Deeltjes in het vroege zonnestelsel groeiden mogelijk dankzij een elektrische lading

Stapje voor stapje leren we meer over het ontstaan van ons zonnestelsel. We weten dat het begon met de geboorte van de zon, waaromheen een hoop stof en gas draaide. Dat stof klonterde langzaam maar zeker bij elkaar tot millimeter grote deeltjes. Die klonterden weer samen tot centimeter grote deeltjes. Uiteindelijk klonterde alles samen tot kilometer grote protoplaneten en zo verder tot de planeten die we vandaag de dag kennen.

Er is echter een probleem: als je millimeter grote stofpartikels bij elkaar stopt in microzwaartekracht, dan komen ze niet bij elkaar. Ze botsen van elkaar weg en worden niet die steeds grotere objecten die je nodig hebt om planeten te vormen. Daar was een verklaring voor nodig.

Wetenschappers besloten om dit te testen in microzwaartekracht. Maar een test hiervoor in de ruimte maakt een experiment vrij duur. Dus ze maakten gebruik van een val-toren in Bremen, de 146 meter hoge Bremen Drop Tower. Een experiment kan daarin maximaal 9,3 seconden microzwaartekracht ondergaan. Het experiment wordt daarvoor omhoog geschoten met een katapult en valt dan weer naar beneden in een bak met balletjes van piepschuim.

41567_2019_728_Fig11_ESM
De impact van een deeltje in een groter cluster van deeltjes. Het cluster blijft ondanks de impact bij elkaar. (Credits: Tobias Steinpilz et al)

De uitkomsten van de experimenten in de valtoren werden gecombineerd met modellen voor de vorming van grotere deeltjes. En het blijkt dat de barrière van millimeter naar centimeter grote deeltjes alleen overbrugd kan worden als je er van uit gaat dat de deeltjes elektrisch geladen zijn. Zelfs als de deeltjes een gelijke lading hebben, blijkt dat ze samenklonteren tot grotere deeltjes.

De bevindingen met dit experiment zijn niet alleen interessant voor de astronomie. Ze blijken ook nuttig voor zogenaamde “fluidized bed reactors” die gebruikt worden in de industrie voor het maken van plastics tot medicijnen. Door zo’n reactor wordt gas geblazen waarna deeltjes met elkaar moeten reageren. Het idee dat je ze makkelijker kunt laten reageren met een elektrische lading kan hierbij ook van nut zijn.

 

Bronnen:

https://phys.org/news/2019-12-planets.html

Coverfoto: Tobias Steinpilz et al

 

Asteroïde Ryugu heeft een complexe historie achter zich

Hayabusa-2 is sinds afgelopen week op weg naar Aarde met een belangrijke buit: monsters van de asteroïde Ryugu. Maar ook bij Ryugu verrichtte de Japanse missie wetenschap. Het fotografeerde de 860 meter grote asteroïde van alle kanten.

2019_11_13_01-1.jpg

Astronomen zijn vervolgens inslagkraters gaan tellen. Inslagkraters kunnen een hoop zeggen over de geschiedenis van een hemellichaam. Het vinden van alle kraters vinden was wel lastig. Kraters op Ryugu zijn niet zo duidelijk als op bijvoorbeeld de maan. Dat komt omdat Ryugu niet een keiharde rots is, maar eerder een bij elkaar gekomen poreus hoopje puin. En het absorbeert de inslagen van meteorieten daarom vrij goed. En dit laat uiterst vage inslagkraters achter.

2019_11_13_01-2.jpg
Alle 77 gevonden kraters op Ryugu (Kobe University)

Maar er vielen toch wat zaken op. Zo zijn er beduidend meer kraters aan de oostkant van Ryugu, dan aan de westkant. Ook de polen hebben veel minder kraters. Ryugu heeft ook een duidelijke kam over de evenaar en ook de westkant hiervan bevat veel minder kraters.

Vermoed wordt dat Ryugu vroeger veel sneller om zijn as draaide: eens per 3 uur in plaats van de 7,6 uur nu. En daardoor hebben landverschuivingen plaats gevonden richting de westkant. De kraters zijn daardoor bedekt geraakt.

De equatoriale kam is bovendien iets gedraaid ten opzichte van de evenaar. Dit wijst erop dat de polen verplaatst zijn. Dit kan door een inslag gebeurd zijn. Al met al heeft Ryugu een complexe geschiedenis achter de rug. Een geschiedenis waarover we nog veel meer gaan leren als de monsters binnen zijn.

 

Op de dag dat Hayabusa-2 Ryugu verliet was het trouwens 5 jaar geleden sinds de lancering van de missie.

