Inhoud:
Superexplosie op neutronenster wijst op koolstofbom
Onderzoekers van de Stichting Ruimteonderzoek Nederland (SRON) en de Universiteit van Utrecht (UU) hebben in samenwerking met onderzoekers in Italië en de Verenigde Staten de langstdurende kernexplosie op een neutronenster ontdekt. Een neutronenster is een supercompact, snel om zijn as draaiend lichaam dat evenveel massa bezit als de zon, maar een diameter van slechts 10 tot 20 kilometer heeft. De betreffende explosie aan het oppervlak van deze ster duurde maar liefst twaalf uur, waarbij een hoeveelheid energie vrijkwam die zo'n 250 yoy 425 maal zo groot was als wat bij dit soort sterren gebruikelijk is. Een neutronenster heeft vaak een begeleider die er op zo'n korte afstand omheen cirkelt dat de neutronenster er gassen (vooral waterstof en helium) van naar zih toe kan trekken. Deze gassen vormen een langzaam dikker wordende 'oceaan' aan het oppervlak van de neutronenster, waar een extreem sterke zwaartekracht heerst. Op een bepaald moment worden de druk en temperatuur in deze 'oceaan' zo hoog, dat er spontaan kernfusie optreedt en er een waterstofbomachtige explosie plaatsvindt. Zo'n explosie duurt gemiddeld een minuut en verraadt zich vooral door de hierbij uitgezonden röntgenstraling. Met behulp van röntgensatellieten worden iedere dag wel zo'n twintig van zulke explosies waargenomen. Twee jaar geleden ontdekten astronomen van SRON en de UU echter bij een van die bekende bronnen een explosie die enkele uren duurde. Dat bracht hen er toe om ook bij andere bekende bronnen naar langer durende uitbarstingen te zoeken. Daar zijn er nu zeven van gevonden, waarvan die van KS1731-260 met zijn twaalf uur op eenzame hoogte staat. Al deze 'superexplosies' vertonen dezelfde kenmerken als de kortdurende, wat er op wijst dat het ook thermonucleaire processen moeten zijn, zo concluderen de astronomen in een artikel dat binnenkort in Astronomy and Astrophysics zal verschijnen. De grote hoeveelheden vrijkomende energie kunnen niet doort fusie van waterstof tot helium worden geproduceerd. Astronomen denken dat het gaat om de omzetting van koolstof tot zwaardere elementen. Deze koolstof zou zich bevinden in een laag onder de onstabiele 'oceaan' waarin waterstof tijdens de veel korter durende explosies wordt omgezet in helium. Tijdens iedere korte explosie wordt een beetje koolstof gevormd, zodat pas na vele jaren een voldoende dikke laag koolstof is ontstaan die via fusiereacties een 'koolstofbom' can creeren. Dat zou verklaren waarom het verschijnsel zo zeldzaam is. Theoretisch is echter nog een ander proces mogelijk, namelijk electron(en)vangst: een onbeheerste kettingreactie die optreedt wanneer waterstofkernen (protonen) in steeds grotere aantallen hun eigen electronen opslokken. (George Beekman)
Urenlange explosies waren allang ontdekt (NASA ergert Nederlanders
Er is een extreem lange explosie geweest op neutronenster 4U 1820-30, meldde de NASA onlangs. Maar Nederlandse astronomen kwamen al eerder met zulke waarnemingen.
John Heise kan het niet laten even een steek onder water uit te delen.
Tijdens zijn presentatie op het congres in Honolulu refereert hij aan een
persbericht van de NASAA waarin de ontdekking van een extreem lange
kernexplosie op een neutronenster wordt gemeld.
'In het persbericht staat dat de ontdekking niet geheel onverwacht was',
aldus Heise. 'Nou, ik weet wel waarom: wij hebben afgelopen voorjaar
al een artikel gepubliceerd waarin we precies zo'n zelfde lange explosie
beschrijven'. Gegniffel in de zaal.
Heise is röngenastronoom van de Stichting RuimteOnderzoek Nederland
(SRON) in Utrecht. Hij is een van de 450 sterrenkundigen die van 5 tot en met
10 november in Honolulu bijeen kwamen voor de anderhalfjaarlijkse bijeenkomst
van de High Energy Astrophysics Division van de American Astronomical Society.
Een 'explosief' congres, waar de meest energierijke verschijnselen in het
heelal centraal staan.
Röngenbursts vormen een goed voorbeeld. Ze vinden vrijwel dagelijks
plaats aan het oppervlak van bepaalde neutronensterren - kleine,
supercompacte sterretjes met een extreem sterk zwaartekrachtsveld.
Zo'n neutronenster maakt soms deel uit van een dubbelstersysteem. Gas van
de begeleider wordt naar de neutronenster gezogen, en wanneer de druk en
temperatuur in die gaslaag hoog genoeg oplopen, onstaat er een thermonucleaire
explosie van een seconde of tien, waarbij waterstof wordt omgezet in helium, of
helium in koolstof.
NASA's Rossi X-ray Timing Explorer, een röngensatelliet die zeer snelle
helderheidsvariaties kan meten, ontdekte op 9 september 1999 echter een
kernexplosie van een totaal andere orde op de neutronenster 4U 1820-30.
Volgens Tod Strohmayer van NASA's Goddard Space Flight Center was er sprake
van een drie uur durende uitbarsting, waarbij meer energie vrijkwam dan
de hele wereldbevolking in honderd miljard jaar verbruikt. Zijn ontdekking
werd onlangs door NASA wereldkundig gemaakt.
Volgens Strohmayer gaat het om een 'koolstofbom'. Koolstof vormt het
verbrandingsproduct van de 'gewone' röntgenuitbarstingen, en als de
druk en temperatuur in deze kosmische sintels een kritische waarde bereiken,
zal ook dat koolstof detoneren. 'Misschien ondergaat elke
röntgendubbelster gemiddeld eens per jaar wel zo'n koolstofexplosie',
aldus Strohmayer.
Heise geeft toe dat zijn team nog niet aan deze mogelijkheid had gedacht,
en dat het een plausibele verklaring lijkt. Maar hij is niet bepaald te
spreken over het feit dat NASA doet voorkomen alsof het hier een nieuwe
ontdekking betreft. Zijn promovendus Remon Cornelisse ontdekte precies
zo'n zelfde lange kernexplosie in waarnemingen van de röntgendubbelster
4U 1735-44.
