17-02-18

Verslagen Noorderkroon Januari 2018

Verslag van de bijeenkomst 26 januari 2018.

Administrativa

Aanwezig; Jan, Harry, Paul, Jo, Maddy, Diane, Dirk,  Franky, Job en Lambert. Speciaal welkom aan Paul en Job!

Goedkeuring vorig verslag.

Affiches Nationale sterrenkijkdagen werden verdeeld. Rest van promo-materiaal ligt al op de sterrenwacht..

Werken aan de Bever : kapwerken zijn in volle gang. We hebben nu al een veel ruimere blik op de sterrenhemel.

Onze zon is geel van kleur volgens info van de universiteit van Gent. Er schijnen andere meningen te zijn, zoals Stanford University die claimt dat de visuele kleur wit is.

Job viert zijn terugkomst met een stukje vlaai!  Bedankt,  Job, ’t was lekker!

Franky bracht theeglazen mee voor gebruik op de sterrenwacht. Onze theedrinkers kunnen gerust zijn; ’t zijn mooie glazen!

Verslag van de kijkavond.

12 januari 2018; onze eerste activiteit in het nieuwe jaar en het was een kijkavond. Nog steeds in de greep van bewolkt en supervochtig weer, maar dat kon niet verhinderen dat we met 8 Noorderkroners (Franky, Jan, Jo, Maddy, Diane, Harry, Dirk en Lambert) verzamelden in de archiefruimte. 

Omdat we afgesproken hadden bij bewolking een alternatief programma te bieden staken we van wal met een héél uitgebreide uitleg over meteoren, meteorieten en kometen. We zijn Franky dankbaar omdat hij gewillig (?) fungeerde als “supergeleider” voor het beantwoorden van suggestieve gestelde vragen. De daarbij horende antwoorden,  telkens het gesprek op de juiste sporen houdende.  Na een interactieve uitleg aan bord en met de bijhorende tekenlessen, wisten we al wat meer over baantrajecten, botsingen, geëxciteerde atmosfeerlagen, snelheid, enz. Na wat reflecties over botsingen in, bijvoorbeeld de ring van Saturnus,   kwamen we net z’n allen een beetje slimmer uit de strijd.  Omdat, en hier moet je echt niet proberen de link te vinden,  de  koffie soms zwart gedronken wordt, vroegen we ons af welke kleur de zon werkelijk heeft? Er is onenigheid over dit topic. De ene partij geeft heel resoluut aan dat het wit is, maar niet iedereen is hiervan overtuigd. Wordt  zeker en vast ingekeken. (nvdr. vervolg zie hierboven in rubriek “administratieva”).

We beëindigden de avond met een update van de werken rond de vijver, gebracht door onze voorzitter.                          LBe

 

Open agenda:

Jan:        Waarom springt een weerballon kapot op 35 km hoogte?

Franky:    Opwarming van de aarde?   Zou het aan kanteling kunnen liggen?

               Ringen van Saturnus, worden die groter?

Dirk:       Trappist, Unvignetted view of 50mm, wat wil dat zeggen?        

De weerballon van Jan en de atmosferische druk. Jan stelt zich de vraag waarom de ballon knapt als hij stijgt? Druk buiten daalt, maar tegelijkertijd zal de druk  binnen in de ballon ook dalen. En toch knapt de ballon.  We vermoeden de flexibiliteitsgrens van het gebruikte materiaal. 

De opwarming van de aarde heeft niets te maken met het kantelen van de poolas. Opwarming is te danken aan broeikasgassen die ingevangen warmte vasthoudt.

De ringen van Saturnus worden niet groter. We bespraken de dynamiek van de ringen. Jan haalde ook nog even de herdermaantjes aan:  ze kruisen elkaar in hun omloop en houden zo de ring zuiver.

Dirk , bezig met een onderzoek over TRAPPIST (de beroemde  60 cm RC kijker die gebruikt wordt voor exoplaneten-onderzoek) vond een formulering: “Unvignetted view van 50 mm”.  Dit  is een term die gebruikt wordt  om aan te geven welk gedeelte van een opname vignette-vrij is. We hebben het fenomeen “vignettering” uitgelegd en laten weten hoe dit op te lossen. 

