28-01-08

Bruine dwergen en lege ruimte

   

Administrativa:    

  • Nationale Sterrenkijkdagen en Nacht van de Duisternis.

 

Noorderkroon-Achel zal op 15 maart vanaf 19.00u weer actief meewerken aan de nationale sterrenkijkdagen en gelijktijdig deelnemen aan de Nacht van de Duisternis. In samenwerking met het Stadsbestuur Hamont-Achel ( dienst Vrije Tijd) en Natuurpunt hebben we het volgende programma uitgewerkt: Noorderkroon-Achel zorgt voor bezetting op de sterrenwacht, geeft in de taverne "De Bever" een presentatie, probeert twee mensen te vinden die twee geleide wandelingen (organisatie Natuurpunt met eigen gids) willen ondersteunen door onderweg een beetje relevante sterrenkundige uitleg te geven.

Heb je interesse om dit op je te nemen, laat iemand van het bestuur iets  weten. Het zal ons zeker helpen. Halverwege de wandeling (er vertrekken twee wandelingen in tegenovergestelde richting) zal de groep aankomen op de Tomp,waar een geschied- en heemkundige ( H. Stienaers) een uitleg zal geven over de Tomp. Dit zal IN de Tomp gebeuren ( we hebben toegang). Op een andere plaats op het domein "de Tomp" zal een Achelse toneelgroep een bewegingsact geven. Na deze activiteiten wandelen de groepen terug naar "de Bever".

In de taverne zal Natuurpunt voor een kleine tentoonstelling zorgen, Noorderkroon geeft een presentatie die sterk sterrenkundig getint zal zijn. Het thema lichthinder is natuurlijk een steeds weerkerend thema, aangevuld met het thema welke VVS gekozen heeft. Maak nu al reclame over deze activiteit en als je bereidt bent om ons te helpen in de vorm van gidsen of opvang op de sterrenwacht, aarzel niet en maak het bekend aan een bestuurslid. We zien je medewerking graag tegemoet!! 

 

  • Hou de site van internetgazet in de gaten: we zijn begonnen met de cursus "sterrenbeelden" onder de rubriek " Kijk eens omhoog".

 

Verslag van de bijeenkomst 25 januari 2008.

Met een lichte vertraging (geringe opkomst) begonnen we de avond met een kortfilm over het 30 jarig bestaan van ESA. We zagen hoe men een Ariane 5 raket in elkaar monteerde, hoe men verschillende soorten satellieten klaar maakte voor de lancering en tot slot, de lancering zelf. Heel indrukwekkend allemaal! Nog even snel een stukje macht van 10 (door Jan Hermans) en het officiële gedeelte van de avond kon beginnen met als eerste vraag op de open agenda:  

 

Zit er een zwart gat IN de aarde? Antwoord op deze vraag: Neen. We hebben even de anatomie van een zwart gat uit de doeken gedaan en aangetoond dat het onmogelijk is om een dergelijk allesvernietigend geweld te huisvesten in een ander hemellichaam. 

 

Welke vormen van heelal kennen we? Antwoord: er bestaat het "steady state-" model, het "inflation-" model en het "pulsating-" model;  (resp. het statische -, het uitdijende - en het pulserende heelal). We hebben even de Theorie van George Lemaitre, de bedenker van de theorie van de oerknal, aangehaald en wisten dat de spotnaam "Big Bang" eigenlijk afkomstig was van de Amerikaan Fred Hoyle die een beetje afgunstig was op de theorie van onze landgenoot George Lemaitre. Het mag ook gezegd dat nog nooit iemand bekwaam was om de theorie van Lemaitre te weerleggen. Sterker nog: alle bevindingen na het poneren van de theorie werden enkel en alleen bevestigd door alle waarnemingen en experimenten.  

