.’
Meer informatie:
→ Oorspronkelijk persbericht
Astronomen van Northwestern University (VS) en de Universiteit van Exeter (VK) hebben een bijzondere exoplaneet in beeld gebracht: een planeet die om twee zonnen draait (The Astrophysical Journal Letters, 11 december). De ontdekking is gebaseerd op gegevens die al tussen 2016 en 2019 waren verzameld, maar pas recent opnieuw zijn bekeken. Het is al bijzonder om een planeet buiten ons zonnestelsel te fotograferen, maar het is nog bijzonderder om er een te vinden die om een dubbelster draait. De nu ontdekte planeet, met de aanduiding HD 143811 AB b, draait zes keer zo dicht om zijn beide moedersterren als alle andere rechtstreeks in beeld gebrachte exoplaneten tot nu toe. En er is nog iets bijzonders aan HD 143811 AB b: hij draait dichter om zijn sterren dan welke andere direct afgebeelde planeet in een dubbelstersysteem dan ook. ‘Van de zesduizend exoplaneten die we kennen, draait slechts een heel klein deel om dubbelsterren’, aldus Jason Wang (Northwestern), een van de hoofdauteurs van het onderzoek. ‘Daarvan hebben we slechts van een handvol een directe afbeelding, dat wil zeggen: een opname waarop zowel de dubbelster als de planeet zelf te zien zijn. Het is interessant om zowel de planeet als de dubbelster in beeld te brengen, omdat dit het enige soort planetenstelsel is waarbij we de baanbeweging van de dubbelster en die van de planeet tegelijkertijd kunnen volgen.’ HD 143811 AB is reusachtig: zes keer zo groot als Jupiter. Hoewel hij heter is dan alle planeten in ons zonnestelsel, is hij relatief koel in vergelijking met andere exoplaneten die rechtstreeks in beeld zijn gebracht. Hij bevindt zich op ongeveer 446 lichtjaar afstand van de aarde en is pas ongeveer dertien miljoen jaar geleden ontstaan. ‘Dat klinkt als lang geleden, maar het is maar vijftig miljoen jaar nadat de dinosauriërs zijn uitgestorven’, zegt Wang. ‘Dat is relatief jong, dus hij heeft nog een deel van de warmte van zijn vormingsproces behouden.’ Opvallend is ook hoe dicht de exoplaneet om zijn beide moedersterren draait. De sterren zelf draaien dicht om elkaar heen en doen er slechts achttien aardse dagen over om een volledige omwenteling te maken. De planeet doet er echter driehonderd jaar over om rond het tweetal te cirkelen. Dat is iets langer dan Pluto erover doet om een rondje om onze zon te draaien. Maar relatief gezien staat HD 143811 AB b veel dichter bij zijn sterren dan andere direct afgebeelde exoplaneten die aan dubbelstersystemen zijn gebonden. Hoewel het team van Northwestern niet weet hoe dit specifieke systeem is ontstaan, vermoeden ze dat de eerst de dubbelster is ontstaan en daarna pas de planeet. (EE)
Meer informatie:
→ Rare image of Tatooine-like planet is closest to its twin stars yet
Een groep wetenschappers maakt melding van de allereerste waarnemingen van een wervelende vortex in de ruimtetijd, veroorzaakt door een snel roterend zwart gat. Het proces, dat bekendstaat als het Lense-Thirring-effect of frame-dragging, beschrijft hoe zwarte gaten de ruimtetijd om hen heen vervormen, waardoor objecten in hun omgeving, zoals sterren, worden meegesleurd en hun banen verstoord raken (Science Advances, 10 december). Het team, onder leiding van wetenschappers van de Chinese Academie van Wetenschappen, met steun van de Cardiff-universiteit (VK), onderzocht een getijdeverstoring met de aanduiding AT2020afhd. Bij deze gebeurtenis werd een ster verscheurd door de getijdenkracht van een superzwaar zwart gat. Rond dit zwarte gat vormde zich een wervelende schijf bestaande uit de restanten van de ster, waaruit krachtige jets van materie met bijna de snelheid van het licht werden uitgestoten. Door ritmische veranderingen in zowel röntgen- als radiosignalen afkomstig van de gebeurtenis waar te nemen, ontdekte het team dat de schijf en de jets een synchrone schommelbeweging maakten, die zich om de twintig dagen herhaalde. Met behulp van röntgengegevens van de Swift-ruimtetelescoop van NASA en radiogegevens van de Very Large Array heeft het team kunnen vaststellen dat deze gebeurtenis het gevolg was van frame-dragging: een effect dat in 1913 voor het eerst theoretisch werd beschreven door Albert Einstein en in 1918 wiskundig werd uitgewerkt door de Oostenrijkse natuurkundigen Josef Lense en Hans Thirring. De waarneming bevestigt een voorspelling van de algemene relativiteitstheorie en biedt wetenschappers nieuwe mogelijkheden voor het bestuderen van de rotatie van zwarte gaten, de fysica van accretie en de vorming van jets. ‘Door te laten zien dat een zwart gat de ruimtetijd kan meeslepen, beginnen we ook het mechanisme van dit proces te begrijpen’, aldus Cosimo Inserra, lector aan de faculteit Natuur- en Sterrenkunde van de Cardiff-universiteit en een van de co-auteurs van het artikel. ‘Op dezelfde manier waarop een geladen object een magnetisch veld creëert wanneer het aan het draaien wordt gebracht, zien we hoe een zwaar ronddraaiend object – in dit geval een zwart gat – een zwaartekrachtveld opwekt dat de beweging van sterren en andere kosmische objecten in zijn buurt beïnvloedt.’ (EE)
Meer informatie:
→ Einstein’s theory comes wrapped up with a bow: astronomers spot star “wobbling” around black hole
Onze zon is niet alleen een bron van licht en warmte, maar ook van zogeheten neutrino’s – spookachtige deeltjes die vrijkomen bij de kernreacties die zich in de zon afspelen, maar vrijwel geen interacties aangaan met normale materie. Elke seconde gaan biljoenen van deze deeltjes dwars door ons heen, zonder dat we daar erg in hebben. Door hun ongrijpbare aard laten zonneneutrino’s zich maar moeilijk detecteren. Pas in de jaren zestig van de vorige eeuw werd – met behulp van een speciaal voor dit doel gebouwde ondergrondse detector – het bewijs voor hun bestaan geleverd. En nu zijn wetenschappers er voor het eerst getuige van geweest dat ze koolstofatomen kunnen omzetten in stikstof. De doorbraak, onder leiding van onderzoekers van de Universiteit van Oxford (VK), werd gerealiseerd met behulp van de SNO+-detector, die zich twee kilometer onder de grond bevindt in een mijn in Sudbury, Canada. Deze diepe locatie is nodig om het laboratorium te beschermen tegen kosmische straling en achtergrondstraling, die de zwakke neutrino-signalen zouden maskeren. Het team zocht naar gebeurtenissen waarbij een koolstof-13-kern wordt getroffen door een hoogenergetisch neutrino en wordt omgezet in radioactieve stikstof-13, die ongeveer tien minuten later vervalt. Daarbij maakten de onderzoekers gebruik van een methode waarbij wordt gezocht naar twee gekoppelde signalen: een eerste flits van een neutrino dat in botsing komt met een koolstof-13-kern, die enkele minuten later wordt gevolgd door een tweede flits van het resulterende radioactieve verval. Dankzij dit kenmerkende patroon kunnen onderzoekers met zekerheid echte neutrino-interacties onderscheiden van achtergrondruis. De analyse leverde een handjevol treffers op, verspreid over een periode van 231 dagen – statistisch in overeenstemming met het verwachte aantal neutrino-detecties over deze periode. ‘Zonne-neutrino's zijn al jarenlang een intrigerend onderwerp van onderzoek, en de metingen hiervan door ons voorgaande experiment, SNO, leidden in 2015 tot de Nobelprijs voor natuurkunde. Het is opmerkelijk dat ons begrip van zonneneutrino's nu zo ver is gevorderd dat we ze voor het eerst kunnen gebruiken als een soort teststraal om andere soorten zeldzame atomaire reacties te bestuderen’, aldus mede-auteur Steven Biller (faculteit Natuurkunde van de Universiteit van Oxford). (EE)
Meer informatie:
→ New breakthrough in detecting ‘ghost particles’ from the Sun
