Josiane was jarig. Ze had twee grote lekkere taarten meegebracht. Een dikke proficiat.

Er hebben zich reeds een twintig personen ingeschreven voor ons kerstfeestje op zaterdag 14 december. Er kunnen er zich nog steeds inschrijven. De inschrijving wordt afgesloten op 2 december. Want nadien moet, op basis van het aantal ingeschrevenen, de organisatie in gang schieten.

Gravitatiegolven

Bart Buelens

Gravitatiegolven zijn een consequentie van de algemene relativiteitstheorie. Direct gemeten zijn ze tot nu toe niet. Ze worden veroorzaakt door veranderingen in massaverdeling, en worden vaak beschreven als rimpels in het ruimte-tijd continuüm. Aangenomen wordt dat deze rimpels zich met de lichtsnelheid voortplanten. Bronnen van gravitatiegolven zijn onder andere dubbelsystemen, waarbij vooral grote massa’s significante gravitatiegolven zouden veroorzaken; denk aan neutronensterren en zwarte gaten. Ook supernovae, en de massaverdeling net na de oerknal, tijdens de periode van inflatie, zouden gravitatiegolven genereren. Passerende gravitatiegolven manifesteren zich als minuscule veranderingen van afstanden tussen massa’s. Met gravitatiegolfdetectoren tracht men deze veranderingen te meten. Moderne detectoren zijn interferometers, waarbij een laserstraal in twee wordt gesplitst, en elk deel door loodrecht op elkaar staande, kilometerlange armen (=vacuüm buizen) wordt gestuurd. De twee stralen worden dan weer samengebracht. Uit het interferentiepatroon is af te leiden of er een gravitatiegolf door de detector is gegaan. Dergelijke golf vervormt de detector zodat de twee feitelijk even lange armen even vervormd worden, zodat ze even niet meer even lang zijn. De meest geavanceerde detectoren op aarde zijn de Virgo in Italië, en de LIGO detectoren in de VS.

VIRGO

Ondanks hun jaren van dienst en verschillende upgrades hebben ze nog geen gravitatiegolven gedetecteerd. Momenteel ondergaan ze weer een upgrade, waarbij ook veel aandacht wordt besteed aan het gecombineerd inzetten van de detectoren. Daardoor wordt het onder andere ook mogelijk om bij detectie van een gravitatiegolf een schatting te maken van de richting van waaruit die golf komt. Aan seismische storingen door trillingen in de aardkorst ontkomen de detectoren niet. Al decennialang wordt met het idee gespeeld om een detector in de ruimte te bouwen, met armen van vijf miljoen kilometer lang, de LISA (Laser Interferometer Space Antenna). Dit project heeft al veel ups en downs gekend maar heeft het tot nu toe nog niet verder dan de tekentafels geschopt. De LISA Pathfinder, een demonstratiemissie voor de echte LISA, gaat normaal gezien wel door. Met lancering voorzien in 2015 zal deze sonde nagaan of gravitatiegolven in de ruimte te detecteren zijn, en of de LISA missie wel realistisch is wat betreft nauwkeurige positionering van de tuigen, en duurzaamheid van de componenten. Detectie van gravitatiegolven, op aarde of in de ruimte, zou de algemene relativiteitstheorie bevestigen. Bovendien zouden observaties van het heelal door middel van gravitatiegolven een totaal nieuw beeld opleveren, dat er waarschijnlijk heel anders zal uitzien dan waarneming van elektromagnetische straling.

Deze en andere presentaties kan je online vinden op deze site: http://speakerdeck.com/bbuelens

Mars Express tien jaar: de tien belangrijkste ontdekkingen

Tony Dethier

Sinds december 2003 draait Mars Express (ESA) rondjes rond Mars. Het ruimtetuig vervoerde ook de Beagle 2 waarvan na de ontkoppeling niets meer werd vernomen.

1.   De ontdekking van phyllosilicaten, gehydrateerde mineralen.

Lokale methaanconcentraties

2. De ontdekking van methaan in de atmosfeer,  van vulkanische en/of geothermische oorsrong. Vermits methaan zeer vlug door het UV licht van de zon wordt afgebroken, moet er een “methaanbron” aanwezig zijn of moet de methaanproductie aan het oppervlak plaatsgrijpen. Opmerkelijk: de rover Curiosity kon nog geen methaan aantonen.
3. Ontdekking van glaciale kenmerkingen op het oppervlak, resten van visceuze stromingen van ijsrijk materiaal.

4. Detailrijk onderzoek van de polen. De zuidpool bestaat uit een mengsel van waterijs en CO₂-ijs.

ijsdikte aan de zuidpool

5. Bepaling van de huidige ontgassingssnelheid van de atmosfeer, belangrijk voor het kennen van de evolutie van die atmosfeer.
6. Ontdekking van recent periodisch vulkanisme (laatste keer ca. twee miljoen jaar geleden).
7. Ontdekking van lokale aurora op Mars.
8. Ontdekking van een nieuwe laag in de ionosfeer, bestaande uit stof afkomstig van in de atmosfeer verbrande meteorieten.
9. Definitieve bevestiging van het bestaan van CO₂-wolken in de atmosfeer.
10.  Een tot heden onovertroffen bestudering van de maan Phobos.  