 

Wat is het verschil tussen en meteoriet en een meteoor? De vragen bleven een destructief karakter hebben. Antwoord: een meteoor is een ingevangen stofgruisje (meestal een restje van een komeet) dat in haar traject doorheen onze atmosfeer verdampt of verbrandt. Is de massa van het ingevangen stofdeel (in dit geval spreken we over een brokstuk) en is er genoeg ijzer in haar samenstelling, dan hebben we kans dat er een deel van de meteoor de grond bereikt. Op het moment dat de meteoor de grond bereikt is het geen meteoor meer maar een meteoriet. In het zelfde gesprek keken we even naar de gevolgen van een inslag van een object met een diameter van 15 km. Er hangt er ééntje in de buurt die ons op en kleine 500.000 kilometer gaat passeren! Ook was er even aandacht naar de komeetinslagen van Shoemacher-Levy 9, welke we live bekeken hebben in Achel., jaren en jaren geleden. Ja, ja.....we worden ouder! Op de agenda (naast de open agenda) hadden we enkele items; "bruine dwergen" en "lege ruimten". Mark Smits zou voor ons het verhaal "lege ruimte" ontrafelen, maar moest door afwezigheid verstek geven. Jan Hermans had echter ook al wat van deze materie en bracht ons volgende: 

 

Een supergrote lege ruimte ontdekt in het heelal..

 

Het heelal lijkt redelijk homogeen gevuld met sterren en sterrenstelsels.

 

Tussen de sterrenstelsels in zijn er wel regelmatig lege ruimten. Er bestaan ook superholtes of supergaten, maar het zijn geen gaten zoals een zwarte gat. De lege ruimte laat gewoon licht door, maar bevat erg weinig kleine - en helemaal geen grote sterrenstelsels; Een gapend gat, zoals de pers vermeldt is wel erg overdreven. Tot heden wordt aangenomen, op basis van meetgegevens, dat de ruimte zeker 13.7 miljard lichtjaar groot is.

Wil je nu die ruimte gaan onderzoeken, ben je in het optische (en IR-) bereik beperkt tot een afstand van 2.5 miljard lichtjaar. De achtergrondstraling komt volgens andere meetmethoden van een afstand van 13.7 miljard lichtjaar en het supergrote, lege gat (waarvan sprake) meet men op een afstand van 6 miljard lichtjaar.

 

Het gat vond men door afwijkingen in de achtergrondstraling vast te stellen. Toen het heelal nog erg jong was, kort na de oerknal, was het enorm heet. Na ca. 380.000 jaren was de uitdijing verder gevorderd en de temperatuur van het geïoniseerde waterstof (plasma) gedaald tot 3000° Kelvin  (K). Bij die temperatuur ontstaat in de natuurkunde het "moment van ontkoppeling van straling en materie". Er kunnen dan atomen gevormd worden en het heelal werd doorzichtig. Een energiedeeltje dat uit die vroegere periode met 3000° K vertrekt legt een afstand van 13.7 miljard Lj af. Gedurende de reistijd van het energiedeeltje is het heelal 1000x verder uitgedijd. De roodverschuiving (= 1000) is dan zo groot dat we dus een deeltje van 3000° K / 1000 = 3)K detecteren (= temperatuur van de achtergrondstraling).

 

Met de WMAP (Wilkinson Microwave Anisotrophy Probe) -satelliet werd de achtergrondstraling zodanig nauwkeurig gemeten dat er een temperatuursverschil van een tiental microKelvin (miljardste  graad) werd waargenomen over een gebied van 900 miljoen Lj. Op basis hiervan werd een grote, lege ruimte opgetekend, want volgens het ISW effect (Rainer Sachs en Arthur Wolfe) is er dan sprake van een relatie tussen koele plekken in de achtergrondstraling en lege ruimte. Er is dan sprake van donkere energie (vacuümenergie).

Verklaring:

Tijdens de reis heeft de zwaartekracht invloed op energiedeeltjes. Bij het invallen in een zwaartekrachtveld zal de energie toenemen en bij het verlaten terug afnemen. De eindsom van deze operatie is 0,0. Rekenen we daarbij de roodverschuiving t.g.v. de expansie dan zal de ontmoeting met meer massa extra energie opleveren. De toenemende expansie wordt door het ISW effect toegeschreven aan donkere materie.

