Universum – Pagina 4

Dragonfly 44 heeft de massa van de melkweg, maar geeft even weinig licht als een dwergstelsel.

Sterrenstelsel bestaat vrijwel geheel uit donkere materie

2 reacties / Universum, Wetenschap / Door Germen Roding / 27 augustus 2016 27 augustus 2016

Het sterrenstelsel Dragonfly 44, op 350 miljoen lichtjaar afstand, bestaat voor 99,94% uit donkere materie. Het is voor het eerst dat een dergelijk sterrenstelsel dat ongeveer zo groot is als onze Melkweg is ontdekt. Wat betekent dit?

Donkere materie
Donkere materie maakt ongeveer vijf zesde van alle materie in het heelal uit. Donkere materie is op dit moment voor ons alleen waar te nemen door de zwaartekrachtseffecten op zichtbare materie. De meeste sterrenstelsels bestaan voor het grootste deel uit donkere materie. Ons sterrenstelsel, de Melkweg, bijvoorbeeld voor meer dan negentig procent. Deze donkere materie bevindt zich in een halo, die ruwweg samenvalt met de halo van bolvormige sterrenstelsels. Er zijn ook enkele dwergstelsels bekend die vrijwel geheel uit donkere materie bestaan. Dit is echter de eerste keer dat een reuzenstelsel is ontdekt dat bijna geheel uit donkere materie bestaat.

Op dit moment zijn astronomen en deeltjesfysici er niet in geslaagd om donkere materie direct waar te nemen. Er zijn slechts enkele spookachtige aanwijzingen, zoals uitbarstingen van rÃ¶ntgenstraling en minieme seizoensvariaties in deeltjesdetectors. Ook deze aanwijzingen zijn recent in twijfel getrokken. Eigenlijk is de enige harde aanwijzing waarover we beschikken, de waargenomen zwaartekrachtgolven na de samensmelting van een dubbelstelsel zwarte gaten die eigenlijk niet kunnen bestaan.

Raadselachtig
Er zijn extreme ‘outlyers’ bekend, dwergstelsels die vrijwel geheel uit donkere materie bestaan. Dit kan verklaard worden. Het is echter hopeloos ingewikkeld om dit te verklaren bij een groot stelsel. Dit wordt namelijk voortdurend getroffen door kleinere stelsels, met een meer normale verhouding tussen donkere materie en baryonische (‘normale’) materie. Iets moet er dus voorzorgen, dat er voortdurend ‘normale’ materie in donkere materie verandert.

Kardashev III?
Er is geen logisch astrofysisch proces te verzinnen dat de Grote Verdwijntruc uit kan halen. Dat geven de auteurs in hun artikel ook aan.

Er is wel een andere logische verklaring. Een verklaring die een astronoom niet snel zal durven te opperen, is dat aliens verantwoordelijk zijn voor dit verschijnsel.
Sterren zijn namelijk nogal verspillend. Er worden enorme hoeveelheden energie de wereldruimte ingestraald waar niets mee gebeurt. Een ster is in feite zoiets als een gasfakkel, of een brandende steenkoollaag. Als je behoefte hebt aan een efficiënte energiebron, is de meest logische keus een zwart gat. Als je materie in een zwart gat gooit en alle vrijkomende potentiële zwaartekrachtsenergie aftapt, is in theorie tot 40% rendement te halen. 40% van de massa verandert in pure energie, waarmee weer nuttige arbeid is te verrichten.

Om een indruk te geven van hoeveel energie dat oplevert: het complete energieverbruik van de mensheid in een jaar kan worden opgewekt door 15 ton afval in een zwart gat te kieperen. Kortom: zou een Kardashev-III beschaving een sterrenstelsel overnemen, dan zou een van de eerste agendapunten zijn: die sterren vervangen door een slimmer systeem. Een systeem dat zÃ³ efficiënt is, dat wij er nauwelijks sporen van waarnemen. Behalve de zwaartekracht dan. Iets dat wij zouden waarnemen als donkere materie…

Bron
A High Stellar Velocity Dispersion and ~100 Globular Clusters for the Ultra Diffuse Galaxy Dragonfly 44, Pieter van Dokkum et al., 2016 Sept. 1, Astrophysical Journal Letters

Artist impression van een ijswereld, die om Proxima Centauri draait. - manyworlds.space

‘Bewoonbare’ exoplaneet op 4,2 lichtjaar afstand ontdekt

3 reacties / Universum, Visionaire vragen, Wetenschap / Door Germen Roding / 14 augustus 2016 14 augustus 2016

Het Duitse blad Der Spiegel meldt, dat rond de nabije dwergster Proxima Centauri zich een aardachtige planeet in de bewoonbare zone bevindt. Wat betekent dit, en wat zijn de gevolgen?

