Vervormde exoplaneet kort voor zijn einde

Rory

Astronomen – onder meer van het Anton Pannekoek Instituut voor Astronomie in Amsterdam – hebben een bijzondere exoplaneet ontdekt. Het is een planeet met een samenstelling vergelijkbaar met die van de aarde, maar extreem dicht rond zijn ster draait. Deze exowereld is daardoor niet bolvormig, maar als gevolg van getijdenkrachten uitgerekt. Waarschijnlijk zal het niet zo lang meer duren voordat hij helemaal uiteen wordt getrokken.

De planeet, met het catalogusnummer TOI-2431b, draait om een ster op een afstand van 117 lichtjaar in het sterrenbeeld Cetus (Walvis). Hij doet dat in ruim 5,5 uur op een afstand van slechts één miljoen kilometer van zijn ster en behoort daarmee tot een handjevol exoplaneten met een omlooptijd van korter dan één dag. De planeet is vijf tot zes keer zo zwaar en anderhalf maal zo groot als de aarde. Door de korte afstand tot de ster heeft het planeetoppervlak een temperatuur van rond de 1800 graden Celsius. Dat is hoger dan het smeltpunt van de mineralen in vele gesteenten, waardoor het oppervlak waarschijnlijk deels of volledig is gesmolten. TOI-2431b is een zogeheten lavawereld.

De korte omlooptijd impliceert ook dat de planeet onderhevig is aan de sterke getijdenkrachten van zijn ster. En dat zijn rotatietijd hoogstwaarschijnlijk in het verleden gelijk is geworden aan de omlooptijd rond de ster. TOI-2431b houdt dus steeds hetzelfde halfrond naar de ster gericht, net zoals de maan dat doet bij de aarde. Kaya Han Taş en collega’s hebben nu berekend dat de planeet daardoor niet meer bolvormig is, maar ietwat uitgerekt. De korte as van de planeet is bijna een tiende korter dan de lange as.

De baan van de planeet ligt bovendien net buiten de zogeheten Roche-limiet, de grens waarbinnen een planeet door getijdenkrachten uiteen wordt getrokken. De astronomen verwachten dat TOI-2431b deze grens steeds dichter zal naderen en over zo’n 30 miljoen jaar – een kosmische oogwenk – bereikt. Dan wordt hij uit elkaar getrokken en door de ster opgeslokt. Het is dus wel heel toevallig dat we hem nu nog kunnen waarnemen. (GB/Astronomy & Astrophysics 707, A238)

Tekst: George Beekman 

Afbeelding: Impressie van het uiteenvallen van een planeet ter grootte van Mercurius voordat hij in zijn ster verdwijnt. (NASA/JPL-Caltech)

Lancering Flacon 9 met Crew13: fotoreportage

Rory

SpaceX Crew-13 is de dertiende operationele bemande ruimtevlucht van NASA’s Commercial Crew-programma die werd gelanceerd op 1 oktober 2026. Vanaf Cape Canaveral Space Force Station in Florida werd het ruimteschip SpaceX Crew Dragon (genaamd Grace) met een Falcon 9-raket gelanceerd met bestemming ISS. De vierkoppige bemanning sloot daar aan bij Expeditie 75 voor een missie van ongeveer 6 maanden.

Zenit-lezer Rob van Mackelenbergh was aanwezig bij de lancering, en maakte voor Zenit online een fotoverslag.

Tekst en foto’s: Rob van Mackelenbergh

Voorafgaand aan de lancering vond de zogenaamde Crew13 walkout plaats vanuit de O&C (Orbiter & Processing facility) op het Kennedy Space Center. Dit gebeurde met aanwezigheid van nogal wat pers en geïnteresseerden. De astronauten zijn gekleed in hun overdrukpakken van SpaceX en komen naar buiten op dezelfde plaats waar de astronauten van Apollo en de Space Shuttle na ar buite n kwamen. De Crew13 astronauten werden vanaf hier met Tesla’s vervoerd naar de Falcon 9, die op lanceerplatform LC40 klaar staat. Het ritje duurt ongeveer 20 à 25 minuten. Eenmaal aangekomen werden de astronauten in de Crew Dragon geplaatst en vast gemaakt aan hun stoelen. Dit alles duurde zo’n 3,5 uur, erna volgde de lancering !

