Doorzoek juli 2010

Een stukje Venus op aarde

Onderzoekers zijn in staat om iets te leren over de atmosferen en oppervlakten van planeten door hun spectra – het licht dat ze reflecteren of absorberen in verschillende golflengten – te bestuderen. Wanneer men onderzoek doet naar de spectra van Venus, de warmste planeet in het zonnestelsel, is er echter een probleem. De hoge temperaturen en verschillende luchtdrukken hebben invloed op de gegevens en vormen zodoende een storende factor.

De aarde en Venus worden vaak broer en zus genoemd. De manier waarop de tweede planeet vanaf de zon zich ontwikkeld heeft is in vergelijking met onze planeet echter geheel anders. Het oppervlak van de wereld is zeer warm, met temperaturen die 480 graden Celsius kunnen bereiken, en de druk aan het Venusiaanse oppervlak is negentig keer zo hoog als op onze planeet. Deze extreme omstandigheden zorgen voor grote moeilijkheden voor onderzoekers die proberen de mysteries van de lagere atmosfeer en het oppervlak van de schroeiend hete wereld te ontrafelen.

Waarnemingen aan het oppervlak en de atmosfeer, in het bijzonder in infrarode golflengten, stellen ons in staat om de diepste regionen van de dampkring en het oppervlak van Venus te doorgronden. Op aarde begrijpen we de spectrale absorptielijnen in de atmosfeer, hetgeen betekent dat hun effecten in kaart gebracht kunnen worden. De extreme omstandigheden op Venus maken de observaties echter veel complexer. Men weet niet precies hoe de spectra aangepast moeten worden, waardoor het onmogelijk is om de gegevens goed te interpreteren.

In een laboratorium in Berlijn zijn onderzoeker Joern Helbert en zijn collega’s nu aan het proberen om een beter inzicht in de omstandigheden op onze buurplaneet te krijgen door rots- en stofmonsters tot 500 graden Celsius te verhitten. Wanneer de temperatuur stijgt, beginnen de monsters te gloeien – eerst in infrarood en vervolgens in zichtbaar licht. Aangezien de relatieve sterkte van deze gloed op verschillende golflengten bij ieder materiaal anders is, kan het gebruikt worden om rotsen op het oppervlak van de planeet te identificeren.

Met behulp van deze experimenten hoopt het team van Helbert een beter beeld te krijgen van de mineralogie en historie van Venus’ oppervlak.

Asteroïde vormt mogelijk gevaar voor de aarde in 2182

Onderzoek heeft uitgewezen dat er een kans van één op duizend bestaat dat de potentieel gevaarlijke asteroïde 1999 RQ36 ooit in botsing zal komen met de aarde. Meer dan de helft van deze kans duidt op een inslag in het 2182, zo blijkt uit een studie waarin Spaanse, Italiaanse en Amerikaanse onderzoekers betrokken zijn geweest. De totale kans op een impact van het 560 meter grote ruimterots is 0,00092, terwijl de helft van deze kans – 0,00054 om precies te zijn – in verband staat met 2182.

Artistieke impressie van asteroïde die de aarde passeertDe onderzoekers hebben de potentiële inslagen voor deze asteroïde tot 2200 aan de hand van wiskundige modellen weten te bepalen. De baan van het in 1999 ontdekte hemellichaam werd eerder aan de hand van 290 optische observaties en dertien radarobservaties in kaart gebracht.

Er bestaat echter nog enige onderzekerheid door de invloed van het zogeheten Yarkovsky-effect. Dit effect, dat vernoemd is naar de Russische ingenieur Yarkovsky, beschrijft hoe een asteroïde stuwkracht verkrijgt van thermale straling dat het uitstoot vanaf de nachtkant. Over enkele honderden jaren gezien kan dit effect een wezenlijke invloed hebben op de baan van het object.

De inslag van een ruimterots van deze grootte zou een behoorlijke catastrofe kunnen veroorzaken in de omgeving van de plek van inslag. Volgens onderzoekster María Eugenia Sansaturio van de Universiteit van Valladolid in Spanje kan een realistische procedure waarbij 1999 RQ36 gedeflecteerd wordt en de baan van de asteroïde verstoord wordt alleen in 2080 en, nog beter, vóór 2060 uitgevoerd worden. Na 2080 zou het volgens haar te moeilijk zijn om het object te deflecteren. “Indien de asteroïde na 2080 ontdekt zou zijn, zou de deflectie een technologie vereisen die op dit moment niet onze beschikking is.”

Media en wetenschap, geen goede combinatie

Afgelopen maand maakte het team van onderzoekers dat zich bezighoudt met de missie van de ruimtetelescoop Kepler, die sinds maart op zoek is naar aardachtige planeten elders in het heelal bekend dat het vaartuig meer dan 750 kandidaat-exoplaneten had gevonden en dat de grootte van 706 van deze kandidaten mogelijk tussen die van de aarde en gasreus Jupiter ligt. De meerderheid hiervan zou een straal hebben die minder dan de helft van die van de grootste planeet van ons zonnestelsel is.