Na deze boeiende uiteenzettingen werd een vrijwilliger gezocht…… om de overheerlijke vlaaien van Job aan te snijden!  Er werd gezellig gekeuveld tijdens het nuttigen van de versnaperingen. We informeerden bij Job naar de nachtelijke sterrenhemel boven Abu Dhabi. Wij maar klagen, maar……het is ginds niet veel beter! Job wist dat in een straal van 60 km rond Abu Dhabi zoveel stof en lichtvervulling is dat met moeite de Plejaden zichtbaar zijn. Slechts 2x in 5 maanden tijd was de lucht helder genoeg om, overdag,  op afstand de stad te zien. Omstandigheden overdag zijn ook bepalend voor hetgeen  ’s nachts zichtbaar kan zijn.   Boeiende gesprekken en lekkere vlaai; een goede combinatie!

Na de pauze gaf de voorzitter het woord aan Lambert voor zijn thematische uiteenzetting:

8 Protonen is genoeg!

Het 8e element in de elemententabel laat ons leven, ademen!  Niet alleen dat, het kleurt het heelal! Als we naar deepsky-objecten kijken door onze telescopen zien we (meestal) geen kleur. De grote uitzonderingen is het heldere groene dat we zien in bepaalde nevels. Het geheim achter dit gegeven is goed voor een boeiend verhaal. Een verhaal dat aansluiting vindt in onze levens en onze gedachten. Het opent poorten naar een heel nieuw niveau van onderzoek in de ruimte.

Even terug naar het lagere onderwijs: we leerden dat het universum bestaat uit 92 natuurlijke elementen en dat ze alle 92 hier op aarde te vinden zijn. Niet allemaal even interessant…. Bvb:  elke ademteug die je neemt is een gas-mix van 99.9% stikstof - zuurstof en wat edelgassen, waaronder een vleugje argon. Argon is een inert gas en zweeft hier gewoon rond. We gebruiken het enkel om onze verlichtingspeertjes te vullen, in lasers, etc. Het helpt ons niet, maar het schaadt ons ook niet.

Lucht bevat ook een zweem van waterdamp (H2O), welk voor 2/3e waterstof is. “Waterstof is het meest voorkomende element in de ruimte”, vertelde juf Clair ons en wie waren wij om dat tegen te spreken? Waterstof is het hoofdbestanddeel van onze hersenen! Het is dé primaire brandstof van onze zon! Het is dus van cruciaal belang voor ons bestaan! Bekeken vanuit het aspect “kosmische abundantie” komen we uit bij element nummer 2; Helium. Dit element brengt ons terug in de categorie “onnodig”. Als alle Helium van de aardbol zou verdwijnen, we zouden er weinig of niets van merken. Maar……..Helium is wel belangrijk!  In het binnenste van de sterren  ondergaat Helium fusie om zo het derde meest voorkomende element te vormen; zuurstof!  We zijn aangekomen bij de hoofdspeler van dit verhaal:  Zuurstof!

Onze bestaan rekent op zuurstof. Het combineert zich zo gemakkelijk met andere elementen dat we het overal zien op aarde, zelfs door onze telescopen! Alhoewel water voor 2/3e uit  waterstof bestaat (in termen van atomische make-up), haar gewicht bestaat voor 90 % uit zuurstof. Met dezelfde verhoudingen zien we dat ook de ringen van Saturnus hoofdzakelijk bestaan uit zuurstof, net als onze wolken, onze melkchocolade, onze poezen,…… Omdat vele andere elementen zo graag zuurstof opnemen,  “verbinden” zeg maar, ze zuigen het op als een spons, is er zo goed als geen hemellichaam dat vrije zuurstof kan herbergen. Onze aardse atmosfeer is de enige plaats in het door ons gekende heelal met massa’s beschikbaar.

Ons deken van lucht is 21% zuurstof omwille van één reden: planten! Ze absorberen zuurstof in één van zijn gecombineerde vormen koolstofdioxide en ze gebruiken de koolstof voor de stijfheid van hun bladeren en ze lozen moleculaire zuurstof als afval. Er zijn zoveel planten, bomen en kelp; onze atmosfeer staat stijf van de zuurstof!