Op 1 oktober om 11.10 (plaatselijke tijd) was het dan zover: de lancering van Crew 13, met de astronauten Jessica Watkins, Luke Delaney, Joshua Kutryk en Sergey Teteryatnikov. Zij vertrokken van lanceerplatform 40 naar het ruimtestation ISS, voor een verblijf van ongeveer een half jaar. Deze missie was de snelste wat betreft de koppeling met ISS, namelijk in circa 8 uur. De eerste trap die terugkeerde was vlakbij lanceerplatform op landingszone 40. De media kreeg de mogelijkheid de lancering te zien vanaf Space Force Station, namelijk vanaf de Looproad aldaar. En dat is dichterbij dan de press-site, ongeveer 4 km nu, en dat was te merken bij de lancering en de terugkomst van de 1ste trap met de zogenaamde sonic-booms. Iedereen schrok behoorlijk – terwijl je weet dat het komt. Twee ongelooflijk harde knallen. Maar iedereen was zichtbaar tevreden!

Titans vlakten mogelijk door ‘sneeuwval’ ontstaan

Rory

Volgens astronomen van de Cornell Universiteit in Ithaca, in de Amerikaanse staat New York, zou het op Titan kunnen sneeuwen. Titan is de grootste maan van Saturnus en de sneeuw zou daar niet bestaan uit bevroren water maar uit organisch materiaal. De sneeuw zou het extreem gladde oppervlak kunnen verklaren van de uitgestrekte vlakten die het grootste deel van Titan bestrijken.

Titan heeft een dichte atmosfeer van voornamelijk stikstof en een dikke smog van koolwaterstoffen, waardoor zijn oppervlak in zichtbaar licht niet is te zien. Met de radar van de Amerikaanse Saturnusverkenner Cassini (2004-2017) kon dat wel en daarmee is dan ook het oppervlak in kaart gebracht. Die radarwaarnemingen brachten ook uniforme vlakten aan het licht, die overwegend uit organisch materiaal lijken te bestaan.

De radar van Cassini bestraalde het oppervlak van Titan onder verschillende hoeken. Uit deze waarnemingen blijkt dat de reflecties van een 13-tal wijdverspreide vlakten vrijwel dezelfde kenmerken vertonen. Dat zou er volgens Anthony Fine en collega’s op kunnen wijzen dat deze vlakten op dezelfde manier zijn ontstaan. En wel via een soort ‘sneeuw’ van vaste, organische deeltjes die hoog in de atmosfeer werden gevormd uit eenvoudige organische verbindingen als methaan en ethaan.

Deze deeltjes zouden gedurende lange perioden als een soort ‘sneeuw van tholinen’ uit de atmosfeer zijn neergedaald. En doordat dit vanaf grote hoogten gebeurde, zouden zij overal op het oppervlak een egale laag met vrijwel dezelfde eigenschappen hebben gevormd. Die laag zou in de loop der tijd kunnen zijn verdicht of op een andere ma- nier zijn veranderd, net zoals dat met sneeuw op aarde gebeurt. Dat suggereren ook de radarreflecties, die het beste te verklaren zijn met een sneeuwlaag die uit twee delen bestaat: een bovenste dunne, lichte en vlokkerige laag met een compactere, dichtere laag eronder. Het geheel zou nog geen meter dik zijn.

Dit alles is ook goed om te weten voor Dragonfly, een soort helikopter van de NASA die op verschillende plaatsen op Titan metingen aan het oppervlak en in de atmosfeer gaat verrichten. Lancering niet voor juli 2028. (GB/Journal of Geophysical Research-Planets 131, nr. 2)

Tekst: George Beekman

Afbeelding: Opname (bewerkt) van het oppervlak van Titan, gemaakt door de Europese Huygens-lander op 14 januari 2005. (ESA/NASA/JPL/Universiteit van Arizona)

Meeste waterstof op aarde zit verstopt in de kern

Rory

De kern van de aarde is misschien wel het grootste reservoir van alle waterstof op onze planeet. Dat concluderen onderzoekers in China en Zwitserland op grond van laboratoriumonderzoek. Die ijzerkern zou veel meer waterstof kunnen bevatten dan de waterstof die – in dit geval gebonden aan zuurstof – ligt opgeslagen in de oceanen.

Al sinds lang wordt door onderzoekers gesuggereerd dat de metalen kern van de aarde een grote hoeveelheid water- stof zou kunnen bevatten. Schattingen daarvan leverden tot dusverre echter heel verschillende waarden op die tot wel een factor duizend uiteen konden lopen. Dat lag mede aan de moeilijkheid om het ge- drag van waterstof te bestuderen onder de omstandigheden die in de aardkern heersen.