Het nieuws ging echter aan de neus van de media voorbij. In plaats daarvan richtte de media zich op het feit dat de onderzoekers goedkeuring van de ruimtevaartorganisatie NASA kregen om de helft van hun gegevens gedurende zes extra maanden achter te houden en te verifiëren, waarna de vondsten bevestigd zouden kunnen worden. Aangezien het bij het agentschap gebruikelijk is om de gegevens van door het publiek betaalde instrumenten eens per jaar te publiceren, werd besloten om een deel van de resultaten pas dit jaar te publiceren.

Naar aanleiding van een toespraak van Dimitar Sasselov, lid van het Kepler-team, op TED.com realiseerden de media zich plotseling dat de ruimtetelescoop een heleboel potentiële planeten ter grootte van de aarde had gevonden. Hoewel Sasselov de woorden ‘potentieel’ en ‘kandidaten’ gebruikte en zei “dat met aardachtig bedoeld wordt dat de straal kleiner is dan twee maal de radius van onze planeet”, maakten de media al gauw bekend dat NASA rotsachtige planeten met land en water gevonden had.

Niets is echter minder waar. Het enige wat de onderzoekers in juni zeiden, is dat ze verwachtten dat de helft van de 750 kandidaat-planeten daadwerkelijk zou blijken te bestaan en dat een behoorlijk aantal hiervan ongeveer even groot zou kunnen zijn als de aarde. In zijn toespraak liet Sasselov naar aanleiding van deze uitspraak een grafiek (zie linksboven) zien met de hoeveelheid potentiële planeten die Kepler had gevonden en de planeten die gedetecteerd werden door andere telescopen en tijdens andere missies.

Terwijl Daily Mail rept over de ontdekking van 140 aardachtige planeten, blijkt die uitspraak niet gebaseerd te zijn op feiten. De krant blijkt de door Sasselov gebruikte grafiek een beetje verkeerd geïnterpreteerd te hebben; er zijn tot op de dag van vandaag wel degelijk 140 potentiële planeten ter grootte van de aarde ontdekt, maar planeten met land en water zijn het absoluut niet.

Ja, aardachtige planeten spreken tot de verbeelding, maar het zal nog een hele tijd duren voordat we daadwerkelijk een tweede aarde vinden. Op dit moment is men alleen in staat om planeten te detecteren die zich relatief dicht bij hun moederster bevinden, wat betekent dat ze naar alle waarschijnlijkheid niet bewoonbaar zijn.

Fox News, Daily Mail en Bild kunnen zich dus maar beter op andere zaken gaan richten. Want “meer dan honderd aardes” zijn er absoluut niet ontdekt.

Rood, maar niet dood

Op een nieuwe opname die gemaakt is door de ruimtetelescoop Hubble is het sterrenstelsel NGC 1533 in het sterrenbeeld Goudvis (Dorado) te zien. Het in beeld gebrachte object is ongeveer 62 miljoen lichtjaar van ons verwijderd en is een lensvormig stelsel. Dat betekent dat het eigenschappen van zowel een spiraalstelsel als een elliptisch stelsel vertoont.

Net als een elliptisch stelsel bestaat NGC 1533 grotendeels uit oudere en rode sterren, welke verantwoordelijk zijn voor de aanwezigheid van de zachte gloed die zichtbaar is op de opname. De zwakke spiraalstructuur die moeilijk te onderscheiden is, wordt veroorzaakt door broedplaatsen van sterren en enkele jonge blauwe sterren. Astronomen kunnen onderzoek verrichten aan de vorming van sterren in dit type sterrenstelsel door het licht van de sterren te onttrekken van de rest, waardoor details van de subtiele spiraalstructuur beter naar voren gehaald worden. Dergelijke details zijn in minder bewerkte afbeeldingen als deze nauwelijks zichtbaar.

John Herschel, zoon van William Herschel, de ontdekker van gasplaneet Uranus, stuitte in 1834 op NGC 1533 tijdens observaties aan de zuidelijke hemel vanuit Kaap de Goede Hoop.

Klik hier voor een grotere versie (1.2 MB) van de bovenstaande afbeelding.

Ook Neptunus werd getroffen door een komeetinslag

In 1994 kwam de komeet Shoemaker-Levy 9 in botsing met planeet Jupiter. De gebeurtenis, die leidde tot het ontstaan van grote zwarte vlekken die langdurig in de atmosfeer van de gasreus aanwezig bleven, werd vastgelegd door drie ruimtesondes: Voyager 2, Galileo en Ulysses. De gegevens die toentertijd verzameld werden, komen vandaag de dag van pas bij de zoektocht naar andere komeetinslagen in het zonnestelsel in het verleden. Zo werd in februari van dit jaar bewijs gevonden voor een inslag op ringenplaneet Saturnus, die 230 jaar geleden plaats zou hebben gevonden.