 

Jan wist te vertellen dat we nog steeds niet helemaal op de hoogte zijn van die beruchte donkere materie. We weten dat het verschijnsel verklaarbaar is door het ISW effect en het lijkt op een proces dat werkzaam is tegen de zwaartekracht. In 2008 zal de Europese satelliet "Planck" meer duidelijkheid verschaffen. Veel zal afhangen van de resultaten van die veel nauwkeurigere achtergrondstralingmetingen.  Misschien hebben kosmologen dan pas echt een probleem........

 

Wat is een bruine dwerg?

 

Jan Hermans begon, zijn verhaal door eerst even de informeren naar de kleur van een bruine dwerg. Zij die met de Kerst de "aller- gemakkelijkste quiz aller- tijden" meemaakte wisten dat ze op hun hoede moesten zijn. En ja.....ook hier weer: een bruine dwerg is niet bruin (wat is dat toch, tegenwoordig, met al die verwarrende naamgevingen?). Jan wist dat een bruine dwerg voor een waarnemer rood van kleur is. Op de vraag waarop men dan niet over rode dwergen spreekt, het simpele antwoord: die bestaan al! Rode dwergen zijn sterren die (zoals onze zon) waterstof omzetten in helium, maar die een massa hebben van < 50% van onze zon.bruine dwergen werden in de jaren 60 theoretisch voorspeld. De eerste waarneming (IR) dateert van 1995.

 

Wat is dan een bruine dwerg? Is het een ster of is het een gasreus zoals Jupiter? Na lang debatteren besloot het IAU in 2003 het volgende:

 

  • Een gasreus ontstaat tijdens de vorming van een zonnestelsel. Het zijn deeltjes ijs en stof die samenklonteren, groter worden en door toename van de massa in een latere fase meer en meer waterstof aanzuigen.
  • Bruine dwergen ontstaan door samentrekking van gas zoals bij een ster gebeurt.

 

Waarom bij sommige sterren het ontstaansproces langer duurt en er zich enorme sterren vormen en dit de bruine dwergen in een vroeg stadium stopt is niet bekend.

 

Theoretisch kan, door het vaststellen van de massa, bepaald worden of het object een bruine dwerg is, maar de massa is niet rechtstreeks te meten. Met oppervlaktetemperatuur en bolometrische helderheid kunnen waarden worden vergeleken met voorspelbare sterevolutie. Het HRD-diagram is een heel handig hulpmidden en vertelt ons dat sterren met een grote massa heet, blauw en lichtsterk zijn. Sterren met weinig massa zijn dan weer koeler, roder en lichtzwakker.

 

De ontdekking van de bruine dwergen toonde aan dat het HRD-diagram eigenlijk uitgebreid moet worden. De bruine dwergen vallen net buiten het bereik. Waarom stopt het HRD bij d M-sterren? Sterren halen hun energie uit fusie, het omzetten van een licht element naar een zwaarder met als winst; energie. Nu, het diagram stopt bij 2000° K omdat dit de temperatuur is die overeenkomt met de grens  waaronder geen fusie van waterstof naar helium kan plaatsvinden. Bij bruine dwergen is dus geen waterstoffusie mogelijk. De belangrijkste energiebron bij bruine dwergen is de temperatuursverhoging door de aantrekkingskracht t.g.v. de massa. Daarnaast kan bij bruine dwergen wel Deuteriumfusie optreden (deu=>Li). In spectra genomen van bruine dwergen (1500-2000°K) vinden we lijnen van alkalimetalen. Dit zijn de L-klasse sterren. Bij dwergen met een temperatuur van 1300 - 1500°K verschijnen methaanlijnen, ze worden als T-klasse sterren geklasseerd.

 

Door hun geringe massa worden bruine dwergen niet zo heet en beginnen dus in de buurt van M-dwergen in het HRD, ze evolueren naar T-dwergen. Als we terug op het HRD kijken en de evolutie van een ster volgen, kan een bruine dwerg die we waarnemen als een Ldwerg, evengoed een echte bruine dwerg zijn dan wel het uitgegloeide restant van een witte dwergster.