De planeten van ons zonnestelsel worden, op basis van hun samenstelling, gewoonlijk in drie categorieën ingedeeld: rotsplaneten (Mercurius, Venus, aarde en Mars), gasreuzen (Jupiter en Saturnus) en ijsreuzen (Uranus en Neptunus). Maar volgens onderzoekers van de Universiteit van Zürich zijn Uranus en Neptunus mogelijk eerder rotsachtig dan ijzig. Hun nieuwe studie beweert niet dat de twee blauwe planeten van het ene of het andere type zijn – rijk aan water of aan gesteente – maar betwist dat ‘ijzig’ de enige mogelijkheid is. Deze interpretatie komt ook overeen met de ontdekking dat de dwergplaneet Pluto qua samenstelling voornamelijk uit gesteente bestaat. Het team heeft een uniek simulatieproces ontwikkeld voor het inwendige van Uranus en Neptunus. ‘De classificatie als ijsreuzen is te simplistisch, omdat Uranus en Neptunus nog steeds slecht begrepen worden’, legt Luca Morf, doctoraatsstudent aan de Universiteit van Zürich en hoofdauteur van de studie, uit. ‘Modellen op basis van fysica berusten te sterk op aannames, terwijl empirische modellen te simplistisch zijn. We hebben beide benaderingen gecombineerd om modellen te krijgen die zowel onbevooroordeeld zijn als fysisch consistent.’ Daartoe beginnen ze met een willekeurig dichtheidsprofiel voor het binnenste van de planeet. Vervolgens berekenen ze een zwaartekrachtveld voor de planeet dat in overeenstemming is met observatiegegevens en leiden daaruit een mogelijke samenstelling af. Ten slotte wordt het proces herhaald om de best mogelijke overeenkomst tussen de modellen en de observatiegegevens te verkrijgen. Met behulp van dit nieuwe model ontdekte het Zwitserse team dat de potentiële inwendige samenstelling van de ‘ijsreuzen’ in ons zonnestelsel zich helemaal niet tot ijs hoeft te beperken. ‘Dit is iets wat we al bijna vijftien jaar geleden voor het eerst hebben gesuggereerd, en nu hebben we het numerieke kader om het aan te tonen’, verklaart Ravit Helled, professor aan de Universiteit van Zürich en initiatiefnemer van het project. Het nieuwe scala aan inwendige samenstellingen laat zien dat beide planeten zowel waterrijk als rotsrijk kunnen zijn. De studie werpt ook nieuw licht op de raadselachtige magnetische velden van Uranus en Neptunus. Terwijl onze planeet één duidelijke noordpool en dito zuidpool heeft, zijn de magnetische velden van Uranus en Neptunus complexer: ze hebben meer dan twee polen. ‘Onze modellen bevatten zogeheten ‘ionische waterlagen’ die magnetische dynamo’s genereren op locaties die de waargenomen niet-dipolaire magnetische velden verklaren. We hebben ook ontdekt dat het magnetische veld van Uranus op grotere diepte ontstaat dan dat van Neptunus’, legt Ravit Helled uit. Hoewel de resultaten veelbelovend zijn, blijft er enige onzekerheid bestaan. ‘Een van de belangrijkste problemen is dat natuurkundigen nog steeds niet goed begrijpen hoe materialen zich onder de extreme druk en temperatuur in het hart van een planeet gedragen. Dit kan van invloed zijn op onze resultaten’, zegt Luca Morf, die van plan is om de modellen verder uit te breiden. (EE)
Meer informatie:
→ Uranus and Neptune might be rock giants
Een internationaal team van astronomen heeft, met behulp van de Webb-ruimtetelescoop de vroegste supernova tot nu toe ontdekt, uit de tijd dat het heelal nog maar 730 miljoen jaar oud was. Daarmee heeft Webb zijn eigen record gebroken. De vorige supernova die de hitlijsten aanvoerde, kwam uit de tijd dat het heelal 1,8 miljard jaar oud was. De onderzoeksresultaten zijn vandaag gepubliceerd in twee artikelen in het vakblad Astronomy & Astrophysics. Andrew Levan (Radboud Universiteit) is eerste auteur van een van de artikelen. Gammaflits GRB250314A werd gedetecteerd op 14 maart 2025 door de Space-based multi-band astronomical Variable Objects Monitor, een Frans-Chinese ruimtetelescoop die in 2024 werd gelanceerd. Binnen 24 uur werden NASA’s ruimtetelescoop Swift, de Nordic Optical Telescope op de Canarische Eilanden en de Very Large Telescope van de Europese Zuidelijke Sterrenwacht in Chili ingezet om de locatie van de bron vast te stellen. Daarmee kon Webb beginnen aan de waarnemingen van deze extreem heldere flits, die is veroorzaakt door de fatale explosie van een zware ster. Andrew Levan, is onder de indruk van de capaciteiten van Webb: ‘Met Webb hebben we direct kunnen aantonen dat dit licht afkomstig is van een supernova – een instortende zware ster. Deze waarneming laat ook zien dat we deze ruimtetelescoop kunnen gebruiken om individuele sterren te vinden uit de tijd dat het heelal nog maar vijf procent van zijn huidige leeftijd had, oftewel ongeveer 0,7 miljard jaar oud was.’ Deze zeer vroege supernova lijkt veel op bekende nabijere supernova’s, maar meer data zijn nodig om de (kleine) verschillen bloot te leggen. De wetenschappers hopen daarnaast meer te weten te komen over de eerste miljard jaar na de oerknal, een periode waarover nog steeds weinig bekend is. Webb kon ook het licht waarnemen van het verre moederstelsel van de supernova. Doordat het licht van dat sterrenstelsel is samengesmolten tot een paar pixels, ziet het eruit als een rode vlek. Het team heeft nu goedkeuring gekregen om met Webb meer nagloeiers van dit soort gammaflitsen waar te nemen.
Meer informatie:
→ Astronomen vinden de vroegste supernova ooit
De ruimtetelescopen XMM-Newton en XRISM hebben een uitzonderlijk sterke uitbarsting van een superzwaar zwart gat waargenomen. In slechts enkele uren tijd produceerde deze kolos hevige winden waarbij materiaal met een duizelingwekkende snelheid van zestigduizend kilometer per seconde de ruimte in werd geslingerd. Het betreffende zwarte gat verschuilt zich in NGC 3783, een spiraalvormig sterrenstelsel dat recent door de Hubble-ruimtetelescoop in beeld is gebracht. Astronomen zagen een heldere flits van röntgenstraling uit het zwarte gat opstijgen, die snel weer verdween. Tijdens dit proces ontstonden snelle winden die snelheden van een vijfde van de lichtsnelheid bereikten (een slordige zestigduizend kilometer per seconde). ‘We hebben nog nooit eerder gezien dat een zwart gat zulke snelle winden veroorzaakte’, zegt hoofdonderzoeker Liyi Gu van SRON, het Nederlands Instituut voor Ruimteonderzoek. ‘Voor het eerst zagen we hoe een snelle uitbarsting van röntgenstraling uit een zwart gat binnen slechts één dag ultrasnelle winden genereerde.’Om NGC 3783 en zijn zwarte gat te bestuderen, gebruikten Gu en zijn collega’s twee röntgensatellieten tegelijk: de XMM-Newton van het Europese agentschap ESA en de X-Ray Imaging and Spectroscopy Mission (XRISM) van het Japanse agentschap JAXA, een missie waarbij ook ESA en NASA betrokken zijn. Het zwarte gat in NGC 3783 heeft dertig miljoen keer zoveel massa als de zon. Terwijl het materiaal uit zijn omgeving aantrekt, voedt het een extreem helder en actief gebied in het hart van het sterrenstelsel. Dit gebied – een zogeheten actieve galactische kern of AGN, straalt licht en allerlei andere soorten straling uit en blaast hevige winden de ruimte in. Deze winden vertonen overeenkomsten met coronale massa-ejecties – hevige uitbarstingen die ontstaan wanneer onze zon stromen van oververhit materiaal de ruimte in slingert. Op die manier toont het onderzoek aan dat superzware zwarte gaten zich soms net zo gedragen als onze eigen ster, waardoor deze mysterieuze objecten iets minder vreemd lijken. XMM-Newton doet al meer dan vijfentwintig jaar baanbrekende verkenningen van het hete en extreme heelal, terwijl XRISM sinds zijn lancering in september 2023 werkt aan het beantwoorden van belangrijke vragen over hoe materie en energie zich door heelal verspreiden. (EE)
Meer informatie:
→ Flaring black hole whips up ultra-fast winds
In de nacht van zaterdag 13 op zondag 14 december vindt het maximum plaats van de meteorenzwerm Geminiden. Dit is de op een na grootste jaarlijkse meteorenzwerm aan de sterrenhemel. De astronomische omstandigheden zijn dit jaar gunstig. In de nacht van zaterdag op zondag zijn bij helder weer met het blote oog tot wel vijfentachtig ‘vallende sterren’ per uur te zien. De Geminiden zijn genoemd naar het sterrenbeeld Gemini (Tweelingen), waar de meteoren vandaan lijken te komen. Dit sterrenbeeld staat bij ons in december ’s avonds boven de oostelijke en ’s ochtends boven de westelijke horizon. De meteorenzwerm bestaat uit achtergelaten puin van de planetoïde (en mogelijk uitgedoofde komeet) Phaethon. Doordat de aarde in zijn baan om de zon door de puinwolk beweegt, zien wij deze meteorenzwerm ieder jaar rond dezelfde datum. De Geminiden kenmerken zich door hun grote aantallen, hun helderheid, hun gelige kleur en de korte sporen die ze achterlaten. Vallende sterren zijn lichtflitsen die af en toe aan de sterrenhemel verschijnen. De flitsen hebben echter niets met sterren te maken. Ze worden veroorzaakt door ruimtepuin, vaak niet groter dan een zandkorrel, dat ongeveer honderd kilometer boven ons hoofd in de aardatmosfeer terechtkomt. Door de hoge snelheden van het ruimtepuin wordt de lucht vóór zo’n gruisdeeltje gecomprimeerd, verhit en aan het gloeien gebracht, wat wij zien als een flitsje. De Geminiden hebben met maar liefst zo’n 125.000 km/uur een voor meteoren gemiddelde snelheid. De piek van de Geminiden is met minder dan 24 uur vrij kort, waardoor het maximum regelmatig ongunstig valt. Doordat de piek dit jaar vroeg in de ochtend plaatsvindt zijn de omstandigheden gunstig. Wel is er een storende invloed van de maan, die voor ongeveer dertig procent verlicht is. Volgens hemel.waarnemen.com zijn er rond middernacht zo’n vijfenzestig meteoren per uur te zien. Dat aantal loopt daarna nog verder op tot ongeveer vijfentachtig per uur. Om de meteoren waar te nemen is geen speciale apparatuur nodig: het blote oog, een heldere hemel en warme kleding volstaan.
