Martin was jarig en we werden getracteerd. Proficiat en bedankt. Verder kregen we het bezoek van Rik Vandenkerckhove van de sterrenwacht Altair uit Zoutleeuw. Het was een aangename kennismaking en we spraken over komende contacten tussen onze groepen. Zo, en dit is een voorlopig idee, kunnen we eens met car pooling naar hun vergadering gaan op een vrijdagavond in Zoutleeuw. Verder nieuws hierover volgt later.

21 cm kosmologie (Bart)

Ongeveer 400 duizend jaar na de oerknal werd neutraal waterstof gevormd, en kwam energie vrij die we kennen als kosmische achtergrondstraling. Die straling is gemeten en in kaart gebracht, en vormt tot nu toe de vroegste waarneming van het prille heelal. Vanaf dan, tot ongeveer een miljard jaar later, is er een periode waar we eigenlijk geen waarnemingen van hebben, en ze staat bekend als de dark ages. In die periode moeten de eerste sterren en sterrenstelsels zijn gevormd uit de vrij homogene maar toch licht in dichtheid variërende waterstof, waarmee het heelal was gevuld. Waterstof in de grondtoestand geeft straling af. Dit komt door een klein energieverschil in een H-atoom naargelang of het proton en elektron gelijke dan wel tegengestelde spin hebben. Bij wisselen van hoog naar laag energieniveau komt die straling vrij, met een golflengte van 21 cm. Door de roodverschuiving (Doppler) kunnen wij die oude straling waarnemen aan golflengten van 2 tot 10 meter. Doordat materie die zich verder van ons bevindt zich sneller van ons weg beweegt, is er een eenduidig verband tussen waargenomen golflengte, afstand, tijd die het licht erover heeft gedaan ons te bereiken, en dus ook tijd uitgedrukt in jaren na de oerknal. Die 2 tot 10 meter waarnemingen van de rood verschoven 21 cm straling van waterstof kunnen ons dus voor elk tijdstip in die periode van de dark ages een beeld geven van de verdeling van waterstof in het heelal. De verwachting is dat men gaten zal zien ontstaan waar sterren gevormd worden, omdat op die plaatsen het neutraal waterstof verdwijnt. De eerste sterren zullen bovendien het waterstof dat er nog is stilaan gaan ioniseren, zodat ook daar de 21-cm straling verdwijnt. Er zijn slechts een handvol radiotelescopen die dergelijke lange golflengten kunnen meten. De grootste en meest gevoelige is de Low Frequency Array (LOFAR) in Nederland, die sinds vorig jaar operationeel is. Een nog groter instrument wordt gepland in Australië, de Square Kilometre Array (SKA), maar daarop is het wachten tot 2020. In elk geval is te verwachten dat in de komende jaren meer
duidelijkheid zal komen over de periode waarin de eerste sterren en sterrenstelsels zijn ontstaan, hopelijk met aantrekkelijke en sensationele waarnemingen met deze nieuwe generatie van radiotelescopen.

Bronnen, en meer informatie:
New Scientist, “The missing reel”, Loeb and Pritchard, 27-10-2012
Pritchard and Loeb, “21-cm cosmology in the 21st century”, Jan. 2012,
http://arxiv.org/pdf/1109.6012.pdf
http://www.lofar.org
http://www.skatelescope.org

Enkele astronomische records (Tony)
(met dank aan “Sky and Telescope”)

Een superdervish
Neutronensterren draaien gemiddeld 30 tot 50 maal per seconde om hun as. Hun krachtig magnetisch veld remt die beweging. Nu zijn er neutronensterren die sneller beginnen te tollen: millisecondepulsars. Recordhouder is PSR J1748-2446ad die erin slaagt om per seconde 716 maal rond zijn as te draaien. Dit is bijna voldoende om de pulsar uit elkaar te rukken. Deze neutronensterren maken deel uit van een dubbelstersysteem. Door de grote gravitatie steelt de pulsar massa van de begeleider. Die massa komt in een schijf rond de pulsar en vervolgens op de pulsar terecht. Dit zorgt voor een toename van het hoekmoment = sneller draaien. Deze millisecondepulsars vertragen haast niet.

De snelheidskampioen onder de sterren
In een perfect symmetrische supernova schiet het materiaal in alle richtingen weg en blijft het restant op zijn plaats. Maar veel supernovae-explosies verlopen asymmetrisch. Volgens het actie-reactiebeginsel wordt de restant dan met grote snelheid weggeschoten.

De kampioen is de pulsar gelegen in de zogenaamde guitaarnevel. Deze ligt in het sterrenbeeld Cepheus, op een afstand van ca. 6000 lichtjaar. De wegloopsnelheid van de pulsar bedraagt 5,7 miljoen km per uur, of 4700 maal de geluidssnelheid in onze atmosfeer.