Aardachtige planeet
Der Spiegel is een Duits kwaliteitsblad, maar geen wetenschappelijke publicatie. Vandaar dat we dit bericht onder voorbehoud publiceren. Uit het artikel van Der Spiegel [1] blijkt, dat volgens hun bron – vermoedelijk een astronoom die bij ESO werkt – de ESO een planeet heeft waargenomen met ongeveer de massa van de aarde, die zich in een omloopbaan rond Proxima Centauri zou bevinden. Dit zou uitermate groot nieuws zijn.

Alpha Centauri A en B vormen een dubbelster (met beide sterren iets groter en heter dan de zon), waaromheen de rode dwergster Proxima Centauri draait. Dit is de dichtstbijzijnde ster die we kennen. Alpha Centauri A en B kunnen we wel, maar de zeer lichtzwakke Proxima Centauri niet met het blote oog zien.

Jupiterachtige planeet
Al eerder is om Proxima Centauri een planeet ontdekt. Het ging in dit geval om een Jupiter-achtige planeet op ongeveer 0,7 AE (100 miljoen km van de dwergster, ruwweg de afstand zon-Venus). Omdat Proxima Centauri veel lichtzwakker is dan de zon, is dat ver buiten de Goldilock-zone waar vloeibaar water kan bestaan. Volgens de anonieme bron zou er nu een tweede planeet zijn ontdekt op 0,08 AE. Dat is op 12 miljoen km afstand, vier keer zo dicht als Mercurius bij de zon staat. En, heel belangrijk, binnen de Goldilockzone. Dat betekent, dat zich op de planeet vloeibaar water kan vormen, en daarmee leven mogelijk is.

Kunnen we deze planeet bereiken?
Op dit moment is dat onpraktisch: deze ster is plm 466 000 maal verder van de aarde verwijderd dan de zon. Met de huidige stand van de rakettechniek zou een reis duizenden jaren duren. Met een afstand van 4,2 lichtjaar bevindt deze exoplaneet zich binnen bereik van technologie zoals we die in deze eeuw zullen ontwikkelen. Pas als we geen reactiemassa meer mee hoeven te nemen in raketten (zoals de EM Drive belooft, en ook met laservoortstuwing of lichtzeilen mogelijk is), zal het mogelijk zijn de reisduur te verkorten tot minder dan een mensenleven. De gevolgen zouden groot zijn. De mensheid heeft zich dan uitgebreid tot buiten ons zonnestelsel. We zouden dan een galactische soort worden.

Bron:
1. MÃ¶gliche zweite Erde in unserer Nachbarschaft entdeckt, Der Spiegel, 2016

Via:
allesoversterrenkunde.nl

Een mogelijke, maar weinig bevredigende verklaring voor de periodieke bedekkingen: een kometenwolk. Bron: NASA

Gedrag van mysterieuze Tabby’s Ster KIC 8452852 nu nog raadselachtiger

9 reacties / Universum, Visionair leven, Visionaire vragen / Door Germen Roding / 10 augustus 2016 12 augustus 2016

Tabby’s Ster, formeel de F-klasse ster KIC 8462852, iets groter en heter dan de zon dus, verzwakt periodiek meer dan twintig procent. De lichtsterkte van de sterk is in een eeuw met een vijfde afgenomen.
Een sterschijf, ook van een kleinere ster, zoals Tabby’s Ster, is enorm. Denk aan een doorsnede van anderhalf miljoen kilometer. Datgene wat de verduisteringen veroorzaakt, moet dus kosmische afmetingen hebben, groter dan zelfs een planeet als Jupiter. Is dit een buitenaardse Kardashev-II beschaving?