Meer informatie:
→ Veel meteoren bij Geminiden-sterrenregen in de nacht van 13 op 14 december
Astronomen hebben detailrijke opnamen gemaakt van twee stellaire explosies die kort na elkaar hebben plaatsgevonden. De waarnemingen leveren het directe bewijs dat deze explosies complexer zijn dan tot nu toe werd gedacht, met meerdere uitstromen van materiaal en een uitstootproces dat met horten en stoten verloopt (Nature Astronomy, 5 december). Tot voor kort konden astronomen de vroege stadia van dit soort explosies alleen indirect bestuderen, omdat het zich verspreidende materiaal zich slechts als een nietig lichtpuntje in hun telescopen vertoonde. Bij het nieuwe onderzoek is echter gebruik gemaakt van interferometrie: een geavanceerde techniek die wetenschappers in staat stelt om het licht van meerdere telescopen te combineren. Op die manier kan de scherpe resolutie worden bereikt die nodig is om snel evoluerende explosies rechtstreeks vast te leggen – een techniek die ook is gebruikt om het zwarte gat in het centrum van ons Melkwegstelsel in beeld te brengen. Een nova ontstaat wanneer een zogeheten witte dwerg – het compacte, uitgedoofde restant van een ster – een onbeheersbare kernreactie ondergaat nadat hij materiaal van een begeleidende ster heeft afgepikt. Bij de waarnemingen is gebruikgemaakt van de CHARA-interferometer in Californië (VS). Daarmee hebben de astronomen opnamen gemaakt van twee zeer verschillende nova’s die in 2021 zijn uitgebarsten. De ene, Nova V1674 Herculis, behoorde tot de snelste nova’s die ooit zijn geregistreerd: hij doofde al enkele dagen na zijn explosie uit. Op opnamen van deze nova zijn twee afzonderlijke, haaks op elkaar staande gasstromen te zien – een bewijs dat de explosie werd aangedreven door meerdere op elkaar botsende gasstromen. Opmerkelijk genoeg verschenen deze gasstromen op het moment dat NASA-satelliet Fermi ook energierijke gammastraling detecteerde, wat erop wijst dat er een direct verband bestaat tussen de gamma-emissie en de botsende gasstromen. De tweede nova, V1405 Cassiopeiae, ontwikkelde zich veel trager. Verrassend genoeg wist deze zijn buitenste lagen meer dan vijftig dagen vast te houden, voordat ze alsnog werden uitgestoten. Het is voor het eerst dat zo’n vertraagde uitstoot zo duidelijk is waargenomen. Toen het materiaal werd uitgestoten, ontstonden nieuwe schokken, waarbij opnieuw gammastraling vrijkwam. De resultaten leggen dus niet alleen de onverwachte complexiteit van de beide nova’s bloot, maar helpen ook hun krachtige schokgolven te verklaren, waarvan bekend is dat ze energierijke straling zoals gammastraling produceren. Bovendien staan de nieuwe bevindingen op gespannen voet met de heersende opvatting dat nova-explosies eenmalige gebeurtenissen zijn. In plaats daarvan vertonen ze een verscheidenheid aan processen, wat erop wijst dat ons begrip van deze kosmische explosies moet worden herzien. (EE)
Meer informatie:
→ Close-up images show how stars explode
Een team van astronomen, heeft met behulp van verschillende telescopen op aarde en in de ruimte – waaronder de Keck-sterrenwacht op Mauna Kea (Hawaï), een van de meest nauwkeurige onafhankelijke metingen tot nu toe gedaan van de snelheid waarmee het heelal uitdijt. Het resultaat verdiept een van de grootste vraagstukken in de moderne kosmologie (Astronomy and Astrophysics, 5 december). Aan de hand van gegevens verzameld met de Cosmic Web Imager van de Keck-sterrenwacht, NASA’s ruimtetelescopen Webb en Hubble en de Europese Very Large Telescope, hebben de onderzoekers bevestigd dat de huidige uitdijingssnelheid van het heelal – de zogeheten Hubble-constante (H₀) – niet overeenkomt met de waarden die zijn voorspeld op basis van metingen van het heelal toen dit veel jonger was dan nu. Deze conclusie versterkt wat wetenschappers de ‘Hubble-spanning’ noemen. De Hubble-constante, bedacht door astronoom Edwin Hubble, die deze in 1929 voor het eerst berekende, is de snelheid waarmee het heelal uitdijt. Dit getal geeft niet alleen de huidige groeisnelheid van het heelal weer, maar ook zijn leeftijd en geschiedenis. Maar zelfs nu, een eeuw later, zijn wetenschappers het nog niet eens over de precieze grootte van dit getal. De Hubble-constante kan op twee manieren worden gemeten: door het vroege heelal te onderzoeken en door het heelal te onderzoeken zoals het er momenteel uitziet. De meting van het vroege heelal, waarbij kosmologische modellen worden gebruikt om indirect de huidige uitdijingssnelheid van het universum te bepalen, komt uit op een uitdijingssnelheid van ongeveer 67 km/s/Mpc (67 kilometer per seconde per megaparsec). Maar de meting van het huidige heelal komt uit op een uitdijingssnelheid van 73 km/s/Mpc. Metingen op basis van het huidige heelal verschillen dus van de voorspellingen op basis van het vroege heelal, wat resulteert in wat de Hubble-spanning wordt genoemd. Als deze inconsistentie zou worden bevestigd, zouden astronomen gedwongen worden om de samenstelling van het heelal te herzien. Misschien zijn er nog onbekende deeltjes in het spel of is er na de oerknal een vroege fase van ‘donkere energie’ geweest, die de uitdijing van het heelal kortstondig heeft versneld. Hoe dan ook: omdat de implicaties zo ingrijpend zijn, vinden astronomen het belangrijk om de verschillende resultaten op onafhankelijke wijze te verifiëren. ‘Dit is belangrijk omdat de kosmologie zoals wij die kennen mogelijk niet klopt’, zegt John O'Meara, hoofdwetenschapper en adjunct-directeur van de Keck-sterrenwacht. ‘Als het waar is dat de Hubble-spanning geen meetfout is, zullen we met nieuwe fysica moeten komen.’Voor de nieuwe meting maakte het team gebruik van een methode die ‘tijdvertragingskosmografie’ wordt genoemd. Zware sterrenstelsels buigen het licht van verder weg staande sterrenstelsels en quasars af, waardoor meerdere beelden van één en hetzelfde object ontstaan. Wanneer de helderheid van het verre object verandert, kunnen astronomen meten hoe lang het duurt voordat die veranderingen in de overige beelden te zien zijn. Deze ‘tijdvertragingen’ fungeren dan als ‘kosmische meetlatten’, waarmee wetenschappers afstanden in het heelal kunnen berekenen en uiteindelijk kunnen bepalen hoe snel het uitdijt. Bij de nieuwste meting hebben spectroscopische gegevens die met de Cosmic Web Imager zijn verzameld een cruciale rol gespeeld. Door de bewegingen van sterren in de ‘lens-stelsels’ waar te nemen, konden de astronomen vaststellen hoeveel massa deze sterrenstelsels hebben en hoe sterk ze het licht afbuigen: cruciale informatie voor het vaststellen van de Hubble-constante. De metingen van het team hebben een nauwkeurigheid van vierenhalf procent – een buitengewone prestatie, maar nog steeds niet nauwkeurig genoeg om de huidige discrepantie definitief te kunnen bevestigen of ontkrachten. Het volgende doel is om de nauwkeurigheid te verfijnen tot minder dan anderhalf procent. (EE)
Meer informatie:
→ Astronomers Sharpen the Universe’s Expansion Rate, Deepening a Cosmic Mystery