Nieuwtjes

Tony Dethier

Planck en de kosmische achtergrondstraling

ESA

Gelanceerd in 2009 en met He-4  en He-3 gekoeld tot 0,1 K (-273° C). Bevindt zich in het Lagrangepunt L2, op 1,5 miljoen km van de aarde, tegenover de zon.

In de jaren 1990 werd COBE (Cosmic Background Explorer) gelanceerd. Nadien volgde WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe). Beide hadden tot doel, evenals de Plancksatelliet, de kosmische achtergrondstraling te meten. De resolutie van de metingen nam gestadig toe.

De kosmische achtergrondstraling is een reliek van de big bang. Toevallig in 1964 ontdekt door Penzias en Wilson. Het bestaan ervan werd in 1946 voorspeld door Robert Dicke.

ESA en NASA

Wat we hier zien zijn minieme temperatuurverschillen in die straling (1/100 000). Gebieden met meer massa zijn iets warmer (rood) en het zijn die plaatsen waar later superclusters zich gaan vormen. Globale resultaten:

het heelal is 13,8 miljard jaar oud – donkere energie 68,3% - donkere materie 26,8% en baryonische (gewone) materie 4,9%.

Een erg korte evolutie van het begin van het heelal: zeer kort na het begin kent het heelal een inflatieperiode. Dit is een toename in volume met een factor 10³⁰ en dit in 10^-30-ste seconde. We zitten dan in het stralingstijdperk, straling overheerst materie en het heelal is ondoorzichtig. Enkele seconnden later gingen quarks protonen en neutronen vormen. Na ca. 380 000 jaar was het heelal voldoende afgekoeld en protonen en elektronen gingen samen ter vorming van neutrale waterstofionen. Het heelal werd doorzichtig, de aanvang van het materietijdperk (ontkoppeling van straling en materie). Nu kon de straling ongehinderd bewegen; de temperatuur was nog hoog (straling korte golflengte). Door de uitdijing van het heelal is die straling ondertussen verschoven naar het microgolfgebied en nemen we ze waar, komende uit alle richtingen, als de kosmische achtergrondstraling.

Wat kunnen we uit die metingen van de Plancksatelliet zoal leren?

Bovenstaande figuur geeft ons de grootte van de temperatuurvariaties (de korreligheid in de Planckgegevens) in functie van de grootte van de waarnemingshoek. De grootheid Multipolemomen = 180° gedeeld door de hoekafstand in graden. Uit de ligging van de dominante energiepiek  is de geometrie van het heelal te bepalen.

Via het zogenaamde Sunyarv-Zeldovich effect bekomt men bijkomende informatie over de materie in het heelal.

De overgrote meerderheid van de baryonische materie bevindt zich in de vorm van zeer heet gas in superclusters. Straling van de achtergrondstraling wordt door elektronen in dat heet gas lichtjes verstrooid, de energie van die achtergrondstraling verandert.  Elke cluster komt dan als een iets warmere of koudere vlek voor in die metingen. We kunnen bijkomende informatie van de eigenschappen van die cluster te weten komen.

En dan is er ook nog de gravitatie-invloed op die achtergrondstraling (microlenseffect). Straling wordt door massa afgebogen (Einstein). Denk aan de afbuiging van licht van sterren aan de rand van de zon, voorhet eerst waargenomen tijdens een totale zonsverduistering in 1919). Dat microlenseffect is, zoals het woord het zegt, zeer klein. Nu kan een kaart gemaakt worden van alle materie in het heelal vanaf 380 000 jaar na de big bang tot het heden. Hieruit volgen de percentages donkere energie, donkere materie en baryonische materie. Een heelal zonder donkere energie zou een veel groter microlenseffect veroorzaken.

ESA en NASA

Meestal wordt gezegd dat het heelal isotroop is, maar we zitten nog met enkele eigenaardigheden. Zo is het signaal op grote schaal zwakker dan verwacht. De twee hemisferen vertonen een zeer klein verschil in temperatuur. Het zuidelijk halfrond is iets warmer. En in de all-skykaart bevindt er zich een erg koude vlek (omcirkeld in bovenstaande figuur). Misschien moet het model lichtjes aangepast worden. Men weet nog niet hoe. In geen geval brengt dit het algemeen model van de big bang in gevaar.

Een belangrijk project is het zoeken naar en meten van de polarisatie van de achtergrondstraling. En dan vooral de zogenaamde B-modus (rotatiepolarisatie) veroorzaakt tijdens de inflatieperiode. Inflatie moet gravitatiegolven veroorzaakt hebben (rimpels in ruimte-tijd) en die hebben een invloed op de materie na de inflatie. Die polarisatie is echter zeer moeilijk op te sporen. De ontdekking ervan levert een experimenteel bewijs voor de inflatie.

Naast de gegevens van de Plancksatelliet probeert men ook met telescopen vanop aarde die polarisatie te vinden, dit in beperkte gebieden aan de hemel. O.a. met de Polarbear Telescope in Chile en de South Pole telescope (waarmee men recent een eerste vage aanduiding voor die polarisatie zou gevonden hebben).

                                                                                                                                             Tony