Een T-dwerg is obsoluut zeker een bruine dwerg omdat de ster, met een massa groter dan 8% van de zon, nooit zover kan afkoelen dat ze de T-klasse kan bereiken. De afmetingen van bruine dwergen zijn aan elkaar gewaagd. De massa's echter worden verschillend. Als de massa groter is zal de aantrekkingskracht ook groter zijn en wordt de temperatuur hoger. De absolute minimale grens ligt theoretisch bij 13 Jupitermassa's.

 

Als we het ontstaan van bruine dwergen kunnen vergelijke met een ster, hebben ze dan ook een corona? De temperatuur van de corona wordt opgewekt door Röntgenstraling. Deze ontstaat door magnetisme. Het inwendige van een bruine dwerg is hoofdzakelijk gedomineerd door massaverplaatsing (convectie) en de oppervlaktetemperatuur is veel lager dan die van een standaard ster. Er werd dus verondersteld dat er geen röntgenstraling aanwezig is. De satelliet Chandra heeft intussen bij enkele zeer jonge bruine dwergen wel röntgenstraling gemeten. Moegelijk ontstaat deze door het fusieproces van deuterium, maar het is niet bevestigd.

Als we aan de hand van het gekende proces en de temperatuur - lichtkrachtverhouding een benaderende levensduur van een ster kunnen bepalen, dan kan dat ook voor een bruine dwerg: naar astronomische maatstaven worden ze niet oud.

 

Nieuwe en betere meetinstrumenten zijn (weer) een doorbraak geweest in het onderzoek en het vinden van kleine sterachtige objecten. Niet alleen de ontdekking, maar ook de kennis van de atmosfeer, het ontstaan en de evolutie van de bruine dwergen zijn nog steeds onderwerp van gesprek bij astronomen en het zal de gemoederen nog zeker een tijdje bezig houden.

 

Dank aan Jan Hermans voor het verzorgen van deze avond en onderwerpen.

 

Wat zijn rijm, rijp en ijzel?

 

In de winterperiode wordt er soms gewaarschuwd voor gladde wegen door vorming van ijzel, aanvriezende mist of rijm. Hoe ontstaan die ijsvormen en wat is het verschil?

Verrijpen is de rechtstreekse overgang van gasvormig water naar ijs. Rijm of rijp is dus waterdamp die bevriest en neerslaat op de planten, wegen, auto's... Er is altijd waterdamp in de lucht zonder dat je het ziet.

Dat is niet hetzelfde als mist of dauw. Dat zijn echte kleine druppeltjes water; water in vloeibare vorm dus. Als die druppeltjes bevriezen spreken we van "ruige rijp". Die heeft soms duidelijk een ruigere structuur, omdat de mistdruppeltjes bijvoorbeeld tegen een boom blijven aanbotsen en zo het laagje ijs steeds dikker doen aangroeien tot soms wel enkele centimeters dik. Bij waterdamp kan dat niet want daarvan is er veel minder in de lucht aanwezig.

Ijzel is regen die bevriest op een bevroren oppervlak; bijvoorbeeld op de weg. Dat gebeurt als het nog vriest aan de grond, terwijl de bovenste luchtlagen al warmer zijn. Dit verschijnsel komt het meest voor aan het einde van een vorstperiode.

Ijsplekken ten slotte zijn plaatsen waar het water, dat op het wegdek staat, bevriest.    JH

Enkele levensvragen.......

 

  • 1. Als je van zwemmen slank wordt, wat doen walvissen dan verkeerd?
  • 2. Als maïsolie van maïs gemaakt wordt, hoe zit dat dan met babyolie?
  • 3. Als superlijm werkelijk alles vastlijmt, waarom dan niet de binnenkant van de tube?

21:53 Gepost door Lambert Beliën | Commentaren (0) |  Facebook | |

De commentaren zijn gesloten.