NASA’s komende grote ‘oog’ op het heelal is volledig geassembleerd. Op 25 november hebben technici de binnen- en buitenkant van de Nancy Grace Roman-ruimtetelescoop samengevoegd in de grootste cleanroom van het Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland (VS). ‘De voltooiing van de Roman-telescoop is een mijlpaal voor het agentschap’, aldus Amit Kshatriya, adjunct-directeur van NASA. ‘Baanbrekende wetenschap is afhankelijk van nauwgezette techniek, en dit team heeft stap voor stap, test voor test, een telescoop afgeleverd die ons begrip van het heelal zal vergroten. Nu Roman de laatste testfase ingaat, richten we ons op een nauwkeurige uitvoering en de voorbereiding van een succesvolle lancering namens de wereldwijde wetenschappelijke gemeenschap.’ Na de laatste tests zal Roman naar de lanceerbasis in het Kennedy Space Center van NASA in Florida worden overgebracht. De lancering staat gepland voor mei 2027, maar het team ligt op schema om al in het najaar van 2026 te gaan lanceren. De nieuwe ruimtetelescoop zal met een Falcon Heavy-raket van SpaceX naar zijn eindbestemming worden gebracht – een plek op anderhalf miljoen kilometer van de aarde. ‘We staan aan de vooravond van ongekende wetenschappelijke ontdekkingen’, aldus Julie McEnery, senior projectwetenschapper bij NASA Goddard. ‘In de eerste vijf jaar van de missie zullen naar verwachting meer dan honderdduizend verre planeten, honderden miljoenen sterren en miljarden sterrenstelsels worden ontdekt. Na de lancering van Roman zullen we in zeer korte tijd enorm veel nieuwe informatie over het heelal vergaren.’ Vanuit zijn verre locatie zal Roman waarnemingen doen in het infrarood – licht met een langere golflengte dan onze ogen kunnen waarnemen. Door deze scherpe ‘infraroodbril’ kunnen astronomen ontelbare kosmische verschijnselen onderzoeken, van donkere materie en donkere energie tot verre planeten en eenzame zwarte gaten, en onderzoek doen dat met andere telescopen honderden jaren zou duren. Roman is uitgerust met twee instrumenten: het Wide Field Instrument en het Coronagraph Instrument. De coronagraaf zal nieuwe technologieën demonstreren voor het direct in beeld brengen van planeten rond andere sterren. Het zal het felle schijnsel van verre sterren afdekken en het voor wetenschappers gemakkelijker maken om het zwakke licht van omringende planeten vast te leggen. Het coronagraafteam zal, verspreid over de eerste anderhalf jaar van de missie, om te beginnen een reeks vooraf geplande waarnemingen uitvoeren, waarna mogelijk aanvullende waarnemingen kunnen worden gedaan op basis van input van de wetenschappelijke gemeenschap. Het Wide Field Instrument is een 288 megapixel-camera die allerlei objecten kan vastleggen, zowel binnen ons zonnestelsel als ver daarbuiten. Bij elke opname wordt een stuk hemel vastgelegd dat groter is dan de schijnbare grootte van de volle maan. Op die manier kan Roman honderden keren sneller gegevevens verzamelen dan de Hubble-ruimtetelescoop, wat neerkomt op twintigduizend terabyte (twintig petabyte) over een periode van vijf jaar. (EE)
Meer informatie:
→ NASA Completes Nancy Grace Roman Space Telescope Construction
Een internationaal onderzoeksteam onder leiding van de Universiteit van Oxford (VK) heeft een van de grootste roterende structuren ooit ontdekt: een ‘flinterdunne’ keten van sterrenstelsels, ingebed in een kolossaal draaiend kosmisch filament op een afstand van 140 miljoen lichtjaar. De ontdekking kan waardevolle nieuwe inzichten opleveren over hoe sterrenstelsels in het vroege heelal zijn ontstaan (MNRAS, 4 december). Kosmische filamenten zijn de grootste kosmische structuren die we kennen: enorme, draadachtige formaties van sterrenstelsels en donkere materie die een kosmisch raamwerk vormen. Ze fungeren ook als ‘snelwegen’ waarlangs materie naar sterrenstelsels toe stroomt. Nabije filamenten met veel sterrenstelsels die in dezelfde richting draaien – en waar de hele structuur lijkt te roteren – zijn ideale systemen om te onderzoeken hoe sterrenstelsels hun huidige rotatie en gas hebben verkregen. Ze bieden ook een manier om te onderzoeken hoe kosmische rotatie zich over tientallen miljoenen lichtjaren opbouwt. Voor hun onderzoek maakte het team gebruik van gegevens van de Zuid-Afrikaanse MeerKAT-radiotelescoop, een van de grootste radiotelescopen ter wereld, bestaande uit vierenzestig onderling verbonden schotelantennes. Met dit instrument ontdekten de astronomen veertien nabije sterrenstelsels die rijk zijn aan waterstofgas, gerangschikt in een lange, dunne lijn van vijfenhalf miljoen lichtjaar lang en honderdzeventien lichtjaar breed. Deze structuur maakt deel uit van een veel groter kosmisch filament dat meer dan tweehonderdtachtig andere sterrenstelsels bevat en ongeveer vijftig miljoen lichtjaar lang is. Opmerkelijk is dat veel van deze sterrenstelsels dezelfde kant op lijken te draaien als het filament zelf – veel meer dan wanneer het draaipatroon van de sterrenstelsels willekeurig zou zijn. Dit suggereert dat kosmische structuren de rotatie van sterrenstelsels sterker of langer kunnen beïnvloeden dan tot nu toe werd gedacht. De onderzoekers hebben vastgesteld dat de sterrenstelsels aan weerszijden van de ‘ruggengraat’ van het filament in tegengestelde richtingen bewegen, wat erop wijst dat de structuur als geheel draait. Aan de hand van modelberekeningen zijn ze tot de conclusie gekomen dat de draaisnelheid honderdtien kilometer per seconde bedraagt en dat het centrale deel van het filament ongeveer 163.000 lichtjaar dik is. Het lijkt erop dat het filament relatief jong en onverstoord is. Het grote aantal gasrijke sterrenstelsels en de geringe bewegingen binnen het filament doen vermoeden dat het zich nog in een vroeg ontwikkelingsstadium bevindt. (EE)
Meer informatie:
→ Astronomers spot one of the largest spinning structures ever found in the Universe
Met behulp van opnamen van de Webb-ruimtetelescoop heeft een internationaal onderzoeksteam, onder wie Stanimir Metchev (Western University, Canada), een verklaring gevonden voor het feit dat sommige bruine dwergen reusachtige stofstormen vormen, wat in tegenspraak is met eerdere aannames. Deze stormen lijken misschien op de iconische Grote Rode Vlek van Jupiter, maar uit het nieuwe onderzoek blijkt dat ze in werkelijkheid op een heel andere manier ontstaan (Science Advances, 26 November). Bruine dwergen – ook wel ‘super-Jupiters’ genoemd – zijn hemellichamen met meer massa dan een reuzenplaneet en minder dan een kleine ster. Omdat ze geen waterstoffusie in hun kern in stand kunnen houden, koelen ze na hun vorming af en beginnen ze na verloop van miljarden jaren sterk op reuzenplaneten te lijken. Daardoor zijn bruine dwergen geschikt vergelijkingsmateriaal voor het onderzoek van de atmosferen van grote exoplaneten (planeten die om andere sterren dan onze zon draaien). ‘Astronomen zijn er over het algemeen van uitgegaan dat bruine dwergen zich gedragen zoals Jupiter, met sterke oost-west gerichte banden en stabiele wervelstormen’, zegt Metchev. ‘Ons onderzoek vecht dat idee aan en suggereert dat sommige van deze werelden toch niet het patroon van Jupiter volgen. Door de veranderende lichtpatronen van een super-Jupiter te modelleren, laten we zien dat de atmosfeer ervan op een fundamenteel andere manier kan circuleren.’ De afgelopen jaren hebben Metchev en zijn team aangetoond dat in de atmosferen van veel bruine dwergen niet alleen veel stormsystemen voorkomen, maar ook wolken van stof of ‘zand’. Een goed voorbeeld daarvan is de warme bruine dwerg VHS 1256B. Eerder onderzoek heeft aangetoond dat dit objeect een grote ‘amplitudevariabiliteit’ vertoont, wat betekent dat zijn helderheid in de loop van de tijd sterk op en neer gaat. Zulke variaties duiden meestal op spectaculaire atmosferische kenmerken, zoals de recent ontdekte grote stofstormen. Op basis van deze bevindingen hebben Metchev en zijn collega’s de atmosfeer van VHS 1256B gesimuleerd om deze aan te passen aan de grote variabiliteit, en dit nieuwe model vergeleken met waarnemingen van Webb. Het gesimuleerde model laat zien dat de variabiliteit van VHS 1256B op een heel andere manier ontstaat dan die van Jupiter, namelijk door grootschalige equatoriale golven. Deze golven, die het gevolg zijn van temperatuurongelijkheden die ontstaan doordat wolken nabij de evenaar de atmosfeer opwarmen, veroorzaken grote stofstormen die zich van oost naar west verplaatsen. Dit verschijnsel, dat bekendstaat als ‘cloud-radiative feedback’, verklaart zowel de sterke helderheidsveranderingen die op VHS 1256B worden waargenomen als de langzame, langdurige verschuivingen in de helderheidskromme die worden veroorzaakt door stofstormen die in de loop van de tijd opschuiven en veranderen. Het onderzoek toont ook aan dat super-Jupiters zoals VHS 1256B zich heel anders gedragen dan Jupiter, voornamelijk omdat hun atmosfeer veel heter is en veel sterker op straling reageert. Deze snelle reactie veroorzaakt grootschalige equatoriale golven en voorkomt de vorming van meervoudige Jupiter-achtige zonale banden. (EE)
Meer informatie:
→ Do super-Jupiters look like Jupiter? Not necessarily, study shows
Een internationaal onderzoeksteam heeft historische geografische kennis gebruikt om de vroegst dateerbare vermelding van een totale zonsverduistering tegen het licht te houden. Aan de hand van de resultaten kunnen nauwkeurige metingen worden gedaan van de veranderlijke rotatiesnelheid van de aarde vanaf het jaar 709 v.Chr. De onderzoekers hebben berekend hoe de zon er tijdens de totale zonsverduistering zou hebben uitgezien vanuit Qufu, de oude Chinese hoofdstad van de staat Lu. Aan de hand van deze informatie analyseerden ze een oude beschrijving van de zonnecorona – de ijle buitenste atmosfeer van de zon die alleen tijdens een totale zonsverduistering met het blote oog te zien is, en ontdekten ze dat de vorm ervan overeenkomt met recente reconstructies van de zonnecyclus in de achtste eeuw v.Chr. De bevindingen leveren betrouwbare nieuwe gegevens op over de rotatiesnelheid van de aarde tijdens deze periode en suggereren dat de zon na een lange rustige periode actiever werd. Dit is in overeenstemming met eerder dendrochronologisch onderzoek (Astrophysical Journal Letters, 2 december). De betreffende totale zonsverduistering vond plaats op 17 juli 709 v.Chr. Een beschrijving ervan is aangetroffen in een kroniek die twee à drie eeuwen na de eclips is samengesteld. Daarin werd de gebeurtenis vastgelegd met de woorden ‘de zon was volledig verduisterd’. ‘Wat deze vermelding zo bijzonder maakt, is niet alleen de ouderdom ervan, maar ook een latere toevoeging in het Boek van de Han op basis van een citaat dat zeven eeuwen na de zonsverduistering werd opgetekend. Daarin wordt de verduisterde zon beschreven als ‘volledig geel boven en onder’ – een omschrijving die doorgaans in verband wordt gebracht met de zonnecorona’, aldus hoofdauteur Hisashi Hayakawa van het Institute for Space-Earth Environmental Research en het Institute for Advanced Research aan de Universiteit van Nagoya (Japan). Toen de Japanse onderzoekers probeerden het verslag van de zonsverduistering te verifiëren met behulp van moderne astronomische berekeningen en reconstructies van de rotatiesnelheid van de aarde, ontdekten ze dat de totale zonsverduistering vanuit Qufu niet zichtbaar kon zijn geweest. Aan de hand van van historische geografische gegevens en archeologische opgravingsrapporten van de oude stad hebben de onderzoekers nu vastgesteld dat eerdere studies coördinaten hadden gebruikt die ongeveer acht kilometer verwijderd waren van de werkelijke locatie. ‘Dankzij deze correctie hebben we een nauwkeurige meting kunnen doen van de aardrotatie ten tijde van de totale zonsverduistering, de oriëntatie van de rotatieas van de zon kunnen berekenen en het aanzien van de corona kunnen nabootsen’, legt Hayakawa uit. Onze planeet draait nu iets langzamer om haar as dan 2700 jaar geleden. Dat heeft verschillende oorzaken, zoals de getijdenwrijving in de oceanen onder invloed van de aantrekkingskracht van de maan. Met behulp van de gecorrigeerde geografische coördinaten heeft het onderzoeksteam nu kunnen kunnen achterhalen dat delta T (ΔT) – een getal dat de variabiliteit van de aardrotatie aangeeft – tijdens de eclips 20.264 tot 21.204 seconden bedroeg. Deze cijfers kunnen worden gebruikt om de dateringen en reconstructies van andere historische astronomische gebeurtenissen te verbeteren. (EE)
Meer informatie:
→ Historical geography helps researchers solve 2,700-year old eclipse mystery
In monsters die door NASA-missie OSIRIS-REx op de kleine planetoïde Bennu zijn verzameld is mogelijk de cruciale voedingsstof tryptofaan aangetroffen. Tryptofaan is een van de negen essentiële aminozuren die het menselijk lichaam niet zelf kan aanmaken. Als de aanwezigheid ervan in Bennu kan worden bevestigd, zou dit de eerste keer zijn dat het in een buitenaards monster is aangetoond (PNAS, 24 november). ‘Onze bevindingen’, schrijft een team onder leiding van geochemicus Angel Mojarro van het Goddard Space Flight Center van NASA,’ versterken het bewijs dat prebiotische organische moleculen kunnen ontstaan in primitieve planetaire lichamen en via inslagen op de jonge aarde en andere lichamen in het zonnestelsel terecht kunnen zijn gekomen, waardoor ze mogelijk hebben bijgedragen aan het ontstaan van leven.’ Mojarro en zijn collega’s hebben een nieuwe analyse uitgevoerd van materiaal van Bennu – een ruimterots die even oud is als het zonnestelsel – waarbij ze zich hebben gericht op aminozuren (de bouwstenen van eiwitten) en nucleobasen (de basiseenheden waaruit RNA en DNA bestaan). Op die manier proberen wetenschappers meer inzicht te krijgen in de chemische reacties die miljarden jaren geleden mogelijk tot de vorming van aminozuren hebben geleid. Het team onderzocht gemalen fragmenten van Bennu en heeft deze getest op de aanwezigheid van de twintig aminozuren die het menselijk lichaam nodig heeft (waarvan er negen niet door het lichaam kunnen worden aangemaakt en uit voedsel moeten worden gehaald), evenals de vijf nucleobasen die onze genetische instructies coderen (adenine, guanine, cytosine, thymine en uracil). De analyse bevestigde de aanwezigheid van de veertien aminozuren die in een eerder onderzoek waren gedetecteerd, evenals de nucleobasen. Ook ontdekten de onderzoekers verschillende niet-biologische aminozuren en nucleobasen, wat de buitenaardse oorsprong van de moleculen in de monsters bevestigde. Tot hun verbazing ontdekten de onderzoekers daarnaast ook sporen van tryptofaan – zwak, maar aanwezig in meerdere delen van een Bennu-monster. Onze hersenen gebruiken tryptofaan om serotonine aan te maken, de neurotransmitter die onder meer onze gemoedstoestand reguleert. Onze hersenen gebruiken tryptofaan ook om melatonine aan te maken en ons lichaam kan het gebruiken voor de aanmaak van vitamine B3. Het kan alleen uit voedingsmiddelen zoals gevogelte, vis, zuivel, noten en eieren worden gehaald. Tryptofaan is relatief kwetsbaar, waardoor het onwaarschijnlijk is dat het zou overleven in een meteoriet die de atmosfeer van de aarde binnenkomt. Dit zou kunnen verklaren waarom het tot op heden in geen enkel meteorietmonster is aangetroffen. Maar een bodemmonster van een planetoïde dat in een zorgvuldig beschermde capsule naar de aarde is gebracht heeft veel minder te lijden. De detectie van tryptofaan suggereert daarom dat er mogelijk prebiotische ingrediënten op planetoïden aanwezig zijn die in een buitenaardse context onopgemerkt blijven, simpelweg omdat ze veelal te kwetsbaar zijn om een onbeschermde overtocht naar de aarde te doorstaan. (EE)