Bij dergelijke inslagen laten deze ‘vuile sneeuwballen’ sporen van water, koolstofdioxide, koolstofmonoxide, waterstofcyanide en koolstofdisulfide achter in de atmosfeer van de gasplaneten. Deze moleculen kunnen gedetecteerd worden in de straling die de planeten uitstoten naar de ruimte. Met een detector van de ruimtetelescoop Herschel hebben onderzoekers nu ook in de straling van de blauwe planeet Neptunus gezocht naar aanwijzingen van een impact.

De atmosfeer van de planeet in kwestie bestaat grotendeels uit waterstof en helium en bevat daarnaast sporen van water, koolstofdioxide en koolstofmonoxide. De onderzoekers ontdekten echter een ongewone verspreiding van koolstofmonoxide in de stratosfeer, de bovenste laag van de atmosfeer, en stuiten op een hogere concentratie dan in de laag daaronder, de troposfeer. Normaal gesproken zouden de concentraties koolstofmonoxide in de troposfeer en stratosfeer even groot moeten zijn of geleidelijk af moeten nemen op grotere hoogte.

De theorie dat dit verschil veroorzaakt wordt door de aanwezigheid van een constante stroom van kleine stofdeeltjes die zorgen voor de productie koolstofmonoxide in Neptunus’ atmosfeer blijkt niet op te gaan. Aan de hand van de observaties die uitgevoerd zijn met Herschel heeft het team van onderzoekers van het Max Planck-instituut namelijk weten te concluderen dat een externe factor, naar alle waarschijnlijkheid een komeet, verantwoordelijk moet zijn voor het verschil. Bij een dergelijke inslag valt de komeet uiteen en wordt de vrijgekomen koolstofmonoxide door de jaren heen verspreid door de stratosfeer.

De komeet zou ruim twee eeuwen geleden ingeslagen zijn op de achtste planeet van het zonnestelsel.

Omega Centauri en Saturnus

Een bolvormige sterrenhoop en een planeet. Het verband? Dat zit in het feit dat beide objecten te zien zijn op een bijzondere opname, afkomstig van de ruimtesonde Cassini. Op 29 maart jongstleden richtte het vaartuig zijn camera op Saturnus’ F-ring en ving daarbij toevalligerwijs een glimp op van Omega Centauri, een cluster van sterren dat te vinden is in het sterrenbeeld Centaur (Centaurus) en derhalve alleen vanaf het zuidelijk halfrond zichtbaar aan de hemel is.

Het tweetal werd gefotografeerd op het moment dat Cassini zich op ongeveer 1,2 miljoen kilometer van de ringenplaneet bevond. Het vaartuig wist uiteindelijk dertien beelden te verzamelen waarop het cluster en de planeet zichtbaar zijn. De dertien opnamen, waarvan één hieronder te zien is, zijn na ontvangst op aarde gecombineerd tot een video die hier te bekijken is.

Omega Centauri, dat circa 15.800 lichtjaar van ons verwijderd is, is waarschijnlijk het overblijfsel van een voormalig satellietstelsel dat in een ver verleden met ons melkwegstelsel fuseerde. Het grootste deel van het stelsel zou daarbij uit elkaar zijn ‘gescheurd’ en bleef alleen de dichte, door zwaartekracht bijeengehouden kern intact in de vorm van een cluster. Deze kern zou enkele miljoenen sterren bevatten en zó dicht zijn, dat de meeste sterren slechts één tiende van een lichtjaar van elkaar verwijderd zijn. Ter vergelijking: de meest nabijgelegen buur van de zon in de naam van Proxima Centauri bevindt zich op 4,2 lichtjaar van onze planeet.

Instorting deel aardse dampkring stelt onderzoekers voor raadsel

Er is een bijzondere gebeurtenis gaande in de atmosfeer van onze planeet. Hoog boven het oppervlak van de aarde, waar de dampkring overloopt in de ruimte, is een ijle laag van gas genaamd de thermosfeer kortgeleden ingestort. Het verschijnsel had plaats tijdens het diepe zonneminimum van tussen 2008 en 2009 – een feit dat niet als een al te grote verrassing aankomt bij onderzoekers. Wanneer de zonneactiviteit laag is, koelt de thermosfeer namelijk af, hetgeen tot gevolg heeft dat deze laag van de atmosfeer inkrimpt. In dit geval was de omvang van de instorting echter twee tot drie keer zo groot dan lage zonneactiviteit zou kunnen verklaren.