'Cornelisse is alle oude waarnemingen van BeppoSAX aan het analyseren', zegt
Heise. Deze Italiaans-Nedrlandse satelliet, die in april 1996 werd gelanceerd,
heeft tweee röntgengroothoekcamera's aan boord die door SRON zijn gebouwd.
Op 22 augustus 1996 registreerde een van die camera's aan boord een
röntgenuitbarsting met een duur van maar liefst 4 uur. De ontdekking
werd in maart op internet gepubliceerd, en stond afgelopen voorjaar in
Astronomy and Astrophysics.
Iets later zijn in andere oude waarnemingen nog twee lange rröntgen
uitbarstingen ontdekt, aldus Heise. En hoewel de Amerikaanse Rossi-satelliet
gevoeliger is, moet NASA nu niet meer met de eer gaan strijken.
Strohmayer is enigzins in vergelegenheid gebracht door de opmerkingen van
Heise. Maar, zegt hij: 'Volgens mij staat er in het persbericht niet echt
dat wij de eerste waren.'
BeppoSAX ziet röntgenflitsen
'Gammaflitsen zonder gammastraling'. Zo karakteriseert prof. John Heise van het Utrechtse laboratorium van SRON (Stichting Ruimte-Onderzoek Nederland) de neiuwste ontdekking van de Italiaans-Nederlandse satelliet BeppoSAX.
BeppoSAX maakte een paar jaar geleden naam met de identificatie van gammaflitsen - extreeem zware explosies van energierijke gammastraling op grote afstanden in het heelal.
Gammaflitsen gaan gepaard met klrachtige uitbarstingen van röntgenstraling, die waargenomen worden door de Utrechtse röntgencamera's van BeppoSAX. Er zijn nu echter ook negen van zulke röntgenflitsen ontdekt zonder gammastraling, zo vertelde Heise tijdens het Huntsville Gamma Ray Burst Symposium, dat vorige week plaatsvond in Huntsville, Alabama.
Sommige theoretici denken dat het 'gewone' gammaflitsen zijn die plaatsvinden in dichte interstellaire wolken. De gammastraling wordt dan geabsorbeerd. Maar volgens Heise zou het ook om een heel andere klasse van verschijnselen kunnen gaan.
Vervolgonderzoek met BeppoSAX en met telescopen op aarde moet daar uitsluitsel over geven. In de toekomst zal ook in het geval van een röntgenflits zo snel mogelijkie gezocht worden naar mogelijke optische tegenhangers, zodat bijvoorbeeld de afstand bepaald kan worden.
SAX jaagt op zwarte gaten
De Italiaans-Nederlandse röntgensatelliet SAX jaagt sinds deze week op bizarre objecten als supernova's, neutronensterren en zwarte gaten.
NA EEN onder andere door de ramp met de spaceshuttle Challenger, in 1986, veroorzaakt uitstel van vier jaar, is afgelopen dinsdag te half zes 's morgens, als luidruchtige en kostbare (want ruim 800 miljoen gulden kostende) ouverture op de koninginnedagvuurwerken, het Nederlands-ltaliaanse röntgenobservatorium SAX vanaf de ruimtevaartbasis Cape Canaveral naar een cirkelvormige baan op 600 kilometer boven de aarde geschoten. Tot de zes wetenschappelijke instrumenten die zich aan boord van de 1400 kilogram wegende Satellite per Astronomia in Raggi bevinden, behoren twee bij de Stichting Ruimteonderzoek Nederland ontworpen röntgen-groothoekcamera's. Met die instrumenten zal gedurende vier jaar - de verwachte levensduur van de satelliet - niet alleen worden gespeurd naar nog onbekende röntgenbronnen in het heelal, doch zullen ook de krachtigste en meest bizarre r’ntgenbronnen aan de hemel - dubbelsterren waarbij voortdurend materie van de ene ster in het zwaartekrachtveld valt van een begeleidende neutronenster of zwart gat - worden bestudeerd. Zulke gigantische kosmische energiecentrales kunnen alleen vanuit een satelliet worden waargenomen. Want ondanks het feit dat röntgenstraling een groot doordringend vermogen heeft, is deze niet in staat om de aardse dampkring te penetreren.
De over een zeer groot blikveld beschikkende Nederlandse camera's, waarvan een kleiner prototype al sinds 1988 met succes functioneert in de wetenschappelijke module van het Russische ruimtestation MIR, hebben een investering gevergd van ruim 70 miljoen gulden. De belangstelling vanuit de internationale astronomische wereld om mee te mogen kijken door de ogen van de Wide Field Cameras is zeer groot: de beschikbare waarneemtijd is vier keer overtekend.
Aan de hemel staan duizenden objecten - sterren, sterrenstelsels en groepen van sterrenstelsels - die een bron zijn van röntgenstraling. Deze straling wijst op de aanwezigheid van processen waarbij extreem veel energie vrijkomt. De aanwezigheid van kosmische röntgenstraling is kenmerkend voor de aanwezigheid van gassen met een temperatuur gewone sterren en bij de ons omringende planeten niet voorkomen. Hoe heter het gas, des te krachtiger is de röntgenstraling, en een speurtocht naar röntgenbronnen leidt daarom geregeld tot de ontdekking van nogal bizarre objecten en gebeurtenissen in het heelal.
De helderste röntgenbronnen bevinden zich in onze melkweg en hangen samen met neutronensterren - sterren waarvan de massa, die ongeveer gelijk is aan die van onze zon, samengebald is in een bol met een straal van ongeveer 10 kilometer -, alsmede met zwarte gaten en met zogenaamde supernova's, de restanten van reusachtige sterexplosies. De krachtigste röntgenbronnen hebben altijd te maken met het laatste ontwikkelingsstadium van zware sterren.
Nadat in 1948 al was ontdekt dat de zon een kleine hoeveelheid röntgenstraling uitzendt, wilden Amerikaanse astronomen in 1962 wel eens weten of ook de maan deze straling uitzendt. Ze lanceerden een raket met een röntgendetector op de neus. Die nam inderdaad röntgenstraling waar, doch deze bleek niet afkomstig van de maan, maar van een bron in het sterrenbeeld Schorpioen. Men noemde deze bron 'Sco-X-1', de eerste X-ray-source in Schorpioen, en daarmee was de röntgenastronomie geboren.