Meer informatie:
→ Molecule Vital to Happiness Found in Material From Asteroid Bennu (Science Alert)
Twee grote, hete sterren kwamen bijna vierenhalf miljoen jaar geleden gevaarlijk dicht bij ons zonnestelsel, waarbij ze sporen achterlieten in de wolken van gas en stof net daarbuiten. Dat is de conclusie van nieuw onderzoek onder leiding van Michael Shull, astrofysicus aan de Universiteit van Colorado (The Astrophysical Journal, 24 november). Ons zonnestelsel wordt omringd door wat wetenschappers de ‘lokale interstellaire wolken’ noemen: ijle wolken van gas en stof die voornamelijk bestaan uit waterstof- en heliumatomen, en zich over een afstand van ongeveer dertig lichtjaar uitstrekken. Daarbuiten ligt de zogeheten ‘lokale hete bubbel’ – een gebied in de Melkweg waar gas en stof relatief schaars zijn. Bij hun nieuwe onderzoek hebben Shull en zijn collega’s een aantal modellen gebruikt om de krachten in kaart te brengen die ons lokale stukje Melkweg in de loop van de tijd hebben vormgegeven. Daarbij is met name gekeken naar de sterren Epsilon Canis Majoris (ook wel Adhara genoemd) en Beta Canis Majoris (alias Mirzam), die momenteel deel uitmaken van de voor- en achterpoten van het sterrenbeeld Grote Hond. Uit de berekeningen van het team blijkt dat deze sterren onze zon ongeveer vier miljoen jaar geleden tot op ongeveer dertig lichtjaar zijn genaderd – een ‘nipte misser’ naar astronomische maatstaven. Tijdens hun passage straalden de beide sterren, die veel heter zijn dan de zon, intense ultraviolette straling uit die de lokale wolken ioniseerde, waardoor de elektronen uit de waterstof- en heliumatomen konden ontsnappen en de atomen een positieve lading kregen – een spoor dat nog steeds waarneembaar is. In hun onderzoek hebben Shull en zijn collega’s de tijd ‘teruggedraaid’ door te simuleren hoe de omgeving van de aarde er miljoenen jaren geleden uitzag – een lastige klus, mede omdat onze zon met een snelheid van 87.000 kilometer per uur door het lokale gas in de Melkweg raast. Volgens de astronomen kunnen minstens zes bronnen hebben bijgedragen aan de ionisatie van de gaswolken rond ons zonnestelsel, waaronder drie witte dwergsterren. De hete bel zelf heeft mogelijk ook een rol gespeeld. Volgens de astronomen is deze leegte in de ruimte waarschijnlijk ontstaan door tien tot twintig sterren die supernova-explosies hebben ondergaan. Deze explosies hebben het gas in de ‘bubbel’ verhit en deze hete gassen zenden nog steeds ultraviolette en röntgenstraling uit die de gaswolken rond ons zonnestelsel als het ware ‘roosteren’. Epsilon en Beta Canis Majoris hebben waarschijnlijk net zoveel bijgedragen aan de ionisatie van de lokale gaswolken als het hete gas in de lokale bubbel. Deze sterren, die zich inmiddels op meer dan vierhonderd lichtjaar afstand bevinden, zijn zogeheten B-sterren, en die worden doorgaans niet erg oud. Ze hebben weliswaar ongeveer dertien keer zoveel massa als de zon, maar zijn veel heter en stralen veel feller. Daardoor hebben ze nog maar voor hooguit twintig miljoen jaar ‘brandstof’. Volgens Shull zal de ionisatie van de lokale wolken in de loop van de miljoenen jaren verdwijnen doordat de positief geladen atomen verdwaalde elektronen uit de ruimte zullen invangen. Epsilon en Beta Canis Majoris zelf hebben niet veel tijd meer. Shull schat dat deze sterren binnen enkele miljoenen jaren door hun brandstof heen raken en als supernova zullen exploderen. Een bedreiging voor de aarde vormt dat niet, maar het zal wel een indrukwekkende lichtshow opleveren. (EE)
Meer informatie:
→ Close brush with two hot stars millions of years ago left a mark just beyond our solar system
Astronomen van het Institute for Astronomy (IfA) van de Universiteit van Hawaï hebben het turbulente verleden van een verre rode reuzenster blootgelegd door te luisteren naar diens hemelse ‘gezang’. Subtiele variaties in de helderheid van de ster wijzen erop dat deze mogelijk ooit in botsing is gekomen met een andere ster en daarmee is versmolten – een explosieve gebeurtenis die ervoor heeft gezorgd dat de ster nu snel ronddraait. De ster draait in een baan om een ‘slapend’ zwart gat in het stersysteem Gaia BH2 (Astronomical Journal, 13 november). Met behulp van gegevens van NASA’s Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) hebben de IfA-astronomen zwakke ‘sterbevingen’ gedetecteerd die als rimpelingen door de ster in het stersysteem Gaia BH2 heen gaan. Gaia BH2 werd in 2023 ontdekt door de Europese astrometrische satelliet Gaia. ‘Net zoals seismologen aardbevingen gebruiken om het binnenste van de aarde te bestuderen, kunnen wij sterbevingen gebruiken om te begrijpen wat zich in verre sterren afspeelt’, zegt IfA-onderzoeker Daniel Hey, hoofdauteur van de studie. Deze trillingen hebben ons iets onverwachts verteld over de geschiedenis van deze ster.’De grootste verrassing was de samenstelling van de ster: deze zit vol met zwaardere elementen die meestal in veel oudere sterren worden aangetroffen, wat suggereert dat hij oud zou moeten zijn. Maar toen astronomen de trillingen ervan bestudeerden, ontdekten ze dat hij in werkelijkheid pas ongeveer vijf miljard jaar oud is – te jong om met deze chemische eigenschappen te zijn ontstaan. ‘De combinatie van jeugd en oude chemie suggereert dat deze ster zich niet in afzondering heeft ontwikkeld. Hij heeft waarschijnlijk extra massa gekregen van een metgezel, hetzij door een fusie, hetzij door materiaal te absorberen tijdens de vorming van het naburige zwarte gat’, aldus Hey. Het raadsel is nog groter geworden door langdurige waarnemingen met telescopen op aarde, waaruit blijkt dat de ster eens in de 398 dagen rond zijn as draait – veel sneller dan verwacht voor een afzonderlijke rode reuzenster van deze leeftijd. ‘Als deze rotatie echt is, kan deze niet uitsluitend het gevolg zijn van de draaiing die de ster bij zijn geboorte heeft meegekregen’, zegt medeauteur Joel Ong (IfA). ‘De ster moet zijn ‘aangezwengeld’ door getijdeninteracties met zijn metgezel, wat zijn complexe geschiedenis bevestigt.’Het team onderzocht ook Gaia BH3, een stersysteem bestaande uit een zwart gat en een nog vreemdere begeleidende ster. Hoewel modellen voorspelden dat deze ster duidelijke trillingen zou moeten vertonen, werden die niet gedetecteerd, wat erop wijst dat de huidige theorieën over extreem metaalarme sterren wellicht moeten worden bijgesteld. Zowel Gaia BH2 als BH3 zijn slapende zwarte gaten, wat betekent dat ze zich niet voeden met materiaal van hun begeleidende sterren en daarom geen röntgenstraling uitzenden. (EE)
Meer informatie:
→ UH astronomers decode a star’s secret past