De thermosfeer bevindt zich op negentig tot meer dan zeshonderd kilometer boven het aardoppervlak. Het is een gebied waar voornamelijk meteoren, aurora’s en satellieten voorkomen. Het is tevens de plek waar straling afkomstig van de zon voor het eerst contact maakt met onze planeet. De thermosfeer onderschept extreem ultraviolette straling van de grond voordat het de grond kan bereiken. Op het moment dat de zonneactiviteit hoog is, wordt de laag verwarmd door deze straling, waardoor de thermosfeer als een marshmallow boven een kampvuur op begint te zwellen. Het tegenovergestelde gebeurt wanneer de zonneactiviteit laag is.

In de afgelopen jaren is onze ster zelden actief geweest. In 2008 en 2009 belandde de zon in een ongekend diep minimum. Zonnevlekken waren schaars, zonnevlammen bestonden bijna niet en de hoeveelheid extreem ultraviolette straling die de aarde bereikte was zeer klein. Onderzoekers vestigden hun aandacht onmiddellijk op de thermosfeer om te zien wat voor invloed dit zou hebben op dit deel van de atmosfeer.

Bij het bepalen van wat er zich afspeelt in het bovenste deel van de dampkring maakt men gebruik van een speciale techniek. Omdat satellieten een aerodynamische wrijving voelen tijdens hun reis door de thermosfeer is het mogelijk om de omstandigheden in dit deel van de atmosfeer te bepalen met behulp van de ondervonden vertraging. Door deze vertraging bij vijfduizend verschillende satellieten tussen 1967 en 2010 in kaart te brengen, wist men de dichtheid, temperatuur en druk in de thermosfeer in de afgelopen decennia te bepalen. De gegevens lieten zien dat de thermosferische instorting niet alleen groter van was iedere vorige instorting, maar ook groter was dan de zonneactiviteit zou kunnen verklaren.

Een mogelijke verklaring is koolstofdioxide. Wanneer koolstiofdioxide in de thermosfeer belandt, wordt een groot deel van de warmte afgescheiden door infrarode straling en zorgt het gas dus voor een verkoeling. Het is algemeen bekend dat de hoeveelheid koolstofdioxide in de aardatmosfeer groter is geworden. Meer van dit gas in de thermosfeer zou de verkoelende werking van het zonneminimum versterkt kunnen worden.

De aanwezigheid van een grotere hoeveelheid koolstofdioxide in de dampkring lijkt de instorting van de thermosfeer echter ook niet volledig te kunnen verklaren. Een lage hoeveelheid extreem ultraviolette straling van de zon wordt voor ongeveer dertig procent van de instorting verantwoordelijk gehouden, terwijl dat percentage bij de extra koolstofdioxide slechts tien procent bedraagt. Dat betekent dat de resterende zestig procent door één of meerdere andere factoren veroorzaakt wordt. Welke? Daar hoopt men spoedig achter te komen.

Krachtige explosie in de kosmos breekt alle records

Een hevige kosmische explosie heeft de grootste uitbarsting van röntgenstraling ontketend die tot op de dag van vandaag in de verre ruimte is gedetecteerd, een signaal dat zo helder was, dat het een ruimtetelescoop tijdelijk verblindde. De onvoorstelbaar krachtige ontploffing, een gamma-uitbarsting welteverstaan, werd ontdekt door NASA’s observatorium Swift. Dergelijke explosies zijn in feite smalle stralen van intense straling die uit worden gestoten op het moment dat sterren als supernova exploderen. Naast gammastraling, komen er bij zo’n uitbarsting ook röntgenstraling en andere vormen van straling, waaronder zichtbaar licht, vrij.

De grote hoeveelheid röntgenstraling, waarvan de golflengten korter zijn dan die van zichtbaar licht, overweldigde de detector van de satelliet in een kort tijdsbestek op het moment dat het licht het observatorium bereikte op 21 juni jongstleden. De uitbarsting was zo krachtig, dat het de software waarmee de door Swift verzamelde gegevens geanalyseerd worden tijdelijk uitschakelde. De hoeveelheid fotonen dat in botsing kwam met het observatorium was van een dusdanige grootte, dat de software ze niet één voor één kon tellen. Het licht kwam maar liefst vijf miljard jaar geleden vrij.

De satelliet werd na een niet al te lange tijd weer ingeschakeld, waarna men alsnog in staat was om de gegevens die tijdens het ‘bombardement’ aan straling verzameld waren op te vangen. De metingen van het observatorium lieten zien dat de uitbarsting ongeveer 143.300 röntgenfotonen per seconde uitstootte in de korte periode waarin de helderheid het hoogst was. Dat is meer dan honderdveertig keer zo helder als de helderste continue bron van röntgenstraling aan de hemel – een neutronenster die iedere seconde tienduizend röntgenfotonen uitstoot.