In 1964 verzamelde men voor het eerst gegevens die zouden leiden tot het antwoord op de vraag waar sommige kosmische objecten de energie vandaan halen om zoveel röntgenstraling uit te zenden. Wetenschappers van het Naval Research Laboratory in Washington lanceerden een met een röntgendetector toegeruste raket, juist op het moment dat de maan voor de beroemde Krabnevel langs trok. Die nevel is het nu nog zichtbare restant van een supernova, in dit geval een sterexplosie die zich afspeelde op 4 juli 1054. Toen in 1964 de maan de Krabnevel gedeeltelijk bedekte, signaleerde de detector in de raket een duidelijke vermindering van de röntgenintensiteit, en dat vormde het bewijs dat de Krabnevel een röntgenbron is.
DE GROTE vraag was, aldus schreef vorig jaar in het maandblad Natuur & Techniek dr. John Heise, project scientist voor SAX bij de Stichting Ruimteonderzoek Nederland, waar de Krabnevel de benodigde energie vandaan haalde. Want met het gemeten hoge stralingsniveau zou de totale energie van de nevel binnen een jaar uitgeput zijn. Er moest dus een verborgen energiebron zijn die al sinds 1054 voortdurend nieuwe energie in de nevel pompte. In 1968 werd duidelijk dat het centrum van de Krabnevel een pulsar, een snel roterende neutronenster bevat, die als centrale energiebron voor de nevel fungeert. "Supernova-restanten behoren daarmee tot de eerste soort bronnen waarvan men begrijpt waar de omvangrijke röntgenenergie vandaan komt", aldus Heise.
Sinds de opkomst van de röntgenastronomie zijn aan de hemel duizenden objecten ontdekt die röntgenstraling uitzenden. De helderste bronnen bevinden zich in dubbelster-systemen waarbij een gewone ster rond een zeer compacte ster roteert. Die compacte ster is dan een neutronenster of een zwart gat - het laatste een niet rechtstreeks waarneembare compacte ster waarin nog meer massa is samengebald dan in een neutronenster, en waarvan de aantrekkingskracht zo gigantisch is dat zelfs het licht er niet meer uit kan ontsnappen. Zulke dubbelstersystemen zenden een röntgenstraling uit die ongeveer gelijk is aan 10 000 keer de totale lichtkracht van de zon, en die 10 miljard keer groter is dan de röntgenstraling van de zon. Zou deze straling door de dampkring breken, dan zou dat het onmiddellijke einde betekenen van alle leven op deze planeet.
Bij zo'n röntgen-dubbelstersysteem, is het zwaartekrachtveld van de neutronenster of van het zwarte gat zo enorm, dat materie van de begeleidende gewone ster wordt weggezogen. Die gassen komen terecht in een zogenaamde accretie-schijf - qua vorm gelijkend op de bekende ringen van de planeet Saturnus - rond de compacte ster. Door wrijving in die schijf beweegt de van de gewone ster weggezogen materie langzaam naar binnen toe, en wordt daarbij zo heet dat de temperatuur aan de binnenrand van die schijf waarden van tussen de tien en honderd miljoen graden Celsius bereikt. En dat is zo heet, dat het gas röntgenstraling gaat uitzenden.
Is de kosmische stofzuiger een neutronenster, dan komt de materie uiteindelijk terecht op het harde oppervlak van de ster. Er ontstaat dan een zeer hete plek op de snel roterende neutronenster. Die plek noemt men een röntgenpulsar. Draait de gewone ster rond een zwart gat, dan wordt de materie vanuit de binnenrand van de accretieschijf opgeslurpt door het zwarte gat. Vooral zwarte gaten worden beschouwd als een mogelijke verklaring voor hoog-energetische processen in het heelal.
Deze röntgendubbelster-systemen vormen het belangrijkste doelwit van de Nederlandse groothoekcamera's aan boord van SAX. Een van de vele andere opdrachten die de WFC's hebben is opheldering te verschaffen over Transient X-ray sources, röntgenbronnen die plotseling en vaak met grote helderheid aan de hemel verschijnen, na enkele maanden weer verdwijnen, en soms na jaren weer even aangeschakeld worden. Astronomen beschouwen zulke kosmische knipperlichten als ernstige kandidaten voor de betiteling 'zwart gat'.
Gewone röntgentelescopen werken met lichtverzamelende spiegels waarop de opgevangen röntgenstraling gereflecteerd wordt. Deze techniek beperkt het gezichtsveld van zulke telescopen en is bovendien niet geschikt om harde, zeer energierijke straling te reflecteren. Bij de Stichting Ruimteonderzoek Nederland (SRON) heeft men voor SAX groothoekcamera's ontwikkeld met een gezichtsveld van 40 bij 40 graden. Deze camera's werken met maskers waarin een patroon bestaande uit 65 000 gaatjes is aangebracht. Via dit masker werpt een röntgenbron zijn 'vingerafdruk' in de vorm van een schaduwpatroon op de achter het masker liggende röntgendetector Met behulp van een computer wordt uit het schaduwpatroon een hemelkaart opgebouwd waarop de positie en de intensiteit van de röntgenbron zichtbaar wordt gemaakt.
DE LANCERING van SAX luidt het begin in van een nieuwe en zeer grootscheepse jacht op kosmische röntgenbronnen. In 1998 al zal de Amerikaanse ruimtevaartorganisatie NASA de Advanced X-ray Astronomic Facility lanceren. Dit instrument heeft een zo groot gevoelig oppervlak dat sterrenstelsels en groepen van sterrenstelsels in een vroeg stadium na hun ontstaan zullen kunnen worden bestudeerd. Nederland, dat een grote naam heeft op het gebied van de röntgenastronomie, zal ook aan dit project een bijdrage leveren in de vorm van | een door het SRON gebouwde röntgen-spectrometer. Nog groter dan de AXAF wordt de X-ray Multiple Mirror Telescope XMM. die momenteel bij de Europese ruimtevaartorganisatie ESA in aanbouw is. Deze gigant, waarvan de gevoeligheid nog eens tien keer groter is dan van de AXAF, zal in 1999 gelanceerd worden. Van dit instrument, waaraan het SRON eveneens meewerkt, wordt verwacht dat het het finale bewijs zal leveren voor het bestaan van wat misschien wel de meest intrigerende objecten in het heelal zijn: de zwarte gaten. I
Bij het schrijven van dit artikel is gebruik gemaakt van `Door de ruimte', dr. John Heise, Natuur & Techniek, september 1995.