Toen astronauten in 1972 terugkeerden van NASA’s laatste Apollo-maanmissie, werden sommige van de monsters die ze op de maan hadden verzameld verzegeld en zorgvuldig opgeborgen, in de hoop dat toekomstige onderzoekers met geavanceerde apparatuur ze zouden kunnen analyseren en nieuwe ontdekkingen zouden doen. En dat is precies wat een onderzoeksteam onder leiding van professor James Dottin van Brown University (VS) nu heeft gedaan (JGR: Planets). De onderzoekers rapporteren een verrassende ontdekking omtrent de zwavel in gesteentemonsters die tijdens Apollo 17 zijn verzameld in het Taurus Littrow-gebied op de maan. Uit hun analyse blijkt dat het vulkanische materiaal in het monster een tekort aan zwavel-33 vertoont in vergelijking met vulkanisch materiaal van de aarde. De verschillende elementen in een gesteente bevatten kenmerkende ‘vingerafdrukken’ in de vorm van isotopenverhoudingen — subtiele verschillen in de massa van hun atomen. Wanneer twee gesteenten dezelfde isotopenverhouding hebben, is dat een sterke aanwijzing dat ze van dezelfde bron afkomstig zijn. In het geval van de maan en de aarde hebben onderzoekers duidelijke overeenkomsten gevonden tussen de zuurstofisotopen van beide hemellichamen. Volgens Dottin, die leiding gaf aan het nieuwe onderzoek, is lang gedacht dat voor zwavelisotopen iets soortgelijks zou gelden. Voor zijn onderzoek selecteerde Dottin specifieke maanmonsters die op vulkanisch gesteente leken. Hij was enigszins verbaasd toen hij zag dat de isotopenverhoudingen in deze monsters sterk afweken van die op aarde. ‘Tot nu toe werd gedacht dat de maanmantel dezelfde zwavelisotopensamenstelling had als de aarde’, aldus Dottin. ‘Dat was ook wat ik verwachtte te zien bij het analyseren van deze monsters, maar in plaats daarvan zagen we waarden die sterk afwijken van alles wat we op aarde aantreffen.’ Volgens Dottin zijn er twee mogelijke verklaringen voor de abnormale zwavel. Deze zou een overblijfsel kunnen zijn van chemische processen die zich in het vroege verleden op de maan hebben afgespeeld, zoals de interactie tussen zwavel en ultraviolet licht in een ijle atmosfeer. Vermoed wordt dat de maan in zijn jeugd een tijdelijke atmosfeer heeft gehad, die dat soort fotochemie mogelijk heeft gemaakt. Als dat inderdaad de manier is waarop de afwijkende monsters zijn ontstaan, heeft dat interessante implicaties voor de evolutie van de maan. ‘Dat zou het bewijs kunnen zijn voor een vroege uitwisseling van materialen tussen maanoppervlak en maanmantel’, zegt Dottin. ‘Op aarde hebben we de platentektoniek die dat doet, maar op de maan is geen platentektoniek. De ontdekking van een ander soort uitwisselingsmechanisme op de jonge maan zou dus heel interessant zijn.’De andere mogelijkheid is dat de abnormale zwavel een overblijfsel is van de vorming van de maan zelf. De meest gangbare verklaring voor het ontstaan van de maan is dat een object ter grootte van Mars, Theia genaamd, in een vroeg stadium met de aarde in botsing kwam. Het puin van die botsing klonterde uiteindelijk samen en vormde de maan. Het is mogelijk dat de zwavelsamenstelling van Theia sterk verschilde van die van de aarde en dat die verschillen zijn vastgelegd in de maanmantel. Uit het nieuwe nieuwe onderzoek wordt niet duidelijk welke van deze verklaringen de juiste is. Dottin hoopt dat nader onderzoek van zwavelisotopen op Mars en andere hemellichamen in ons zonnestelsel wetenschappers op een dag zal helpen het antwoord te vinden. (EE)
Meer informatie:
→ With new analysis, Apollo samples brought to Earth in 1972 reveal exotic sulfur hidden in Moon’s mantle
Voor het eerst zijn elektrische ontladingen, veroorzaakt door stofhozen en stofstormen, op Mars waargenomen. De signalen werden opgepikt door de SuperCam-microfoon op de Marsrover Perseverance en geanalyseerd door een team van wetenschappers van het Franse Nationale Centrum voor Wetenschappelijk Onderzoek (CNRS), de Universiteit van Toulouse en de Sterrenwacht van Parijs, die deel uitmaken van een internationaal onderzoeksteam (Nature, 26 november). In de atmosfeer van Mars kunnen elektrische ontladingen sterk oxiderende verbindingen produceren die destructief kunnen zijn voor organische moleculen op het planeetoppervlak, en voor veel atmosferische verbindingen. Daarom heeft de ontdekking directe gevolgen voor de chemische eigenschappen van de Marsatmosfeer, en het klimaat en de leefbaarheid van de rode planeet. De ontdekking zou ook de verrassend snelle afbraak van methaan in de atmosfeer van Mars – waarover al jaren discussie bestaat – kunnen verklaren. De heersende winden op Mars veroorzaken voortdurend wervelingen van fijne stofdeeltjes. In het hart van twee van zulke stofhozen registreerde de microfoon van het SuperCam-instrument bij toeval enkele bijzonder sterke signalen. De analyses van het Franse team hebben aangetoond dat het ging om elektromagnetische en akoestische signalen van elektrische ontladingen die vergelijkbaar zijn met de kleine statische schokjes die je op aarde kunt ervaren wanneer je bij droog weer een metalen deurklink aanraakt. Dit verschijnsel ontstaat door de wrijving tussen minuscule stofdeeltjes, die elektronen invangen en hun lading vervolgens afgeven in de vorm van enkele centimeters langer elektrische bogen die vergezeld gaan met hoorbare schokgolven. Op aarde zijn zulke elektrisch geladen stofdeeltjes een bekend verschijnsel, hoewel ze maar zelden daadwerkelijk een ontlading veroorzaken. Op Mars kan dit verschijnsel veel makkelijker optreden, omdat in de ijle atmosfeer van de planeet de hoeveelheid lading die nodig is om vonken te vormen veel geringer is dan op aarde. (EE)
Meer informatie:
→ Electric discharges detected on Mars for the first time
NASA’s Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) heeft nieuwe vragen opgeworpen over een mysterieus verschijnsel dat begraven ligt onder kilometers dik ijs op de zuidpool van de rode planeet. In een recent onderzoek concluderen Amerikaanse wetenschappers, op basis van gegevens die zijn verkregen met behulp van een innovatieve radartechniek, dat een vermeend ondergronds meer op Mars waarschijnlijk uit een laag van rotsen en stof bestaat (Geophysical Research Letters, 17 november). De nieuwe waarnemingen zijn gedaan tijdens een speciale manoevre waarbij de MRO 120 graden werd gedraaid. Op die manier kon het signaal van het Shallow Radar-instrument (SHARAD) van de Mars-orbiter worden versterkt, waardoor het dieper de bodem kon binnendringen en een duidelijker beeld gaf van de ondergrond. De manoevre werd op 26 mei jl. toegepast op een ongeveer twintig kilometer groot gebied op Mars, dat bedolven ligt onder een bijna anderhalve kilometer dikke laag waterijs. Wanneer een radarsignaal wordt weerkaatst door ondergrondse lagen, hangt de sterkte van de weerkaatsing af van de samenstelling van de ondergrond. De meeste materialen laten het signaal door of absorberen het, waardoor het teruggekaatste signaal zwak is. Maar vloeibaar water is een bijzonder geval: het vormt een sterk reflecterend oppervlak en kaatst een heel sterk signaal terug. Dat was het soort signaal dat in 2018 in dit gebied is waargenomen door een team dat gebruikmaakte van het Mars Advanced Radar for Subsurface and Ionospheric Sounding-instrument (MARSIS) aan boord van de Europese Mars Express-orbiter. Om te verklaren hoe zo’n grote hoeveelheid water vloeibaar kon blijven, kwamen wetenschappers destijds met de hypothese dat het om een zoutmeer zou kunnen gaan, omdat een hoog zoutgehalte het vriespunt van water verlaagt. ‘De