 

Bronnen:

https://www.kobe-u.ac.jp/research_at_kobe_en/NEWS/news/2019_11_27_01.html

https://phys.org/news/2019-11-impact-crater-analysis-ryugu-asteroid.html

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0019103519303641

Coverfoto: Kobe University

 

Drie mogelijke verklaringen waarom Bennu met rotsdeeltjes gooit

Een verrassende ontdekking dit jaar was dat asteroïde Bennu kleine rotsdeeltjes wegschiet. Een soort pluim van gesteente dus. Deze deeltjes vallen vaak na een tijd weer terug, maar sommigen bereiken ontsnappingssnelheid (wat bij een kleine asteroïde als Bennu niet heel moeilijk is). Deze ontdekking werd gedaan door NASA’s OSIRIS-REx missie die al weer een jaar rond Bennu draait. De vondst was een totale verrassing en de wetenschappers willen dus graag weten hoe dat kan.

Er zijn nu drie mogelijke oorzaken gevonden. Een is dat kleine meteorieten inslaan, waardoor kleine stukjes rots op Bennu losgeschud worden. Optie twee is dat door de enorme verschillen in temperatuur tussen dag en nacht op Bennu scheurtjes ontstaan in rotsen, waarvan deeltjes loskomen. De laatste optie is dat water in rotsgesteente verhit en vrijkomt. OSIRIS-REx heeft al best wat water op Bennu gevonden.

Uiteraard gaat OSIRIS-REx meer onderzoek naar dit fenomeen doen. En in de zomer van volgend jaar gaat de satelliet monsters nemen. De missieplanners zijn bezig een keuze te maken uit vier eerder geselecteerde plaatsen voor monstername. In september 2023 moet OSIRIS-REx hopelijk deze monsters mee gaan terug nemen naar Aarde.

osiris-rex_mid-site_graphic_22.png
De vier mogelijke plaatsen waar OSIRIS-REx een monster gaat nemen. Foto’s: NASA/Goddard/University of Arizona

Bron:

https://www.nasa.gov/feature/goddard/2019/osiris-rex-explains-bennus-mysterious-particles

https://www.nasa.gov/feature/goddard/2019/osiris-rex-in-the-midst-of-site-selection

Coverfoto: NASA/Goddard/University of Arizona

Lab experiment laat zien hoe je stikstofbubbels krijgt in Titan’s meren

Saturnus-maan Titan is altijd gehuld in een soort smog. Je kunt er, in zichtbaar licht althans, van buiten niets zien van het oppervlak. Het was daarom dat de Cassini missie in 1997 naar Saturnus gelanceerd werd met radar. Radar brengt de methaan-meren van Titan keurig in beeld. Alleen gebeurt er iets geks. Soms zijn er eilanden in die meren te zien, die later verdwenen weer zijn. Wat is daar aan de hand?

Het vermoeden bestond al langer dat dit veroorzaakt wordt door opborrelend stikstof, dat opgelost zit in het vloeibare methaan en ethaan. Een bruisend meer ziet er op radar namelijk hetzelfde uit als land. Nieuwe experimenten in het lab bij dezelfde temperaturen als op Titan (-170 graden en lager) laten zien dat je om stikstof op te laten lossen een mengesel van methaan en ethaan nodig hebt.

In hetzelfde lab testten wetenschappers twee methoden om stikstofbubbels te veroorzaken. Een is door meer ethaan toe te voegen. Een ander is door temperatuursinvloeden. De ontstane stikstofbubbels komen dan met explosieve kracht uit het methaan-ethaan mengsel. In een experiment raakten de bubbels zelfs de camera, wat niet de bedoeling was.

Er bestaat het idee om de meren van Titan te gaan onderzoeken met een onderzeeër. Maar als deze warmer is dan het meer, kan dit de vaart enorm belemmeren doordat het explosies van stikstofbubbels veroorzaakt. Gelukkig heeft NASA voorlopig een ander plan om Titan te onderzoeken, namelijk een dubbele quadcopter genaamd Dragonfly. Deze komt na zijn landing in 2034 voor lange tijd zelfs niet in de buurt van de meren.

Bron: https://phys.org/news/2019-12-titan-lakes-spew-nitrogen.html

Afbeelding: NASA/JPL-Caltech

Inslagkrater Vikram lander gevonden

De restanten van de Indiase maanlander Vikram zijn gevonden op NASA foto’s dankzij een toegewijde amateur. De foto’s van de Lunar Reconnaissance Orbiter waren al online te zien. Shanmuga Subramanian besloot foto’s van voor en na de crash van Vikram op 6 september te vergelijken. Te zien is dat stukken van de lander her en der sporen hebben nagelaten.

vikram_impact_blink.gif

De Indiase ruimtevaartorganisatie ISRO heeft al aangekondigd een Chandrayaan-3 missie met alleen een lander te overwegen. Die zou dan in november volgend jaar gelanceerd moeten worden.

 

Bron:

https://www.nasa.gov/image-feature/goddard/2019/vikram-lander-found

Foto’s: NASA/GSFC/Arizona State University

ESA krijgt beste budget ooit.

