Er kwam heel wat volk opdagen (we hadden bijna niet voldoende taart in huis!). Martin verjaarde en trakteerde, proficiat.

Astrostatistiek
(Bart Buelens)

Op 27 februari aanstaande ga ik een lezing geven bij Volkssterrenwacht MIRA en later dit voorjaar ook nog eens bij Urania. De presentatie heb ik grotendeels klaar en ik wou alvast eens “proefdraaien” bij Vendelinus.

In de hedendaagse sterrenkunde worden massaal veel gegevens verzameld. Van miljoenen sterren, sterrenstelsels en andere objecten zijn metingen bekend van lichtkracht, massa, rotatiesnelheid of andere kenmerken. Informatie afleiden uit deze gegevens gebeurt het handigst met behulp van computers, waarbij statistische methoden worden gebruikt. Dit is het vakgebied van de astrostatistiek.

Professionele sterrenkundigen zijn dit vakgebied beginnen ontdekken in het eerste decennium van deze eeuw, maar het heeft geduurd tot 2012 eer er specifieke organisaties en werkgroepen werden opgericht. De meest actieve is de International Astrostatistics Association (IAA), met daarbinnen een groepje dat echt samen statistische uitdagingen binnen de sterrenkunde aanpakt: het COsmostatistics INitiative (COIN). Ik ben inmiddels lid van beiden, er is dus ook plaats voor hobbyisten. In de wereld van amateursterrenkundigen is er nog niet zo veel te vinden over astrostatistiek. Zelf beheer ik sinds enkele jaren de website www.astrostatistics.org, waar projecten en projectjes op te vinden zijn die binnen het bereik liggen van de amateur. Met deze lezing wil ik het vakgebied onder de aandacht brengen van amateursterrenkundigen en het bredere publiek.

Het grootste deel van de lezing bestaat uit het tonen van uiteenlopende voorbeelden. Hier volgt een beknopt samenvattend overzicht.

Kometen – Op basis van veel foto’s van dezelfde komeet is de baan van de komeet te bepalen. Daarbij kunnen we gebruik maken van foto’s die online worden gezet door amateur-astrofotografen. Met een gratis online dienst kan elke foto astronomisch gekalibreerd worden: automatisch wordt bepaald waar aan de hemel de foto is genomen en wat de coördinaten zijn van het middelpunt. Voor de komeet 67P/Holmes levert dit mooie resultaten op.

Meteoren – Gegevens die op een 30-tal plaatsen worden gemeten in het kader van het Belgian Radio Meteor Station (BRAMS) netwerk, kunnen worden gebruikt om meteoren te bestuderen. We moeten zelf de meteoren bepalen uit de ontvangen radio signalen, en kunnen daarna meteorenzwermen analyseren. Ik laat een voorbeeld zien van de Bootiden 2015.

Sterrenstelsels – Gebruikmakend van publiek beschikbare spectroscopische metingen van sterrenstelsels kunnen we aan de hand van de gemeten roodverschuiving de 3-dimensionale structuur van de kosmos inzichtelijk weergeven. We kunnen proberen op basis van alleen lichtkrachtmetingen de roodverschuiving te bepalen, de zogenaamde fotometrische roodverschuiving, een actief onderzoeksgebied in de sterrenkunde.

Bolhopen – De rol van bolhopen bij de evolutie van sterrenstelsels is nog niet goed begrepen. Samen met anderen heb ik bestudeerd hoe kenmerken van sterrenstelsels en het aantal bolhopen samenhangen. Met name de massa van het centrale zwarte gat blijkt nauw samen te hangen met hoeveel bolhopen in een sterrenstelsel voorkomen. De analyses zijn gedaan met een gratis beschikbare catalogus, en hebben we gepubliceerd in een vakblad (MNRAS). 

Quasars – Een bekend voorbeeld van een toepassing van astrostatistiek is de ontdekking van de meest veraf gelegen quasar ooit gevonden. Hierover werd in 2011 gerapporteerd in Nature. Met statistische methoden heeft men uit metingen van 20 miljoen objecten er enkele geselecteerd voor verdere studie, waaronder, zo bleek nadien, dit bijzondere object zat, op een afstand van 12,9 miljard lichtjaar van ons verwijderd.

De zon – Het Solar Dynamics Observatory (SDO) is een toestel in de ruimte dat elke 10 seconden een aantal foto’s neemt van de zon, in verschillende golflengten, en dit al sinds 2010. Alle gegevens zijn vrij toegankelijk, zij het met een week vertraging. Ik laat een voorbeeld zien van hoe met behulp van een statistische methode automatisch kan bepaald worden wanneer de zon actiever is dan gewoonlijk. 

Bij de lezingen die ik binnenkort ga geven volgt nog een tweede deel, met praktische tips voor beginners, onder andere over software, en nog een uitgewerkt voorbeeld over exoplaneten.