`Utrechtse' SAX satelliet gelanceerd
Met meer dan normale belangstelling is gisteren vanuit Utrecht de lancering gevolgd van de satelliet SAX. Die belangstelling was niet zonder reden: de in Utrecht, gevestigde Stichting Ruimte-onderzoek Nederland (Esron) heeft een belangrijke wetenschappelijke inbreng in de satelliet gehad. Esron heeft de 'ogen' van de satelliet ontwikkeld: twee speciale groothoekcamera's die de röntgenstraling in het heelal moeten vastleggen.
De lancering geschiedde dinsdagochtend om half zeven met behulp van een Atlas-raket vanaf de ruimtevaartbasis Cape Canaveral in de Amerikaanse staat Florida is dinsdagochtend de Nederlands-ltaliaanse satelliet SAX gelanceerd. De satelliet zal zekertwee en mogelijk vier jaar in de ruimte blijven.
De satelliet gaat de sterrenhemel afzoeken naar zogeheten zwarte gaten, neutronensterren en andere röntgenstralen in het heelal. In theorie is het bestaan van zwarte gaten in het heelal wel bewezen, maar ze zijn nog nooit waargenomen.
De satelliet kost 800 miljoen gulden en is voor 90 procent een Italiaans project. Nederland neemt de resterende 10 procent (ongeveer 75 miljoen gulden) voor zijn rekening.
Aan boord van de SAX bevindt zich onder meer apparatuur van Fokker Space en Stork. Fokker Space heeft het besturingssysteem gemaakt en de zonnepanelen die de satelliet van energie moeten voorzien. Stork leverde een systeem waarmee de satelliet constant zijn eigen systemen controleert op eventuele fouten. Zo is er een thermometer waarmee de satelliet zijn gezondheid meet en zichzelf zo nodig 'beter' maakt.
Italiaans-Nederlandse satelliet gelanceerd
DEN HAAG (ANP) - Vanaf de ruimtevaartbasis Cape Canaveral in de Amerikaanse staat Florida is dinsdagochtend de Nederlands-ltaliaanse satelliet SAX gelanceerd. De satelliet zal zeker twee en mogelijk vier jaar in de ruimte blijven.
Nederlandse betrokkenen volgden de lancering via een directe satellietverbinding tussen Florida en de Stichting ruimte-onderzoek Nederland (SRON) in Utrecht.
De satelliet gaat de sterrenhemel afzoeken naar zwarte gaten, neutronensterren en andere bronnen van röntgenstralen in het heelal. In theorie is het bestaan van zwarte gaten in het heelal wel bewezen, maar ze zijn nog nooit waargenomen.
De satelliet kost 800 miljoen gulden en is voor 90 procent een Italiaans project. Nederland neemt de resterende 10 procent (ongeveer 75 miljoen gulden) voor zijn rekening.
Aan boord van de SAX bevindt zich onder meer apparatuur van Fokker Space en Stork. Fokker Space heeft het besturingssysteem gemaakt en de zonnepanelen die de satelliet van energie moeten voorzien. Stork leverde een systeem, waarmee de satelliet constant zijn eigen systemen controleert op eventuele fouten. Zo is er een thermometer waarmee de satelliet zijn gezondheid meet en zichzelf zo nodig 'beter' maakt.
De 'ogen' van de satelliet worden gevormd door twee speciale groothoekcamera's die de röntgenstraling in het heelal moeten vastleggen. Ze: zijn ontwikkeld door de Stichting ruimte-onderzoek Nederland.
`Vroeg op voor lancering'
CAPE CANAVERAL, woensdag
De Nederlands-Italiaanse ruimte-satelliet SAX is gisteren vanaf de ruimtevaartbasis Cape Canaveral in de Amerikaanse staat Florida gelanceerd met behulp van een Atlas-raket. De satelliet zal zeker twee en mogelijk vier jaar in de ruimte blijven.
Zwarte gaten
De satelliet gaat de sterrenhemel afzoeken naar zwarte gaten, neutronensterren en andere röntgenstralen in het heelal.
In theorie is het bestaan van zwarte gaten in het heelal wel bewezen. maar ze zijn nog nooit waargenomen.
De satelliet kost 800 miljoen gulden en is voor 90% procent en Italiaans project. Nederland neemt de resterende 10 prrocent (ongeveer 75 miljoen gulden) voor zijn rekening.
Aan boord van de SAX bevindt zich onder meer apparatuur van Fokker Space en Stork. Fokker Space heeft het besturingssysteem gemaakt, evenals de zonnepanelen die de satelliet van energie moeten voorzien. Stork leverde een systeem waarmee de satelliet constant zijn eigen systemen controleert op eventuele fouten.
De "ogen" van de satelliet
worden gevormd door twee speciale groothoekcamera's
die de röntgenstraling in het
heelal moeten vastleggen. Deze camera's zijn ontwikkeld
door de Stichting Ruimte-onderzoek.
(ANP)
`Satelliet op zoek naar zwarte gaten'
DEN HAAG - Vanaf de ruimtevaartbasis Cape Canaveral in de Amerikaanse staat Flonda is gisteren de Nederlands-ltaliaanse satelliet SAX gelanceerd. De lancering vond plaats om 06.30 uur Nederlandse tijd met behulp van een Atlas-raket. De satelliet zal zeker twee en mogelijk vier jaar in de ruimte blijven. Nederlandse betrokkenen volgden de lancering via een directe satellietverbinding tussen Florida en de Stichting Ruimte-onderzoek Nederland (SRON) in Utrecht. "De satellieten in Amerika vertrekken beter op tijd dan de treinen in Nederland", aldus een van de aanwezigen.