https://youtu.be/Vm7ntv_AtsM

KIC 8462852

Astronomen verslinden science fiction, maar in hun dagelijkse werk gruwen ze van buitenaardse beschavingen als verklaring voor niet-begrepen astronomische fenomenen. Inderdaad zijn we er tot nu toe in geslaagd om alle fenomenen min of meer met behulp van klassieke astronomische theorieën te verklaren. Het is goed mogelijk dat ook Tabby’s Ster uiteindelijk een bizar natuurverschijnsel is. Denk bijvoorbeeld aan een puinring, zoals deze om Saturnus heen draait. Deze zou de bedekking kunnen verklaren, ware het niet dat het bedekkingspatroon niet overeenkomt met een van deze theorieën.

Hier op Visionair hebben we wat minder moeite met gedurfde theorieën, zolang deze maar niet in tegenspraak zijn met de feiten. Is Tabby’s Ster op weg om een volledig gesloten, en dus onzichtbare, Dysonsfeer te worden? En kunnen vergelijkbare voltooide buitenaardse Dysonsferen een deel van de donkere materie verklaren?

Kunnen we dan toch op weg naar de sterren? Bron: Breakthrough Projects

Hawking: op reis naar dichtstbijzijnde ster met minisondes

9 reacties / Ideeën, Mensheid, Techniek, Universum, Visionaire projecten, Wetenschap, Zonnestelsel / Door Germen Roding / 20 april 2016 20 april 2016

Zelfs licht doet er meer dan vier jaar over om vanaf ons zonnestelsel, het dichtstbijzijnde planetenstelsel te bereiken. Er is letterlijke een astronomische hoeveelheid brandstof nodig om de lichtsnelheid te benaderen. Toch is er een uitweg. Wat als het ruimteschip zo groot als een postzegel is en het schip niet wordt voortgestuwd met brandstof, maar door middel van lasers, die zich in een baan rond de zon bevinden?

De aan een rolstoel gekluisterde natuurkundige Stephen Hawking en de Russische miljardair Yuri Milner denken dat dit mogelijk is. De natuurkunde erachter is simpel. Een grote hoeveelheid lasers concentreert hun licht op het lichtzeil van een scheepje van enkele grammen. Het lichtzeil is ongeveer drie meter in doorsnede, waardoor het veel licht kan opvangen. Licht heeft weliswaar geen massa, maar wel impuls. Als het laserlicht tegen het lichtzeil weerkaatst, draagt het deze impuls over. De stralingsdruk die hieruit volgt is weliswaar heel klein, maar blijft aanhouden. Het gevolg is dat na maanden of meer aanhoudend voortgestuwd te zijn met lasers, er snelheden van 20 procent van de lichtsnelheid bereikt kunnen worden. Daardoor hoeven de ruimtescheepjes, die zo groot als een postzegel zijn, geen brandstof mee te nemen en is vrijwel alle massa nuttige lading.

De ruimtescheepjes worden voorzien van camera’s, chips en GPS, althans: de kosmische variant van GPS.

Astrofysici vermoeden dat Alpha Centauri, een stelsel van drie sterren, wel eens aardachtige planeten kan huisvesten. Dit zou dan de eerste planeet buiten het zonnestelsel zijn, waar de mens heen zou kunnen reizen. Dit moet dan wel met snelheden in de buurt van de lichtsnelheid. Met het snelste conventionele ruimteschip duurt de reis naar Alpha Centauri rond de 30.000 jaar. Vermoedelijk zullen toekomstige sterrenvaarders daarom geen mensen zijn, maar programma’s in een computerbrein, die geen zwaar life support systeem nodig hebben.

Meer informatie
Breakthrough Initiatives: Starshot

Sterrenstelsels zijn niet toevallig verdeeld over het heelal, maar hopen zich op in de randen van kosmische 'zeepbellen'. Bron: Hallym Universiteit, Zuid-Korea

‘Galactische muren’ nog steeds onverklaard

6 reacties / Universum, Wetenschap / Door Germen Roding / 11 april 2016 12 april 2016

In het heelal komen er structuren voor, die zo groot zijn dat ze ons voorstellingsvermogen tarten. Welk proces heeft deze raadselachtige megastructuren gevormd?