Ten tijde van de Renaissance had niemand hier weet van. Niemand wist dat lucht een mengsel was van gassen, maar men was op zoek naar de kennis. De wetenschap ontdekte de hoofdbestanddelen :  de Schotse natuurkundige Daniel Rutherford ontdekte Stikstof in 1772 en twee jaren later isoleerde de Britse theoloog Joseph Priestly zuurstof. Men had snel door welke belangrijke eigenschappen beide elementen hadden: de ene ondersteunde leven en ontbranding en de andere niet! De ene niet-zuurstof-speler kreeg al snel een negatieve reputatie. Rutherford noemde het “noxious air” . Muizen die blootgesteld werden aan dit gas stierven snel. Zuurstof, daarentegen, dat was het kostbare levens-ondersteunende gas dat iedereen had willen ontdekken!  Omdat zuurstof zich zo gemakkelijk bindt aan andere elementen, maakt het dat dit element goed is voor 2/3e van het gewicht van elk levend wezen,  bijna zelfs de helft van het gewicht van de maan.

In het begin had het universum geen zuurstof. De bigbang creëerde Waterstof en  Helium en daarna,  een heel klein beetje lithium in de eerste sterren, maar geen zuurstof. De allereerste sporen van zuurstof verschenen miljoenen jaren na de BB, héél spaarzaam in het interieur van sterren. Sommige van die eerste generatie blauwe sterren draaide zichzelf binnenstebuiten tijdens gewelddadige uitbarstingen, om alzo hun schaarse zuurstof-sporen te dumpen in de leegte van de ruimte.

1920, de Britse astrofysische geleerde Arthur Eddington dokterde als eerste uit hoe de zon werkte. Hij argumenteerde als eerste dat de energie van de zon afkomstig moest zijn van  de fusie van 4 waterstofatomen in een nieuw heliumatoom.  Naarmate een ster ouder en ouder wordt zal er méér en méér helium gefusioneerd worden om uiteindelijk koolstof te produceren, op weg naar  zuurstof. Tegen de tijd dat een ster gelijk onze zon het einde van haar bestaan bereikt  en op het punt staat om in een witte dwerg te veranderen, bestaat ze uit één bal zuurstof en koolstof met weinig andere elementen. Net voordat de instorting tot witte dwerg gebeurd zal een ster met de massa van 8-zonsmassa’s materiaal uitstoten in de vorm van een uitdijende gasbubbel.  Hier komen wij, de waarnemers in beeld:  Wanneer we naar een planetaire nevel kijken zien we een oude centrale ster omringd door een gloeiende donut van miljarden tonnen zuurstof. Het uitgestoten materiaal zal op termijn, samen met ander materiaal afkomstig van supernovae,  de basis vormen van nieuwe ster- en planetenvorming, zoals ons zonnestelsel.

Terug naar zuurstof:  2.4 miljard jaren geleden had onze atmosfeer had geen zuurstof. Vanaf toen ging het een beetje anders lopen…. Een kleine 300 miljoen jaren geleden was de aardbol zo dicht begroeid met planten dat de lucht verzadigd was van zuurstof . Het zuurstoflevel bereikt een  35% concentratie (Nvdr: Er was wat twijfel of dit  wel kan, maar bij nazicht blijkt dat  meerdere bronnen een zuurstofwaarde van 35% tegen het einde van het Krijt aanreiken.) en gaf de insecten de kans om buitenproportionele afmetingen aan te nemen. Insecten met de spanwijdte van tegenwoordige adelaars waren geen uitzondering.  Teveel zuurstof is ook niet alles!

Terug naar de waarnemers, naar ons. We zien kleuren, maar de vraag is ” hoe komen ze tot stand?”  Zuurstof is een kleurloos gas, onderdruk zal het vloeibaar worden en blauw uitschijnen. In gasvorm gloeit het niet, tenminste als het koud is. Dat komt omdat een atoom enkel licht kan uitzenden als een elektron naar een lagere baan gedrukt wordt. (korter bij de kern). Atomen in rust (zoals de gassen die we inademen) zijn niet aangeslagen. Hun elektronen veranderen niet van baan en zullen daarom ook niet gloeien. We gaan eens naar de nacht kijken en verplaatsen ons naar hogere breedtegraden, bvb  Finland, Noorwegen. Daar zien we de meest nabije vorm van natuurlijk gloeiend gas: het Poollicht. Voor ons vanzelfsprekend, maar….