meerhypothese heeft tot veel creatief onderzoek geleid, en dat is precies wat spannende wetenschappelijke ontdekkingen zouden moeten doen’, zegt Gareth Morgan van het Planetary Science Institute in Tucson, Arizona (VS). ‘Onze nieuwe gegevens zullen het debat niet beslechten, maar laten zich niet gemakkelijk verenigen met het idee van vloeibaar water’.De ijskap op de zuidpool van Mars ligt bovenop een terrein met veel kraters, en de meeste radarbeelden van het met ijs bedolven gebied laten veel pieken en dalen zien. Morgan en zijn collega Than Putzig denken nu dat het mogelijk is dat het heldere signaal dat MARSIS hier destijds heeft gedetecteerd, gewoon een uitzonderlijk vlak gebied is, bijvoorbeeld een oude gestolde lavastroom. ‘We observeren dit gebied al bijna twintig jaar met SHARAD zonder iets te zien op die diepten’, aldus Putzig. ‘Maar toen MRO eenmaal zijn rolmaneuvre precies boven dit gebied had gemaakt, konden we veel dieper kijken. In plaats van het heldere signaal dat MARSIS ontving, detecteerde SHARAD slechts een zwak signaal, en bij een aangrenzend gebied werd zelfs helemaal geen signaal gedetecteerd, wat suggereert dat er op de plek waar Marsis een sterk signaal zag iets bijzonders aan de hand is.’ (EE)
Meer informatie:
→ NASA Orbiter Shines New Light on Long-Running Martian Mystery
Begin jaren ’30 bestudeerde de Zwitserse astronoom Fritz Zwicky de zogeheten Coma-cluster: een opeenhoping van tienduizend sterrenstelsels die om een gemeenschappelijk zwaartepunt draaien. Daarbij ontdekte hij dat de daarin aanwezige lichtgevende materie veel sneller bewoog dan je op grond van hun gezamenlijke aantrekkingskracht zou mogen verwachten. Zwicky leidde daaruit af dat de cluster naast lichtgevende materie nog een grote hoeveelheid donkere materie zou moeten bevatten. Nu, bijna honderd jaar later, heeft NASA-ruimtetelescoop Fermi mogelijk direct bewijs gevonden voor het bestaan van deze donkere materie (Journal of Cosmology and Astroparticle Physics, 26 november). Sinds haar ontdekking is de donkere materie eigenlijk altijd een raadsel gebleven. Tot nu toe konden astronomen haar alleen indirect waarnemen via de aantrekkingskracht die zij op zichtbare materie uitoefent. Dat donkere materie niet rechtstreeks kan worden waargenomen, komt doordat zij bestaat uit deeltjes die geen interacties aangaan met elektromagnetische krachten, wat inhoudt dat zij geen licht absorbeert, weerkaatst of uitzendt. Er bestaan talloze theorieën over de ware aard van de donkere materie, maar veel onderzoekers denken dat zij bestaat uit zogeheten zwak wisselwerkende zware deeltjes, die in het Engels kortweg WIMP’s worden genoemd. Deze deeltjes zouden zwaarder zijn dan protonen, maar gaan nauwelijks interacties aan met andere materie. Ondanks dit gebrek aan wisselwerking, wordt voorspeld dat wanneer twee WIMP’s met elkaar in botsing komen, de beide deeltjes elkaar zullen vernietigen. En bij dit proces komen andere deeltjes vrij, waaronder fotonen van gammastraling. De speurtocht naar donkere materie richt zich met name op plekken waar zich veel donkere materie heeft verzameld, zoals het centrum van ons Melkwegstelsel. Met behulp van de nieuwste gegevens van de Fermi-ruimtetelescoop, die kosmische gammastraling detecteert, denkt professor Tomonori Totani van de Universiteit van Tokio (Japan) dat hij nu eindelijk de specifieke gammastraling heeft ontdekt die wordt toegeschreven aan botsende donkere materiedeeltjes. ‘We hebben gammastraling gedetecteerd met een fotonenergie van twintig miljard elektronvolt (een extreem grote hoeveelheid energie) die zich uitstekt over een halo-achtige structuur in de richting van het Melkwegcentrum. De kenmerken van deze gammastraling komen sterk overeen met wat wordt verwacht bij zo’n halo van donkere materie’, aldus Totani. Het waargenomen energiespectrum komt overeen met de emissie die wordt voorspeld bij de annihilatie van WIMP’s die ongeveer vijfhonderd keer zoveel massa hebben als een proton. Ook het aantal waargenomen WIMP-annihilaties – afgeleid uit de gemeten intensiteit van de gammastraling – valt binnen de marge van de theoretische voorspellingen. Belangrijk is ook dat de detecties van gammastraling zich niet gemakkelijk laten verklaren met andere, meer gangbare astronomische verschijnselen. Daarom beschouwt Totani deze gegevens als een sterke aanwijzing voor het bestaan van de langgezochte gammastraling afkomstig van donkere materie. ‘Als dit klopt, zou het, voor zover ik weet, de eerste keer zijn dat de mensheid donkere materie ‘ziet’. En dan zou de oorzaak ook nog eens liggen bij een deeltje dat geen deel uitmaakt van het huidige standaardmodel van de deeltjesfysica. Dat zou een belangrijke ontwikkeling zijn in de natuur- en sterrenkunde’, aldus Totani. (EE)
Meer informatie:
→ After nearly 100 years, scientists may have detected dark matter
Met behulp van de Webb-ruimtetelescoop van NASA en de ruimteagentschappen van Canada (CSA) en Europa (ESA) heeft een team van astronomen een superzwaar zwart gat ontdekt in het verre sterrenstelsel CANUCS-LRD-z8.6. Het sterrenstelsel behoort tot de verste die ooit zijn waargenomen en zijn zwarte gat groeit gestaag (Nature Communications, 19 november). CANUCS-LRD-z8.6 maakt deel uit van een unieke klasse van kleine, zwakke sterrenstelsels die ‘little red dots’ (LRD’s) worden genoemd, omdat hun licht als gevolg van hun enorme afstand tot de aarde sterk naar het infrarode deel van het elektromagnetische spectrum is opgeschoven. Het spectrum van CANUCS-LRD-z8.6 vertoont sterk geïoniseerd gas dat onder invloed van energierijke straling is ontstaan. Dit gas draait met hoge snelheid om het centrum van het sterrenstelsel, wat erop wijst dat zich daar een zwart gat verschuilt. Na een grondige analyse van het spectrum, heeft een team onder leiding van Roberta Tripodi van de Universiteit van Ljubljana (Slovenië) vastgesteld dat dit zwarte gat enorm veel massa heeft. ‘Deze ontdekking is werkelijk opmerkelijk. We hebben een sterrenstelsel waargenomen dat minder dan 600 miljoen jaar na de oerknal is ontstaan, en dat een superzwaar zwart gat herbergt dat ook nog eens snel groeit – veel sneller dan we zouden verwachten in een sterrenstelsel in zo’n vroeg stadium’, zegt Tripodi. Het is bekend dat er een relatie bestaat tussen de massa van een zwart gat en die van het sterrenstelsel waar het deel van uitmaakt. In de meeste gevallen groeit zo’n superzwaar zwart gat mee met het sterrenstelsel, maar CANUCS-LRD-z8.6 is een uitzondering hierop: hoewel het sterrenstelsel tot de allerzwaarste behoort die in deze vroege periode van het heelal zijn waargenomen, is het zwarte gat zwaarder dan verwacht. Het onderzoeksteam suggereert dat zwarte gaten zich mogelijk al vroeg in de geschiedenis van het heelal hebben gevormd en onmiddellijk in een ongekend hoog tempo zijn gaan groeien, waardoor ze hun moederstelsels voorbijstreefden. Dit zou dan kunnen verklaren waarom het zwarte gat van CANUCS-LRD-z8.6 ongewoon groot is in vergelijking met zijn moederstelsel. Maar de nieuwe Webb-gegevens roepen in feite meer vragen op dan dat ze antwoorden gegeven, en daarom maken Tripodi en haar team al plannen voor vervolgwaarnemingen met de Webb-ruimtetelescoop en de ALMA-radiointerferometer, die in het noorden van Chili staat opgesteld. (EE)
Meer informatie:
→ Webb spots greedy supermassive black hole in early Universe