Onder deze grootste systemen die in het heelal zijn aangetroffen, bevinden zich zogeheten galactische muren. Deze zijn opgebouwd uit miljoenen sterrenstelsels en letterlijk miljarden lichtjaar groot. De bekendste galactische muur is de Sloan Great Wall, maar er zijn de laatste jaren nog grotere ontdekt.

De galactische muren, die grotendeels uit donkere materie bestaan, omringen bellen van leegte. In feite heeft op de allergrootste schaal het universum veel weg van schuim, waarbij de materie zich op de randen manifesteert. Een mysterieuze invloed, door astrofysici ‘donkere energie’ gedoopt, maakt deze bellen steeds groter en duwt de sterrenstelsels op de randen, zoals de onze, en daarmee het heelal, steeds verder en steeds sneller uiteen.

Deze 'hete Jupiter' staat zo dicht bij de centrale ster, dat de gasreus rood opgloeit.

Video: de tien bizarste planeten in het universum

Laat een reactie achter / Universum, Wetenschap / Door Germen Roding / 9 april 2016 13 april 2016

Of dit echt de tien bizarste planeten denkbaar zijn is onbekend, maar je zal in ieder geval zeker verrassingen tegenkomen – en een ruimer beeld hebben van hoe divers planeten zijn – na het bekijken van deze video.

Om een tipje van de sluier op te lichten: er bestaan planeten die uit gesmolten lava bestaan, planeten zo heet dat het steen regent en planeten zo koud dat zelfs stikstof in ijs verandert. Planeten die voortdurend bliksemschichten uitwisselen met de centrale ster, planeten rondom een flitsende pulsar en planeten die eenzaam door de ruimte zwerven. En oh ja, laten we de steenkoolplaneten niet vergeten…

Video: de laatste ster in het universum

6 reacties / Universum, Wetenschap / Door Germen Roding / 14 maart 2016 15 maart 2016

Welke ster zal het langste blijven schijnen?

Rode dwergen maken niet alleen vier op de vijf sterren uit, ze leven ook nog eens veel langer dan andere soorten sterren. Waar de zon na ongeveer tien miljard jaar opgebrand is, gaat een rode dwerg duizend miljard (een biljoen) jaar mee. Dat is honderd keer zo lang. Toch is ook het leven met een rode dwerg als zon bepaald geen koek en ei. Denk bijvoorbeeld aan heftige zonnevlammen, die in verhouding veel krachtiger zijn dan die op de zon.

Een rode dwerg is veel roder en lichtzwakker dan een ster als de zon.

Zwaartekrachtsgolven bestaan

5 reacties / Analyses, Ideeën, natuurkunde, Techniek, Universum, Wetenschap / Door Germen Roding / 11 februari 2016 11 februari 2016

Een groot moment voor de wetenschap. De laatste grote voorspelling van Einstein, het bestaan van zwaartekrachtsgolven, is nu experimenteel bevestigd door de zwaartekrachtsdetector LIGO.

Wat is een zwaartekrachtsgolf?
Net zoals watergolven als je roert in een stil wateroppervlak, of elektromagnetische golven als je een elektrische lading heen en weer beweegt, ontstaan er volgens de algemene relativiteitstheorie zwaartekrachtsgolven, als er een voorwerp met massa beweegt. Zwaartekrachtsgolven trekken ruimtetijd uit elkaar en/of persen deze samen, als de golf door een stuk ruimte trekt.

De zwaartekracht is de zwakste van de vier elementaire natuurkrachten. Ons lichaam, dat bijeengehouden wordt door de elektromagnetische kracht, kan daarom omhoog springen, tegen het enorme zwaartekrachtsveld van de aarde in. Dat kan, omdat de zwaartekracht van elektronen 10³⁹ maal zwakker is dan de elektromagnetische kracht tussen hen. Omdat positieve en negatieve ladingen elkaar opheffen, maar zwaartekracht alleen maar toeneemt, ligt dat op astronomische schaal totaal anders. Hier is de zwaartekracht veruit de belangrijkste kracht. Het is de zwaartekracht die de aarde en de zon (en het Melkwegstelsel) bij elkaar houdt.