De satelliet gaat de sterrenhemel afzoeken naar zwarte gaten, neutronensterren en andere röntgenstralen in het heelal. In theorie is het bestaan van zwarte gaten in het heelal wel bewezen, maar ze zijn nog nooit waargenomen.
De satelliet kost 800 miljoen gulden en is voor 90 procent een Italiaans project. Nederland neemt de resterende l0 procent (ongeveer 75 miljoen gulden) voor zijn rekening. Aan boord van de SAX bevindt zich onder meer apparatuur van Fokker Space en Stork. Fokker Space heeft het besturingssysteem gemaakt en de zonnepanelen die de satelliet van energie moeten voorzien. Stork leverde een svsteem waarmee de satelliet constant zijn eigen systemen controleert op eventuele fouten. Zo is er een thermometer waarmee de satelliet zijn gezondheid meet en zichzelf zo nodig `beter' maakt.
De ogen van de satelliet worden
gevormd door twee speciale
groothoekcamera s die de röntgenstraling in het heelal moeten
vastleggen. Deze camera's zijn
ontwikkeld door de Stichting
Ruimte-onderzoek Nederland.
(ANP)
Satelliet met Nederlandse apparatuur aan boord in ruimte
Vol spanning kijken medewerkers van de Stichting Ruimte-onderzoek in Utrecht op een televisiescherm naar de lancering van de Nederlands-ltaliaanse satelliet SAX (foto ANP). De satelliet kost 800 miljoen gulden en is voor 90 procent een Itallaans project. Nederland neemt de resterende 10 procent voor zijn rekening. Aan boord van de SAX bevindt zich onder meer apparatuur van Fokker Space en Stork. De lancering was gistermorgen om half zeven Nederlandse tijd met behulp van een Atlas-raket (foto EPA) vanaf de ruimtevaartbasis Cape Canaveral in de Amerikaanse staat Florida. De satelliet zal zeker twee en mogelijk vier jaar in de ruimte blijven om de sterrenhemel af te zoeken naar zwarte gaten, neutronen sterren en andere röntgenstralen in het heelal. In theorie is het bestaan van zwarte gaten in het heelal wel bewezen, maar ze zijn nog nooit waargenomen. Foto's ANP/EPA.
Italiaans-Nederlandse röntgensatelliet gelanceerd'
Door GEORGE BEEKMAN
ROTTERDAM, 30 APRIL. Vanmorgen om 06.31 uur Nederlandse tijd is vanaf Cape Canaveral in Florida met een Atlas-Centaurraket de Italiaans-Nederlandse satelliet SAX gelanceerd. Deze draait nu in een baan op een hoogte van 600 km rond de aarde. Aan boord van SAX --het Italiaanse acroniem voor 'satelliet voor röntgenastronomie'-- bevinden zich twee Nederlandse wijdhoekcamera's, gebouwd door de Stichting Ruimteonderzoek Nederland (SRON) in Utrecht. Zij maken deel uit van de zes instrumenten voor het bestuderen van kosmische röntgenbronnen. "Het eerste vuurwerk op Koninginnedag is een succes geworden", aldus de enthousiaste Nederlandse project scientist John Heise.
Röntgenstraling uit het heelal moet vanuit de ruimte worden waargenomen, omdat de dampkring geen röntgenstraling doorlaat. De röntgenstraling is afkomstig van objecten waarop extreem hoge temperaturen heersen, vaak in combinatie met extreem sterke magnetische velden en gravitatievelden. Dit zijn bijvoorbeeld neutronensterren en zwarte gaten (de eindstadia van zware sterren) kernen van sterrenstelsels en clusters van verre sterrenstelsels.
De bouw van de 1.400 kg zware en 3,6 meter lange satelliet heeft ongeveer 800 miljoen gulden gekost. De Nederlandse bijdrage, 75 miljoen, kwam tot stand onder leiding van het Nationaal Lucht- en Ruimtevaartlaboratorium (NIVR). Fokker Space bouwde de zonnepanelen en het standregelingssysteem, in samenwerking met de Technisch Physische Dienst van TNO en Stork Product Engineering. Met het standregelingssysteem --dat overigens te gecompliceerd is om het op aarde via simulaties te kunnen testen-- kan de satelliet lange tijd achtereen op een bron worden gericht.
In de twee Nederlandse wijdhoekcamera's wordt gebruik gemaakt van de schaduwmaskertechniek. Röntgenstraling valt door een 'masker' met 65.000 gaatjes en werpt een schaduwbeeld op de detector. Door het schaduwbeeld --dat in feite is opgebouwd uit 65.000 camera obscura-beelden-- met een computer te analyseren, kan het oorspronkelijke röntgenbeeld aan de hemel worden gereconstrueerd. De vier andere, Italiaanse instrumenten hebben een veel kleiner gezichtsveld, maar zijn gevoeliger en bestrijken bovendien een tot nu toe ongeevenaard breed energiegebied: van 100 tot 200.000 electronvolt.
Een belangrijke doelstelling van de wijdhoekcamera's is het onderzoek aan bronnen die opeens aan de hemel verschijnen en na enkele maanden weer verdwijnen. Deze bronnen worden vaak de heldere objecten in röntgenstraling aan de hemel. Andere waarnemingsdoelen zijn de zogeheten röntgenbursters: ongeveer tien seconden durende stoten röntgenstraling die afkomstig zijn van een soort kernenergieexplosies aan het oppervlak van neutronensterren. Ook hopen astronomen de röntgenstraling te kunnen waarnemen van de nog steeds zeer mysterieuze objecten die onverwachts een flits gammastraling uitzenden.
De groothoekcamera werd aanvankelijk ontwikkeld voor een derde Nederlandse satelliet, na de ANS (1974) en de IRAS (1983), die er echter nooit is gekomen. In plaats daarvan werd in de jaren tachtig besloten tot een bescheiden deelname in een Italiaanse satelliet, die werd ontwikkeld onder leiding van Alenia Spazio. In ruil voor de Nederlandse bijdrage aan SAX hebben Nederlandse astronomen straks recht op een evenredig deel van de beschikbare waarnemingtijd. SAX heeft een verwachte levensduur van vier jaar.