Tijdens de 19e eeuw, zelfs een stuk in de 20e eeuw werden onderzoekers gek van het gegeven poollicht. Wat is het en hoe komt het aan z’n groene kleur?  Spectroscopen  splitsten het licht van ene object in haar verschillende kleurcomponenten en onthulden dat poollicht een specifieke golflengte had van 557.7 nanometers. Vreemd genoeg, vergelijkingen met laboratoriumproeven  gebruik makende van verschillende gassoorten brachten geen antwoorden. Niks leek te kloppen wat men ook deed of dacht.  Vroeg in de20e eeuw concludeerde de Duitse astronoom Julius Scheiner dat het spectrum van een aurora identiek is aan het kathode spectrum van stikstof. FOUT!  Engelse meteoroloog Marshall Watts was heilig overtuigd dat het gloeien van het noorderlicht toegewezen moest worden aan kryptoniet.  FOUT!  Er volgden massa’s van fout stellingen tot uiteindelijk de Duitse spectroscopische expert Heinrich Kayser concludeerde dat “ we absoluut niets weten over de chemische oorsprong van de lijnen van het poollicht”. Dat was tenminste een statement!

Duitse onderzoeker Alfred Wegener, later bekend voor zijn theorie over platentektoniek, publiceerde een tekst waarin hij stelde dat het gloeien van het poollicht te wijten was aan een nieuw gas, het “Geocoronium”. Deze stelling die een nieuw, onontdekt  gas aanreikte was niet nieuw. Onderzoekers dachten voor decennia lang dat de groene gloed van de nevels die ze zagen op 500.7nm toe te wijzen was aan een substantie die ze “Nebulium” noemden. Het heelal scheen gevuld te zijn met onbekende elementen die niet op aarde voorkwamen. Jaren verliepen totdat de Noorweegse expert Poollicht-fysica Lars Vegard in 1924 dacht de puzzel opgelost te hebben. Hij publiceerde in “Nature” dat het typische spectrum van poollicht uitgezonden wordt door vast stikstof (stofdeeltjes).  Ze waren allemaal fout; Nebulium bestaat niet, net zoals Geocoronium niet bestaat. De oorsprong van de groene gloed was afkomstig van zuurstof, doodgewoon zuurstof!

In beide gevallen, diep in de ruimte of hoog in onze atmosfeer, het mysterie zit hem in de bijna-vacuüm-condities.  Onze juf Claire wist ons te vertellen dat zuurstof elektronen bepaalde toegelaten banen heeft rond de kern. Wanneer de elektronen aangeslagen worden door bvb hoge energie-UV straling van een ster, zal het elektron  een energetische sprong maken naar een onstabiele baan en licht uitzenden.  Kort bij het aardoppervlak is het zuurstofgehalte zo hoog dat de aangeslagen atomen zo snel met elkaar botsen dat als gevolg daarvan hun energie verkwist wordt, nog voor ze het kunnen uitzenden in de vorm van licht.

Hoger in de atmosfeer wordt het een ander verhaal, net als in het vacuüm van de ruimte: de aangeslagen elektronen kunnen “metastabiele” staat aanhouden alvorens te vervallen in een lagere baan en een lichtdeel uit te zenden. Hier worden de kleuren gegenereerd die niet onder aardse condities nagebootst kunnen worden. Deze “verboden straling” zoals ze genoemd werd kwam in een specifieke geel-groene kleurschaal bij 557.7 nm in de poollichten en bij 500.7 in de planetaire nevels. Bij de planetaire nevels bleek het te gaan over dubbel geïoniseerde zuurstof. Niks exotische….mysterie opgelost!!!!