Hoe werkt een zwaartekrachtsdetector?
Het voornaamste effect van een zwaartekrachtsgolf is dat materie beurtelings uit elkaar en in elkaar geduwd wordt. Kortom: afstanden veranderen tijdens een fractie van een seconde. En afstandsveranderingen kan je meten. Zeer nauwkeurig zelfs, met een laserinterferometer. LIGO is in feite een tweetal laserinterferometers, met laserstralen die loodrecht op elkaar staan. Als een trilling wel in de ene arm optreedt en niet in de andere, is het een zwaartekrachtsgolf geweest.

Wat voor object heeft de zwaartekrachtsdetector ontdekt?
De sterkste zwaartekrachtsgolven denkbaar worden opgewekt, als twee extreem zware objecten zeer dicht om elkaar draaien. De zwaarst denkbare objecten zijn zwarte gaten: astronomische objecten die zo zwaar en dicht zijn dat zelfs licht niet meer kan ontsnappen. De ontdekte bron van zwaartekrachtsgolven bestaat uit twee zwarte gaten die om elkaar heen draaien. Deze ontdekking is ook op zich groot astronomisch nieuws. De zwarte gaten in kwestie zijn namelijk met respectievelijk 29 en 36 zonsmassa’s middelzwaar, een type dat tot nu toe nog nooit is waargenomen.

De bron van de zwaartekrachtsgolven was een tweetal zwarte gaten dat op elkaar crashte. -NASA

De waargenomen zwaartekrachtsgolven vormen de doodskreet van deze zwarte gaten. De aarde draait altijd in dezelfde baan om de zon. Dat komt omdat de uitgestraalde zwaartekrachtsenergie van de aarde heel weinig is: het vermogen van een grote gloeilamp. Alleen al de lichtdruk van het zonlicht (die de aarde naar buiten duwt) is groter dan dit. Dat verandert bij heel snel ronddraaiende zware objecten, zoals deze zwarte gaten. Deze tollen duizenden malen per seconde om elkaar heen en stralen daardoor extreem veel zwaartekrachtsenergie uit: vlak voor de ineenstorting zelfs meer dan de straling van alle sterren in het zichtbare heelal.

Wat kan je met zwaartekrachtsgolven?
Op dit moment is de voornaamste toepassing: astronomische waarnemingen. Zoals al bleek uit deze eerste waarneming. Dit bleek meteen de ontdekking van middelgrote zwarte gaten, die tot nu toe nog nooit waargenomen zijn. Alleen kleine zwarte gaten van enkele zonsmassa’s en de reusachtige zwarte gaten van miljoenen zonsmassa’s in het centrum van sterrenstelsels.
Zwaartekrachtsgolven worden niet gehinderd door gas of stof.

Stel, je hebt flink wat yottajoules energie beschikbaar en wat zwarte gaten bij de hand, dan zou je ook zwaartekrachtskogels, zwaartekrachtssolitonen, kunnen maken. Dat is een speciale golf die bij elkaar blijft. Op dit moment het domein van wiskundigen, maar in de verre toekomst praktisch haalbaar. Je zou hiermee zwaartekrachtspulsen kunnen geven. Deze uitspraak is onder voorbehoud: ik heb het boek in kwestie niet gelezen.

Bronnen
New Scientist

Het heelal zoals we dat kennen. Maar klopt de Big Bang hypothese wel?

De geschiedenis van het heelal in minder dan tien minuten

3 reacties / Ideeën, Universum, Wetenschap / Door Germen Roding / 1 januari 2016 2 januari 2016

13,7 miljard jaar geleden begon het heelal, en daarmee de tijd. Uit een punt met bijna oneindige dichtheid sprong het heelal zoals wij dat kennen tevoorschijn.

Belangrijke hoogtepunten zijn: het vormen van de eerste artoomkernen, drie minuten na de Big Bang, het doorzichtig worden van het heelal, rond de 300.000 jaar later, de vorming van de eerste sterren na enkele miljoenen jaren (generatie III, nu allang geëxplodeerd), de vorming van de aarde, tussen de 8 en 9 miljard jaar na de Big Bang en tot slot, het ontstaan van de mens, toen het heelal 13,7 miljard jaar oud was.