Dat is nu wel gelukt door Dongyang Huang en collega’s. Zij simuleerden met een zogeheten diamant-aambeeldcel de extreem hoge temperatuur (5000 graden) en druk (een miljoen atmosfeer) die tijdens het ontstaan van de aarde in de kern van onze planeet zouden hebben geheerst. Daarmee werd het gedrag van ijzer (de metaalkern), ingekapseld in waterhoudend silicaatglas (het omringend magma) bestudeerd. Er bleken toen nanoclusters van zuurstof, silicium- en waterstof te ontstaan met ongeveer dezelfde concentraties silicium en waterstof.

Via deze verhouding en schattingen van het siliciumgehalte in de aardkern konden de onderzoekers afleiden dat die voor 0,07 tot 0,36 gewichtsprocent uit waterstof zou moeten bestaan. Die hoeveelheid komt overeen met 9 tot 45 maal het gewicht van de waterstof die zich – gebonden aan zuurstof – in de huidige oceanen bevindt. Daarmee zou de aardkern het grootste reservoir van waterstof op en in onze planeet zijn.

Deze grote hoeveelheid is in overeenstemming met de theorie dat de aarde het grootste deel van zijn water(stof) heeft meegekregen tijdens de eerste stadia van zijn ontstaan. Dus tijdens het samenklonteren van waterrijke planetesimalen en ‘planeetembryo’s’, en niet in de tijd daarna, toen de planeet werd bestookt door kometen en planetoïden. Hetzelfde zou kunnen gelden voor andere belangrijke vluchtige bestanddelen op aarde, zoals koolstof en stikstof. (GB/Nature Communications 17, nr. 1211)

Crew13 aankomst op Kennedy Space Center

Rory

Vier bemanningsleden staan op het punt om naar het Internationaal Ruimtestation (ISS) af te reizen als onderdeel van NASA’s SpaceX Crew-13-missie om onderzoek, demonstraties van nieuwe technologieën en onderhoud uit te voeren aan boord van het laboratorium in een een baan om de aarde. Rob van Mackelenbergh was bij hun aankomst op het Kennedy Space Centre, en stuurde Zenit een verslagje en foto’s toe.

De astronautencommandant Jessica Watkins en piloot Luke Delaney en missie-specialisten Joshua Kutryk en Sergey Teteryatnikov kwamen aan in de T-38’s op Kennedy Space Center, afgelopen zaterdag rond 1 uur plaatselijke tijd Florida. De vlucht heeft vertraging opgelopen in verband met een lekkage in de Crew Dargon van SpaceX; lancering was eigenlijk op 12 sept gepland nu gepland op 1 oktober.
De astronauten kwamen aan door eerst een rondje te vliegen boven de aanwezige pers en media. Daarna landden ze op de landingsbaan die vroeger de Space Shuttle gebruikte.

Eenmaal uitgestapt kwamen de astronauten naar de microfoon die stond opgesteld en konden de media vragen stellen.
Er werd nog even geposeerd voor de pers en de live uitzending van NASA tv.
Hierna gingen de astronauten in quarantaine op Kennedy Space Center tot de lancering, nu op 1 oktober 11.10 am Florida-tijd.

Tekst en foto’s: Rob van Mackelenbergh

Ruimtesonde JUICE scheert langs de aarde op weg naar Jupiter

Rory

De Europese ruimtesonde Jupiter Icy Moons Explorer (JUICE) passeert op 28 september 2026 opnieuw de aarde. De nauwe passage is geen omweg, maar een zorgvuldig geplande zwaartekrachtsslinger waarmee de sonde haar snelheid en vliegrichting aanpast voor de verdere reis naar Jupiter. JUICE passeert de aarde op ongeveer 8640 kilometer hoogte; het dichtste punt wordt om 13.45 uur CEST boven de Indische Oceaan bereikt.

Tijdens de passage verandert de snelheid van JUICE met ongeveer 3,5 kilometer per seconde en wordt haar baan ongeveer 20 graden afgebogen. Daardoor komt de sonde op een traject dat haar uiteindelijk naar Jupiter brengt. Een rechtstreeks traject zou aanzienlijk meer brandstof hebben vereist. Na deze passage volgt in januari 2029 nog een laatste vlucht langs de aarde, waarna JUICE in juli 2031 bij Jupiter moet aankomen.

De passage biedt bovendien een unieke wetenschappelijke gelegenheid. Tussen 23 september en 3 oktober worden de tien wetenschappelijke instrumenten van JUICE gebruikt om de aarde en de maan te onderzoeken. De metingen kunnen helpen om de instrumenten te kalibreren voordat zij bij Jupiter worden ingezet. Vooral de passage door de magnetische staart van de aarde is interessant: daarin kunnen de instrumenten de complexe interactie tussen de aardmagnetosfeer en de geladen deeltjes van de zon meten.