100 jaar relativiteit
(Roel Kwanten)

Met dank aan Gerard Bodifée  voor het gebruik van de dia’s

Tien jaar nadat Einstein met zijn speciale relativiteitstheorie kwam, werd de grondslag gelegd voor een geheel nieuwe natuurkunde. De algemene relativiteitstheorie is nu 100 jaar oud. Mooi moment om hier even bij stil te staan.

Na wat foto’s van de jeugd van Einstein werden we ingewijd in de formules van de tijddilatatie. We weten allemaal dat de lichtsnelheid onafhankelijk is van de beweging van de waarnemer. Dit werd aangetoond in de proef van Michelson en Morley, waarbij de lichtsnelheid van een verre ster dezelfde is, ongeacht of de aarde van de ster weg beweegt of er naartoe beweegt. De formules van de tijddilatatie zijn verrassend eenvoudig af te leiden van een trein die voorbij het perron raast, waarbij een waarnemer in de trein een ander beeld heeft van de tijd dan een waarnemer op het perron. Een soort van gedachtenexperiment.

Stel een lichtbron in een rijdende trein die het licht omhoog schijnt en weerkaatst wordt door een spiegel aan het plafond. Voor de waarnemer in de trein heeft het licht daar een bepaalde tijd Δt voor nodig. Echter een waarnemer op het perron meet voor de dezelfde gebeurtenis een andere Δt’. Gedurende het op en neer gaan van de lichtstraal heeft de trein immers een bepaalde afstand op het spoor afgelegd.

Hieruit kunnen we de volgende formules afleiden:

Het is feitelijk verrassend eenvoudig hoe we deze formule van tijddilatatie kunnen afleiden.

De factor gamma geeft weer hoeveel tijdvertraging een stilstaande waarnemer ervaart ten opzichte van een bewegende waarnemer. Pas bij een snelheid van 9/10 van de lichtsnelheid is er een tijdsvertraging van tweemaal.

We komen tot de volgende conclusie:

• Als je weinig beweegt in de ruimte, beweeg je veel in de tijd (zoals wij hier op Aarde)

• Als je veel beweegt in de ruimte, beweeg je weinig in de tijd (in een snel ruimteschip)

We krijgen wat foto’s te zien van de verschillende Solvayconferenties die in Brussel werden gehouden in het begin van de twintigste eeuw om de natuurkundigen van die tijd bij mekaar te brengen.  Na wat dia’s van het leven van Einstein duiken we in de materie van de ruimte-tijd diagrammen van Minkowski. Op deze manier wordt de dimensie tijd in een diagram op de “y-as” voorgesteld. Op die manier bekomen we een inertiaalstelsel of een referentiestelsel. 

Voor een stilstaande waarnemer is dit in het wit waargegeven. Een bewegende waarnemer heeft echter een ander inertiaalstelsel (in het blauw). Hij ziet bepaalde evenementen op een andere wijze. Zie voorbeeld van lichtbron in de trein. We doen weer een gedachtenexperiment en bekijken drie evenementen P, Q en R die plaatsvinden ergens in de ruimte (bv. het ontploffen van een ster) en die op een zodanige afstand van mekaar staan, dat ze mekaar niet kunnen beïnvloeden, een zogenaamd ruimtematig interval.

De stilstaande waarnemer ziet deze evenementen in de volgorde P, Q en R. Een bewegende waarnemer ziet deze evenementen in de volgorde R, Q en P. De tijdsequentie wordt dus omgekeerd. Voor een normale mens een rare gewaarwording. Het zou betekenen dat oorzaak en gevolg van plaats in de tijd verwisselen. Onlogisch. Een baby wordt eerst geboren en daarna vindt de bevruchting plaats. Nu is dit niet onlogisch, omdat dit enkel geldt voor een ruimtematig interval en niet voor een tijdmatig interval. Oef, toch nog enige zekerheid in het leven!

We komen tot de merkwaardige conclusie dat voor elke gebeurtenis die voor een waarnemer in de toekomst of in het verleden ligt, er een andere waarnemer bestaat voor wie deze gebeurtenis nú plaatsvindt. Elke gebeurtenis uit de geschiedenis van het heelal ‘bestaat’ op elk ogenblik. Het heelal ‘wordt’ niet, maar ‘is’. Hier moeten we toch even een nachtje over slapen.

De presentatie wordt afgesloten met een opmerkelijke gebeurtenis die door astronomen is waargenomen. We weten allemaal dat licht in de buurt van een grote massa wordt afgebogen door de kromming van de ruimte. Zo heeft men in 2014 een supernova ontdekt die verschillende keren zichtbaar was door gravitationele lenswerking van een groot object tussen de supernova en de Aarde. Men heeft nu voorspeld dat licht van deze verre ster  in december 2015 nog een keer zou zichtbaar zijn op een andere plek aan de hemel. Deze voorspelling is ook achteraf via waarnemingen bevestigd. Het licht van een supernova loopt dus via omwegen door het universum en komt dus op verschillende tijdstippen aan. Op zich een merkwaardige vaststelling!

De vergadering werd afgesloten met een NASA filmpje: vlucht over CERES.
Tony Dethier