Het op licht na snelste object
Wanneer kosmische straling – deeltjes, vooral protonen – de aardse dampkring binnendringt, botsen de deeltjes met moleculen en atomen. Er ontstaat een lawine van elementaire deeltjes.

Recordhouder qua snelheid is een waarneming van 15 oktober 1991, gemeten boven Utah (VS). Uit de lawine van deeltjes kan men de snelheid (energie) van het inkomend deeltje berekenen. Om dit duidelijk te maken een gedachtenexperiment: Op een miljoen lichtjaar van hier vertrekken gelijktijdig een foton en dit deeltje richting aarde. Bij aankomst zou het foton een voorsprong van 4 cm hebben gehad!
De energie van het deeltje (een atoom) bedroeg 50,4 joule. De maximale energie die de LHC bereikt (voor één atoom) bedraagt 8,4x10 ^-7
joule.

I’m the biggest!
De grootst gekende structuur in het heelal is de Sloan Great Wall.  Met een lengte van ca. 1,4 miljard lichtjaar doorloopt hij de sterrenbeelden Hydra, Sextans, Leo en Virgo. Er zitten kronkelingen in en op een bepaalde plaats splitst de structuur in twee delen, die nadien terug samenkomen.

Welke planeet bezit in haar peri-astron de grootste baansnelheid?
Antwoord: HD 80606b, een Jupiterachtige planeet. Ze loopt in 16 weken in een erg elliptische baan rond haar ster. In het peri-astron – afstand dertienmaal kleiner dan de afstand zon-Mercurius – is de snelheid liefst 845 500 km/h of 208 km/s.

Waar vind je de sterkste elektrische stroom?
De jets, uitgestoten door zwarte gaten, zitten vol elektronen = elektrische stroom. Deze van het actieve sterrenstelsel Hercules A bezitten een stroomsterkte van een miljoen x een miljard ampère.

Eén milliseconde hiervan produceert voldoende energie om de energiebehoeften van de mendheid voor de volgende 20 miljard jaar te verzorgen.

Welk kosmisch “instrument” speelt de laagste noot?
De Perseuscluster – afstand 250 miljoen lichtjaar – ligt ingebed in zeer heet intergalactisch gas ―> röntgenstraling. In 2002 ontdekte de Chandrasatelliet rimpelingen in dit gas (vergelijk met een steen die je in water gooit). Die rimpelingen worden veroorzaakt door jets, afkomstig van een zeer zwaar zwart gat.

De frequentie bedraagt één trilling per 9 miljoen jaar. Dit geeft een 6000 miljard maal lagere “toon”, dan de waarneembare ondergrens van het menselijk oor. Om deze “noot” te spelen heeft jouw piano aan de linkerkant nog 635 bijkomende toetsen nodig.

Waar bevindt zich in het heelal het beste vacuum?
Op aarde bereikt men dichtheden van 500 tot 1000 atomen per cm³. Het heelal bestaat uit een web van vlakken, filamenten en schillen (“zeepbellenstructuur”).

De wanden van deze “zeepbellen” bestaan uit sterrenstelsels en clusters. Maar het binnenste van zo’n zeepbel is echt wel leeg. Die lege ruimten (voids) zijn wel 100 miljoen lichtjaar groot en hun gemiddelde dichtheid is 32 x 10^-8 atomen per cm³ (equivalent met één atoom in een grote kamer). En die lege ruimten beslaan zowat 90% van het volume van het heelal.

En de koudste plek is...
Nu denkt iedereen aan de kosmische achtergrondstraling met een temperatuur van 2,73 K of -270,42 °C.

De Boomerangnevel is een planetaire nevel, eindfase van een zonachtige ster. Gedurende de laatste 1500 jaar heeft de stervende ster een enorme sterrenwind geproduceerd (snelheid ca. 590 000 km/h). En iedere seconde wordt 7 x 10⁷ ton materiaal de interstellaire ruimte ingestuurd.

Die sterrenwind dijt enorm snel uit = zeer sterke afkoeling. Gevolg: de Boomerangnevel heeft een temperatuur van -272,1 °C, kouder dan de kosmische achtergrondstraling.

Dan werd er een mp4-filmpje getoond van de afdaling van de Huygenssonde in de atmosfeer van Titan. Zie: Astronomy Picture of the Day van 21 januari 2013.

Theo bekeek vervolgens het probleem van de afbuiging van sterlicht aan de rand van de zon. Hij verhaalde hoe Einstein er in verschillende fasen over meerdere jaren in slaagde om de juiste waarde van die afbuiging te bepalen (het dubbele van wat hij eerder had beweerd). Maar ook Newton met zijn Optics en zijn graviatiewet kwamen ter sprake.

Edy besprak zeer kort een voordracht over Mars die, omdat de tijd ontbrak, tot een volgende bijeenkomst werd uitgesteld.

Volgende bijeenkomst Vendelinus: zaterdag 9 maart 2013 om 14 uur.

(Verslag: Tony Dethier)