De Europese ruimtevaartorganisatie ESA krijgt de komende jaren extra budget. Meer zelfs dan ze gevraagd hebben. Dat hebben ministers van Europese landen afgelopen donderdag en vrijdag besloten tijdens de Space19+ conferentie in Sevilla, Spanje. Daarmee heeft ESA genoeg geld om mee te doen met NASA’s missies naar de maan, een Mars sample return missie en de ontwikkeling van de Ariane 6 en Vega C raketten. Verder kreeg ESA ook budget voor Space Rider, een herbruikbaar onbemand ruimteschip voor microzwaartekracht onderzoek.

esa_budget_onderwerp.PNG
Verdeling van ESA’s budget. (Afbeelding ESA)

ESA’s bijdrage aan Lunar Gateway, een ruimtestation achter de maan, is hiermee geregeld. Er wordt een nieuwe astronautenklas gerecruiteerd die mogelijk mee gaan naar de maan.

Gateway_Space_Station_Module_Map.jpg
De Lunar Gateway met bijdragen van internationale partners. (Afbeelding NASA)

En er is geld om mee te doen aan de uiterst complexe combinatie van NASA en ESA missies om monsters van Mars naar Aarde te brengen. NASA’s Mars 2020 rover gaat die monsters verzamelen. ESA levert een kleine rover die later de monsters moet oppikken en bij een NASA raket moet brengen. Die raket brengt de monsters in een baan rond Mars, waar een ESA satelliet ze overneemt en naar Aarde brengt.

Een slimme zet was om een extra onderdeel in het budget onder te brengen: Space Safety. Hieronder schaart ESA de bestrijding van ruimtepuin, het onderzoeken van zonneactiviteit en de waarschuwing en bescherming tegen asteroïden die op Aarde kunnen inslaan. Voor dat laatste wil ESA, samen met NASA, de HERA missie lanceren. Astronomen hebben diverse technieken bedacht waarmee de baan van een asteroïde zodanig kan worden veranderd, dat die de Aarde ontwijkt. Maar die zijn nooit getest in de praktijk. HERA moet een aantal technieken gaan testen op de asteroïde Didymos en zijn maan “Didymoon”.

Hera_scans_DART_s_impact_crater_pillars.jpg
HERA onderzoekt een impactkrater op Didymos, gemaakt door NASA’s DART impactor. (Afbeelding: ESA)

En tenslotte was er ook geld voor astronomische missies zoals de röntgentelescoop Athena, die onderzoek gaat doen naar zwarte gaten, en LISA (Laser Interferometer Space Antenna), een detector van zwaartekrachtgolven.

ESA’s budget wordt elke drie jaar bepaald tijdens een bijeenkomst van ministers van Europese landen. Die ministers hebben ESA 14,5 miljard euro toegezegd in de komende drie jaar. Ter vergelijking: dit is net iets meer dan 1/5 van NASA’s budget. Nederland levert 2,4% van ESA’s budget.

 

Bronnen:

http://www.esa.int/About_Us/Corporate_news/ESA_ministers_commit_to_biggest_ever_budget

https://spacenews.com/esa-declares-success-at-ministerial-meeting/

https://en.wikipedia.org/wiki/Budget_of_NASA

De Keck telescoop zet 2I/Borisov op de foto

De interstellaire komeet 2I/Borisov nadert zijn dichtste punt tot de zon, waar hij op 8 december zal komen. Zijn dichtste punt tot de zon is twee astronomische eenheden, ofwel twee keer de afstand Aarde-zon.

De Keck telescoop nam dit weekend alvast een foto van deze tweede interstellaire bezoeker. Op de rechter versie zie je de Aarde op dezelfde schaal ter vergelijking. Niet dat de komeetkern zo groot is. Die wordt ergens tussen een halve en 16 km geschat. Die schatting is vrij ruim, omdat het lastig is de kern door de coma te zien. De staart is inmiddels maar liefst 160.000 km lang.

Al vrij snel na de ontdekking werd de komeet onderzocht. Zo bleek deze komeet vrij gewoontjes, afgezien van zijn herkomst. In de coma werd waterstof cyanide ontdekt en dat is vrij normaal bij kometen.

Astronomen hebben ook gezocht waar 2I/Borisov vandaan komt. Een mogelijke oorsprong is de 15 lichtjaar van ons verwijderde ster Kruger 60. Men leidt dit af van het feit dat 2I/Borisov in de buurt van die ster was – soort van. We hebben het over 5,6 lichtjaar. Niet echt heel dichtbij. Maar omdat de komeet toen een redelijk lage snelheid had, zou dat mogelijk de oorsprong geweest kunnen zijn. Uiteraard is daar allerminst het laatste woord over gezegd.

 

Bronnen:

https://news.yale.edu/2019/11/26/new-image-offers-close-view-interstellar-comet

https://www.syfy.com/syfywire/updates-on-an-alien-visitor-the-interstellar-comet-2iborisov

Credits coverfoto: Pieter van Dokkum, Cheng-Han Hsieh, Shany Danieli, Gregory Laughlin