Ook de navigatiecamera krijgt een testmoment. Die maakt beelden van de maan en haar horizon om een nieuwe techniek voor optische navigatie te testen. Uiteindelijk moet JUICE hiermee nauwkeuriger langs de manen van Jupiter kunnen navigeren.

JUICE werd in april 2023 gelanceerd en zal vanaf 2031 onderzoek doen aan Jupiter en de ijsmanen Europa, Ganymedes en Callisto. Vooral Ganymedes staat centraal in het latere deel van de missie.

Is Mercurius wel een echte planeet?

Rory

Volgens een resolutie van de Internationale Astronomische Unie (IAU) uit 2006 is een planeet een bolvormig hemellichaam dat rond de zon draait en ‘de omgeving nabij zijn baan heeft schoongeveegd’. Dit betekende toen dat Pluto voortaan geen planeet meer mocht worden genoemd en een dwergplaneet werd. De kleinste planeet in het zonnestelsel werd Mercurius, maar volgens twee Chinese wetenschappers is hij dat misschien niet helemaal.

Bij het ‘schoonvegen’ van het gebied rond de baan van een planeet wordt er stilzwijgend van uitgegaan dat de planeet dit zelf heeft gedaan en wel doordat hij het om- ringende materiaal via zijn zwaartekracht heeft weggeslingerd. Dus zoals bijvoor- beeld Mars met zijn zwaartekracht een passerende ruimtesonde een extra duw- tje geeft. Maar volgens Hsing Wen Lin en Zong-Fu Sie wordt daarbij over het hoofd gezien dat deze schoonmaak ook op een andere manier is verricht en wel door de zon.

Objecten in de buurt van de zon zijn blootgesteld aan een extreem felle licht- en warmtestraling. Deze laatste veroorzaakt thermische spanningen die kleine objecten zoals planetoïden eroderen en uiteindelijk uiteen kunnen doen vallen. De warmtestraling kan ook tot gevolg hebben dat een kleine planetoïde steeds sneller om zijn as gaat draaien, waardoor hij materiaal verliest en uiteindelijk geheel kan fragmenteren: het zogeheten YORP-effect. De hittestress van de zon zorgt daarna voor verdere af- braak van de fragmenten. En in alle gevallen worden de kleinste deeltjes die hierbij ontstaan door de druk van het zonlicht weggeblazen.

De twee Chinese onderzoekers hebben nu berekend dat deze activiteit van de zon in staat is om objecten van één kilometer of kleiner in de buurt van Mercurius binnen 50.000 jaar op te ruimen. Mercurius zelf zou daar via zijn zwaartekracht een kleine tien miljoen jaar voor nodig hebben, dus honderd keer zo lang. Dit zou erop wijzen dat de omgeving van Mercurius vooral werd schoongemaakt – en nog steeds wordt schoongehouden – door de zon. En daarom zou het schoonmaak-criterium van de IAU in fysisch opzicht niet eenduidig zijn. (GB/Res. Notes AAS 10, nr. 4)

NASA selecteert PRIMA-infraroodtelescoop met Nederlandse technologie

Rory

NASA heeft de ver-infrarood ruimtemissie PRIMA geselecteerd als beste kandidaat uit haar Probe call. Het wordt de eerste ruimtetelescoop met een actief gekoelde spiegel, van 4,5 graden Kelvin. Dit verlaagt de ruis zoveel dat PRIMA duizend tot honderdduizend keer gevoeliger is dan zijn voorgangers. SRON, TU Delft en de RUG zijn samen de beoogde partijen om de detectie, behuizing en isolatie van het PRIMAger-instrument te leveren.

De PRobe far-Infrared Mission for Astrophysics (PRIMA) staat gepland om in 2033 gelanceerd te worden naar het Lagrangepunt L2. PRIMA is bij uitstek geschikt om de eerste sterrenstelsels te bekijken. Die zijn omringd met stof waar alleen infraroodlicht doorheen komt. Door de uitdijing van het heelal komt dat als ver-infrarood bij ons aan.

Onbekend terrein
Astronomen willen ontrafelen hoe sterrenstelsels en superzware zwarte gaten elkaar beïnvloeden, wat de chemische samenstelling is van stof en metalen in ruimtewolken en hoe planeten en hun atmosferen ontstaan. PRIMA opent ook de deur naar onverwachte ontdekkingen, want ver-infrarood is een blinde vlek binnen de sterrenkunde. Het is precies de golflengte van de meeste warmtestraling, zodat een ongekoelde spiegel de camera al snel verblindt. De combinatie van PRIMA’s actief gekoelde spiegel en de Nederlandse detectortechnologie brengt ver-infraroodbronnen binnen bereik die duizenden keren zwakker stralen.