Satelliet met gaatjes gaat uitbarstingen zoeken
DE TWEEENEENHALFDE Nederlandse satelliet. Zo noemt John Heise de SAX-kunstmaan, die op Koninginnedag wordt gelanceerd. Dinsdagmorgen om negen uur Nederlandse tijd wordt hij met een Atlas-Centaur-raket in een baan om de aarde gebracht. Een paar jaar lang gaat SAX onderzoek doen aan röntgenstraling uit het heelal.
SAX staat voor Satellite per Astronomia in raggi X, of wel 'satelliet voor röntgenastronomie'. Het is een duur Italiaans project (achthonderd miljoen gulden, inclusief lancering en grondstation), met een bescheiden Nederlandse bijdrage van 75 miljoen. Anders dus dan de ANS-kunstmaan (jaren zeventig), die helemaal Nederlands was, en de IRAS (begin jaren tachtig), die voor een belangrijk deel Nederlands was. Vandaar dat Heise uitkomt op tweeeneenhalf, wat nogal ruim berekend is: anderhalf zou beter kloppen.
Heise is project scientist van de groothoekcamera's aan boord van SAX, de Nederlandse wetenschappelijke bijdrage aan het project. De camera's zijn ontwikkeld en gebouwd door de Utrechtse vestiging van de Stichting Ruimte-Onderzoek Nederland (SRON). 'Een klein prototype van deze camera bevindt zich al sinds 1989 aan boord van het Russische ruimtestation Mir', vertelt Heise. 'Ook die camera is in Utrecht gebouwd.'
Het valt niet mee om een camera te bouwen waarmee je röntgenfoto's van het heelal kunt maken. De bestudeerde röntgenstraling heeft een veel kortere golflengte en een hoger doordringend vermogen dan de röntgenstraling waarmee tandartsen en chirurgen werken. Door een lens of spiegel laten die 'harde' röntgenstralen zich niet afbuigen of tegenhouden, en een gewone telescoop is dan ook onbruikbaar.
De groothoekcamera's van SAX zijn in feite geavanceerde gaatjescamera's, waar helemaal geen optiek in voorkomt. Via 65 duizend minuscule gaatjes komt de röntgenstraling op een gevoelige detector terecht, en uit het ingewikkelde patroon van licht en donker kan met behulp van een computer een beeld van de röntgensterrenhemel gereconstrueerd worden.
'De groothoekcamera's hebben een beeldveld van veertig bij veertig graden', aldus Heise. 'Voortdurend blijven ze de sterrenhcmel in de gaten houden, en zodra er ergens een plotselinge uitbarsting van röntgenstraling wordt ontdekt, wordt er alarm geslagen.' Zo'n 'röntgennova' kan vervolgens gedetailleerd worden onderzocht met de vier 'telelenzen' van SAX - de narrow field instruments. Drie hiervan zijn van Italiaanse makelij; de vierde is gebouwd door het Space Science Department van de Europese ruimtevaartorganisatie ESA.
Hoe de uitbarstingen precies ontstaan, is niet bekend. De meeste röntgenbronnen in het Melkwegstelsel zijn dubbelsterren, waarin een gewone ster een baan beschrijft rond een supercompact object, zoals een neutronenster of een zwart gat. Het gas van de gewone ster wordt opgezogen door de compacte begeleider, en wordt daarbij zo sterk verhit dat het röntgenstraling uitzendt. Maar niemand weet waarom dat bij sommige bronnen in de vorm van heftige uitbarstingen gaat.
'SAX is uniek omdat hij gevoelig is voor vrijwel elke röntgengolflengte', aldus Heise. Andere röntgenkunstmanen, zoals de Duitse Rosat en de Japanse ASCA-satelliet, kunnen de allerhardste röntgenstraling bijvoorbeeld niet waarnemen. Het is alsof ze geen hoge tonen kunnen horen, en toch een vioolconcert willen bijwonen. SAX 'hoort' het allemaal wel, en kan misschien zelfs nieuw inzicht opleveren in de mysterieuze uitbarstingen van gammastraiing die al jarenlang worden waargenomen.
Vrijwel dagelijks wordt er zo'n gammauitbarsting ontdekt door een instrument aan boord van het Amerikaanse Gamma Ray Observatory. De juiste positie aan de sterrenhemel kan echter niet nauwkeurig worden bepaald.
Als de onbekende bron nu ook harde röntgenstraling uitzendt, kan ze worden gezien door de Utrechtse groothoekcamera's van SAX, en is de plaats aan de hemel wel nauwkeurig vast te leggen. 'We werken nauw samen met de mensen van het Gamma Ray Observatory', zegt Heise. 'Statistisch gezien moeten we ongeveer zes keer per jaar zo'n gammaburster kunnen waarnemen.'
SAX is een veelbelovende satelliet, maar wel geplaagd door tegenslag. Het project heeft veel vertraging opgelopen (aanvankelijk zou de lancering al in 1993 plaatsvinden), en de satelliet vormde het middelpunt van een typisch Italiaanse politieke affaire, waarbij de Italiaanse ruimtevaartorganisatie ASI werd beschuldigd van mismanagement, financieel wanbeleid en fraude. Als gevolg van deze kwestie, die uitgebreid voor het voetlicht is gehaald door het Britse weekblad Nature, is SAX gebrandmerkt als een veel te duur, slecht gerund en inmiddels achterhaald project.
In Utrecht willen ze daar echter niets over horen. 'Elke grote röntgensatelliet heeft met vergelijkbare vertragingen te kampen gehad', zegt Heise. 'En van een achterhaald project is geen sprake. De waarnemingstijd op de satelliet is overvraagd met een factor vier. Dat geeft toch wel aan hoe groot het wetenschappelijk belang van SAX is.'
In ruil voor de Nederlandse bijdrage aan het SAX-project (behalve de groothoekcamera's zijn het standregelsysteem en de zonnepanelen van Nederlandse makelij, de laatste twee van Fokker Space) krijgen Nederlandse sterrenkundigen een voorkeursbehandeling: gedurende het eerste jaar is 12 procent van de totale waarnemingstijd gereserveerd voor Nederlands onderzoek.
Govert Schilling
`Melkfles' onthult met camera's geheimen heelal
Van een onzer verslaggevers
Utrecht
De eerste denkende melkffies gaat dinsdagmorgen de lucht in. Om 06.31 uur wordt dan de Italiaans-Nederlandse satelliet SAX naar zijn baan geschoten -600 kilometer van de aarde- vanaf Cape Canaveral in Florida.