Zoals met alle wetenschappelijke bevindingen geldt ook hier: dit is waar, tot er tegenbewijs opduikt. Wel is het voorhanden bewijs uitermate solide en zijn er de laatste tien jaar meer astronomische data verzameld dan in alle jaren ervoor.

Vormen zwarte gaten de poort naar een ander universum? Bron: NASA

Leven we in een zwart gat?

21 reacties / Ideeën, natuurkunde, Universum, Visionaire vragen, Wetenschap / Door Germen Roding / 29 december 2015 29 december 2015

Een zwart gat is een astronomisch object, waarvan voorbij de waarnemingshorizon de zwaartekracht zo sterk is dat zelfs licht niet meer kan ontsnappen. Het is een plaats, waar de natuurwetten zoals we die kennen ophouden te bestaan. Maar wat als we zelf in een zwart gat leven?

Big Bang en singulariteit
Wiskundigen noemen iets een singulariteit, als op dit punt een functie zich ‘raar’, discontinu, gaat gedragen. Bijvoorbeeld omdat er gedeeld wordt door nul. De natuurkunde hangt van wiskunde aan elkaar, waardoor ook natuurkundigen het begrip ‘singulariteit‘ zijn gaan gebruiken voor punten in natuurkundige theorieën waarop oneindigheden optreden. Een bekend voorbeeld is het punt in een zwart gat, waarbinnen zich alle materie ophoopt, dat de singulariteit wordt genoemd. Volgens Einsteins Algemene Relativiteitstheorie is dit een punt met een grootte nul en oneindige dichtheid (al kan je met een ander coÃ¶rdinatenstelsel dit probleempunt ontwijken). Ook het heelal is naar alle waarschijnlijkheid begonnen als een dergelijk punt: de Big Bang. Dit heeft sommige kosmologen geïnspireerd om de vraag te tellen: wat als het heelal zoals wij dat kennen, het binnenste van een zwart gat is?

Zou het heelal in een zwart gat kunnen liggen?
Opmerkelijk genoeg: ja. Hiervoor moet je bedenken dat de waarnemingshorizon van elk zwart gat een diameter heeft, die evenredig is met de massa. Een zwart gat van twee aardmassa’s heeft dus een doorsnede (34 mm) die twee keer zo groot is als die van een zwart gat met die van de aarde (ongeveer 17 mm, de grootte van een twee-eurocentstuk). Een zwart gat met een zonsmassa is ongeveer 6 km in doorsnede. Dat klopt precies: de zon is enkele honderdduizenden keer zwaarder dan de aarde. Uiteraard is de dichtheid van het zonne-zwarte gat veel kleiner dan dat van de aarde. We kunnen doorgaan: als alle massa van de Melkweg, rond de biljoen (1.000.000.000.000) maal die van de zon, in een zwart gat zou worden gepropt, ontstaat een zwart gat groter dan het zonnestelsel. Wordt alle massa van het waarneembare heelal in een zwart gat gestort, dan is de waarnemingshorizon van het zwarte gat zo groot als: inderdaad, de rand van het waarneembare heelal…

Omgekeerde Big Bang
Het idee lijkt absurd. Toch is de structuur van ruimtetijd binnen een zwart gat zo vreemd, dat het heelal een vorm hiervan zou kunnen zijn (al wijkt dit type dan wel sterk af van de bekende Schwarzschild- en Kerr-oplossingen). De tijdpijl zou dan andersom lopen. Ben je eenmaal binnen de waarnemingshorizon, dan word je onherroepelijk de singulariteit ingezogen. Als je tegenstribbelt nog sneller. Net zoals de tijd vertraagt, als je snelheid de lichtsnelheid nadert. Als het zwarte gat zo groot is als het waarneembare heelal, zou het er binnen wel eens uit kunnen zien als in ons heelal. Het Einde der Tijden zou dan optreden aan de waarnemingshorizon. Of, volgens een nieuwe theorie van Stephen Hawking, is deze waarnemingshorizon een poort naar een ander heelal. Dit zou goed nieuws zijn. We kunnen dan als ons heelal ten dode is opgeschreven, ontsnappen, naar een nieuw, jong universum.

Meer informatie
Is the Big Bang a black hole?, Philip Gibbs, 1997
Black holes are a passway to another universe, says Stephen Hawking – The Independent, 2015