Kinetic Inductance Detectors (KIDs). Credit: SRON

Duizenden malen gevoeliger
SRON en TU Delft zijn de voornaamste kandidaat om het binnenste, meest innovatieve deel van PRIMAger te leveren: de detectiesystemen, bijbehorende behuizing en thermische isolatie. Dit op basis van hun Kinetic Inductance Detectors (KIDs), die zo gevoelig zijn dat ze zelfs de achtergrondstraling van het heelal kunnen meten. PRIMA heeft duizend tot honderdduizendmaal korter nodig om een observatie te doen dan soortgelijke missies. Of andersom kan PRIMA objecten fotograferen die duizenden keren lichtzwakker zijn, zoals de vroegste sterrenstelsels.

Linear Variable Filter. Credit: SRON

Nederlands regenboogfilter
SRON en de Rijksuniversiteit Groningen (RUG) hebben de beste uitganspositie om het kleurenfilter te maken dat de KID-detectoren transformeert tot een kleurencamera. Deze Linear Variable Filter (LVF) laat per plek verschillende tinten ver-infrarood door. Zo vervangt het een prisma of tralie door dezelfde regenboog creëren, maar met minder volume en gewicht. Op basis van vijftien jaar ervaring en ontwikkelde technologie uit een eerder missieconcept, dragen SRON en de RUG ook bij aan het systeemontwerp, de integratie en het testen van flight hardware van PRIMAger.

Tekst en foto’s: SRON

Meteorieten onthullen dat de aarde stabieler is gevormd dan gedacht

Rory

De aarde is waarschijnlijk veel homogener gevormd dan planeetwetenschappers tot nu toe aannamen. Een nieuwe analyse van isotopen in meteorieten wijst erop dat vrijwel al het materiaal waaruit de aarde bestaat afkomstig is uit één reservoir in het binnenste deel van het jonge zonnestelsel. De resultaten, gepubliceerd in Nature Astronomy, zetten daarmee bestaande ideeën over de vorming van de aarde op losse schroeven.

Meteorieten bevatten isotopische ‘vingerafdrukken’ die iets vertellen over de plaats waar hun oorspronkelijke materiaal in het zonnestelsel ontstond. Onderzoekers van ETH Zürich vergeleken de isotopensamenstelling van de aarde met die van verschillende meteorietgroepen. Daarbij onderzochten zij niet slechts één of twee isotopensystemen, zoals in veel eerdere studies, maar tien verschillende systemen, waaronder isotopen van calcium, titanium, chroom, ijzer, nikkel, zink, molybdeen, zirkonium en ruthenium.

Daaruit komt een opvallend consistent beeld naar voren. De isotopische samenstelling van de aarde valt binnen de trend die wordt gevormd door zogenoemde niet-koolstofhoudende meteorieten, waarvan wordt aangenomen dat zij in het binnenste zonnestelsel zijn ontstaan. Er is volgens de onderzoekers geen noodzaak om een aanzienlijke hoeveelheid materiaal uit het buitenste zonnestelsel aan de aarde toe te voegen. Eerdere modellen gingen uit van een bijdrage van ongeveer 6 tot mogelijk 40 procent. De nieuwe analyse suggereert dat die bijdrage minder dan 2 procent kan zijn, en mogelijk zelfs nul.

Dat heeft gevolgen voor het beeld van de vroege aarde. Volgens eerdere scenario’s zou materiaal tijdens de planeetvorming voortdurend tussen het binnenste en buitenste zonnestelsel zijn uitgewisseld. Vooral de aanwezigheid van vluchtige stoffen, zoals water, werd daarbij als aanwijzing gezien voor een bijdrage van materiaal uit het koudere buitengebied.

De nieuwe resultaten suggereren daarentegen dat de aarde vooral is opgebouwd uit materiaal dat al lokaal aanwezig was. De planeet zou daardoor gedurende haar vorming relatief stabiel uit één materiaalreservoir zijn gegroeid, zonder dat grote hoeveelheden materiaal van buiten het zonnestelsel nodig waren. Dat betekent ook dat belangrijke vluchtige stoffen die de aarde bevat waarschijnlijk al in het binnenste zonnestelsel aanwezig waren.

De studie geeft daarmee niet alleen een nieuw beeld van de oorsprong van de aarde, maar stelt ook nieuwe vragen over de manier waarop het jonge zonnestelsel zijn verschillende materiaalreservoirs vormde en gescheiden hield.