In het Nederlandse SAX Data Centrum, gevestigd bij de Stichting Ruimteonderzoek Nederland (SRON) in Utrecht, worden straks de van de satelliet afkomstige gegevens geanalyseerd. Samen met de andere Nederlandse bijdragen is daarmee 70 miljoen gemoeid, overigens maar een fractie van de totale projectkosten van 800 miljoen gulden.
SAX moet bestaande exotische röntgenbronnen in het heelal nog eens grondig onderzoeken en daarnaast op zoek gaan naar nieuwe.
Aan boord bevinden zich twee, door de Utrechtse SRON gebouwde röntgen-groothoekcamera's. Zij vormen niet de enige Nederlandse inbreng. Fokker Space in Leiden bouwde het standregelsysteem (voor het richten van de satelliet) en de zonnepanelen in samenwerking met het Nationaal Lucht- en Ruimtevaartlaboratorium (NLR) met vestigingen in Amsterdam en de Noordoost-Polder, de Technisch Physische Dienst (TPD) van TNO in Delft en Stork Product Engineering (SPE), gevestigd in Amsterdam en Sittard.
Wat Nederland levert is heel essentieel voor het welslagen van het experiment. Niet in de laatste plaats de apparatuur, die de `gezondheid' van de andere instrumenten in de gaten houdt en controleert of elk systeem zijn opdrachten wel correct uitvoert. Kortom, de hersens van SAX.
De röntgen-astronomen verwachten veel van SAX. Geen gegevens, die op korte termijn op aarde hun nut zullen bewijzen. Wel antwoorden op fundamentele vragen, die worden opgeroepen door de zogeheten dubbelsterren, de helderste röntgenbronnen aan de hemel. Om die te krijgen is het noodzakelijk waarnemingen te doen vanuit de ruimte, omdat de aardatmosfeer röntgenstraling tegenhoudt.
Dubbelsterren
Veel sterrenkundigen zijn gefascineerd door de dubbelsterren, waarbij materie van de ene ster in het zwaartekrachtveld van een begeleidende neutronenster of zwart gat valt. De omvang van de energiepotenties daarbij is onvoorstelbaar. Voorbeeld: de zwaartekracht van een voorwerp op een neutronenster is honderd miljard keer groter dan op aarde. Zo'n ster is een uiterst compacte bol, waarvan de dichtheid niet verder kan worden opgevoerd. Gebeurt dat toch, dan verdwijnt de ster en komt er een zwart gat voor in de plaats. Er zullen nog veel satellietvluchten -de levensduur van SAX wordt geschat op vier jaar- nodig zijn, voordat de wetenschappers zijn doorgedrongen tot het wezen van de zwarte gaten. En dan iets meer kunnen zeggen over het ontstaan van de kosmos, de oervraag die na de oerknal nog steeds niet is beantwoord.
Sax klaar
Met een oponthoud van acht jaar wordt volgende week dinsdag de Italiaans-Nederlandse satelliet Sax gelanceerd.
Sax staat voor Satellite per astronomia in raggi X. Het is een röntgensatelliet, een satelliet die röntgenwaarnemingen gaat doen in de ruimte.
De eerste plannen voor dit brok techniek werden al gesmeed in 1982. Italie en Nederland zouden de kosten -die destijds werden begroot op circa honderd miljoen gulden- gelijk verdelen. De lancering, met de Space shuttle, was voor 1988 gepland.
Sax maakte echter een roerige ontwikkeling door. Binnen zes jaar na de conceptie waren de kosten van de kunstmaan al vervijfvoudigd. Italie had haar begroting erg krap opgesteld, en bovendien waren ontwerp en lanceerdatum van de satelliet aan herziening toe na het ongeluk met de Space Shuttle Challenger in 1986. Besloten werd Sax met een 'gewone' Amerikaanse Atlasraket te lanceren. Nederland wenste haar bijdrage aan Sax echter niet te verhogen, en dus draaiden de Italianen op voor de extra kosten. Dat leidde tot verhitte, en dus vertragende discussies in Italiaanse ruimtevaartkringen: kunnen we ons na zoveel investeringen nog terugtrekken of niet?
In het najaar van 1993 bereikte de kritiek op Sax een hoogtepunt. De toenmalige Italiaanse minister van wetenschappen wilde het project nog eens goed doorlichten, en van die gelegenheid maakten verschillende onderzoekers van naam gebruik de wetenschappelijke waarde van de kunstmaan ter discussie te stellen.
Sax, zo betoogden ze onder meer, is te veel een door techneuten bedacht project. Wetenschappers zouden onvoldoende inspraak hebben gehad. Bovendien zou een aanzienlijk deel van het Sax-budget zijn toegekend zonder dat er op de gebruikelijke, kritische wijze, naar de precieze besteding werd gekeken.
Daarnaast zou Sax de waarnemingen van andere kunstmanen slechts in beperkte mate kunnen aanvullen. Duitsland had inmiddels een eigen röntgensatelliet in een baan om de aarde gebracht en twee grote Amerikaanse kunstmanen waren op de rol geplaatst voor lancering rond 1998. Sax zou slechts kort de enige röntgensatelliet van formaat zijn.
Ondanks alle bezwaren kreeg Sax uiteindelijk het groene licht: de lancering werd gepland voor april 1995. Dat er inmiddels door technisch en organisatorisch ongerief nog een jaar is verstreken, is zonder veel ophef voor lief genomen. Inmiddels is het prijskaartje van Sax definitief: ruim achthonderd miljoen gulden.
Röntgensatelliet met Nederlands tintje klaar voor lancering
Ruimtevaart. Een Amerikaanse Atlas Centaur-raket moet op 30 april vanaf Cape Canaveral de Italiaanse SAX-satelliet lance- ren. SAX gaat onderzoek doen naar röntgenbronnen in het heelal. Ook Nederland heeft een aandeel in SAX.
Gerard van Nifterik
LEIDEN - Na een voorbereiding van zeven jaar wordt eind deze maand SAX gelanceerd. Aanvankelijk was de lancering voor 1992 gepland, maar het project bleek dermate complex dat het vier jaar vertraging opliep. SAX (Satellite per Astronomia i raggi X) is een Italiaanse onderneming, zij het met niet onaanzienlijke Nederlandse inbreng. Hoofdaannemer is Alenia Spazio uit Turijn.