Toevallig (en gelukkig) zijn onze ogen gevoelig voor deze emissies, maar niet iedereen “ziet” de kleuren.  Er zijn experimenten gedaan met groepen die op aurora-reizen gingen en daaruit bleek dat 50% de werkelijke intensiteit van het licht kan zien. Dat een kwart van de waarnemers het heldere groene licht slechts zagen als een zwakke groene gloed en een kwart van de deelnemers zag helemaal geen kleur. Dezelfde uitkomst bij telescopische waarnemingen . Niet alle deepsky-objecten geven een beeld van kleur. De bekendst die dat wel doen zijn de grote Orionnevel, de Katoognevel (NGC 6543) in de Draak en de Little Gem Nebula (NGC 6818) in de Boogschutter. Ga je kijken,; dan zie je zuurstof.  Spectroscopisch wordt het een stoofpotje. Afhankelijk van de bandbreedte heb je resultaten. Je registreert de dingen die er zijn, niet meer, niet minder. Maak je een fotografische opname dan gebeurd er iets eigenaardigs; het groen van de zuurstof verdwijnt  (overbelicht als wit) en het rode van de H-alfa (656,3nm) neemt over. Zuurstof wordt als het ware “weggebrand” van de opname. Bottomline is dat het middel van waarneming bepalend wordt van wat je ziet. Zichtbaar licht – spectroscopie of fotografisch .

Zuurstof kan nog helpen in andere puzzels en dat komt omdat zuurstof in drie verschillende “smaken” komt.  Zuurstof heeft drie stabiele isotopen, elk met hetzelfde aantal protonen, maar met een verschillend aantal neutronen in hun kern. Alle drie hebben ze dezelfde chemische eigenschappen, je kan ze alle drie vrij inademen!  Elk zuurstofatoom heeft acht protonen. De grootste meerderheid hebben ook acht neutronen. Tel de protonen en neutronen op en je komt uit op 16. Dus…..  de meest voorkomende vorm is O-16.Maar, een klein percentage van zuurstof heeft een of twee extra neutronen O-17 en O-18.

De eerste sterren in het heelal creëerden bijna 100% zuivere O-16. Latere generaties maakten progressief grotere aantallen van de zwaardere isotopen. Tegenwoordig meten we 1 op 500 zuurstofatomen met een extra neutron, terwijl 1 op 2000 atomen er twee extra heeft.

De ratio O-16, O-17 en O-18 isotopen in elke aardappel, puppy en rots hier op aarde volgt een simpele regel. Stuur je nu een lander naar Mars en je gaat bodemstalen bestuderen zal je al snel zien dat je een hogere ratio O-16 en O-17  hebt. Het verschil tussen aarde en Mars is 300  PPM (delen per miljoen), met Mars aan de hoogste kant.  Dus, zuurstof isotopen zijn eigenlijk vingerafdrukken, ze vertellen ons van welke planeet een rots komt. Daarom kunnen we een bepaalde meteoriet linken aan Marsgesteente. We kennen meteoren die afkomstig zijn van planetoïde Vesta, ook met een PPM van 300 lager dan de aardse waarden.

Hier gaat het vreemd worden: als we een maanrots gaan analyseren komen we uit op……..dezelfde ratio dan aardse gesteenten. Het is alsof de maan een aardse afkomst heeft. We meten slechts een afwijking van 1 op 50.000 .  Dit geeft weer een probleem. Bijna elke planetaire geleerde denkt dat de maan ontstond uit een botsing van de aarde met een Mars-sized hemellichaam genaamd Theia. Natuurkundige wetten reiken aan dat na een botsing het gevormde hemellichaam een mix moet zijn van aards materiaal en van Theia-materiaal en toch meten we uitsluitend aards materiaal.

Elke paar jaren wordt er wel ergens een paper gepubliceerd dat of poogt het zuurstof-issue uit te leggen of anderzijds de botsing tussen aarde en Theia in diskrediet te brengen. Een her-analyse in 2014 van de Apollo maanrotsen  gaven een héél kleine afwijking tussen beide zuurstofwaardes (Aarde-Theia), héél weinig, maar misschien nét genoeg om de botsingstheorie op tafel te houden.

Misschien, in de nabije toekomst, zien we de distinctieve vingerafdruk van gloeiend zuurstof op een exoplaneet en weten we…..het groene signaal kan een startschot betekenen, want …. We hebben dan de handtekening van planten gevonden op een andere wereld!  Opnieuw zal zuurstof onze gids zijn tijdens nieuwe ontdekkingen.                                                             

                                                  LBe                                                             

15:41 Gepost door Lambert Beliën | Commentaren (0) |  Facebook | |

De commentaren zijn gesloten.