SAX zal wetenschappelijk onderzoek doen naar röntgenbronnen in de ruimte. Ze beschikt over zes instrumenten waarmee ze het hele röntgenspectrum van 0,1 tot 300 kilo-elektronvolt bestrijkt. Astronomen hopen op basis van de röntgeninformatie vooral meer te weten te komen over supernova's en ver afgelegen sterrenstelsels.
SAX vliegt in een baan boven de evenaar, op een hoogte van zeshonderd kilometer. Vanuit die baan gaat hij röntgenbronnen in de ruimte observeren. Het moet zelfs mogelijk zijn 28 uur aan een stuk een bepaald deel van de ruimte te bekijken. Om de satelliet daarbij voortdurend in de juiste positie te houden, is een nauwkeurig standregelsysteem nodig. En omdat er per omloop slechts tien minuten contact met de aarde is, moet dat systeem ook nog eens heel zelfstandig kunnen opereren. Fokker Space ontwikkelde en bouwde het standregelsysteem van SAX.
SAX is een drie-assig gestabiliseerde satelliet, waarbij voor de standregeling gebruik wordt gemaakt van gyroscopen en zogenaamde startrackers: een systeem dat zich orienteert op sterren of sterrenkaarten. De satelliet kan op basis van die orientatiemetingen zijn stand veranderen met behulp van reactiewielen. Verder beschikt de satelliet over kleine raketmotortjes die de kunstmaan na verloop van tijd in de oorspronkelijke baan moeten terugbrengen. Dit om de levensduur van SAX te verlengen.
Fokker Space - inmiddels de grootste zonnepaneel-fabrikant van Europa - bouwde naast het standregelsysteem ook de zonnepanelen voor SAX. Andere Nederlandse deelnemers aan het SAX-project waren Stork Product Engineering en het Nationaal Lucht en Ruimtevaart Laboratorium. De Technisch Physische Dienst van TNO en TU Delft ontwikkelde en bouwde de zonnesensoren, Stichting Ruimte Onderzoek Nederland (SRON, Utrecht) was verantwoordelijk voor de twee wide field camera's, instrumenten met een meetbereik van 1,8 tot 30 keV. Deze WFC's zullen een belangrijke rol spelen in het wetenschappelijke onderzoek dat SAX moet uitvoeren.
SAX kostte ongeveer een miljard gulden, waarvan Nederland circa vijftig miljoen voor haar rekening nam. SAX moet minstens twee jaar operationeel zijn.
Een SAX voor röntgentonen uit het heelal
VOLCENDE WEEK dinsdag wordt de Satellite per Astronomia in raggi X (SAX) gelanceerd. SAX heeft zes instrumenten aan boord voor het meten van röntgenstraling van astronomische objecten. Daarronder zijn twee Nederlandse instrumenten, die gemaakt zijn door de Stichting Ruimte Onderzoek Nederiand.
De SAX wordt gecontroleerd vanuit het controlecentrum Nuovo Telespazio in Rome. De wetenschappelijke instrumenten, die 506 kg wegen, zenden per dag een gigabyte aan gegevens naar het grondstation in Malindi in Kenya. Aan de satelliet is sinds l989 gebouwd en de verwachte levensduur is tot het jaar 2000.
Röntgenstraling is een engierijke soort licht, die ook lang niet bij alle objecten aanwezig is. Zo zenden de planeten en gewone sterren geen röntgenstraling uit. Ze hebben gassen die te koel zijn. Pas bij gassen met een temperatuur van meer dan een miljoen graden wordt er röntgenstraling uitgezonden. Deze hete gassen komen in de buurt van sterren, melkwegstelsels en groepen vsn melkwegstelsels voor. Het zijn zeerl ijle gassen, veel ijler dan het best te maken vacuum hier op aarde. We praten dan van de stercoronae of omhulsels van sterren, onze melkweg, de zogenaamde melkwegcorana en omhulsels van hele eilanden van sterren, de sterrenstelselscoronae.
Bovendien zijn er heel compacte objecten, waaraan het op elkaar gedrukte gas zeer sterke magneetveiden veroorzaakt. Wanneer geladen deeltjes met hoge energie langs deze magneetvelden cirkelen, ontstaat eveneens röntgenstraiing.
Er bestaan ook nog dubbelsterren, die zo dicht bij elkaar in de buurt zitten, dat ze met elkaar materie uitwisselen. Dit wordt ook wel ma massa-overdracht genoemd. De nauwe dubbelsterren met massa-overdracht bestaan namelijk vaak uit een of twee compacte objecten.
De materie, die dan naar het compacte object valt, wordt flink versneld en krijgt daarbij zoveel energie dat de materie röntgenstraling uitzendt. Vooral de plaats waar de materie van de ene ster de materie van de andere ster tegenkomt, in een dunne vezamelschijf rondom de ster-evenaar, loopt de temperatuur op naar waarden van 10 tot l00 miljoen graden. Daarbij hoort het uitzenden van röntgenstraiing.
De twee instrumenten, die door Nederland zijn bijgedragen, zijn technisch identiek. Het zijn zogenoemde röntgengroothoektcameras. Ze meten tegelijkertijd de variatie in de intensiteit van de röntgenstraling en de verdeling van de energie van de röntgenstraling. Een belangrijk doel is het onderzoeken van dubbelsterren, waarvan één zo'n compact object is dat zou moeten worden beschreven als een zwart gat. Voorts richten de groothoekcamera;s zich op onbekende röntgenbronnen die onverwachte momenten verschijnen of bekende bronnen, die opeens een ander stralingsgedrag vertonen. Vooral de plaats van onbekende bronnen is van belang, zodat met andere satellieten vervolgonderzoek kan worden gedaan.
Röntgenstraling dringt niet door onze dampkring heen en is dus alleen vanuit een baan rond te aarde te ontvangen. De vier andere instrumenten hebben geen wijde gezichtshoek, maar kunnen eventuele nieuwe bronnen daarna met een grotere gevoeligheid onderzoeken. Er wacht de astronomen veel swingende röntgentonen in de komende jaren van deze SAX.