Svarta hål verkar vara selektiva över vad de drar in och när.

 

Bilden https://www.almaobservatory.org är en bild i hög upplösning från  ALMA-teleskopet i Chile av molekylgas, spårad genom emission från kolmonoxidmolekylen i  fyra sammansmältande galaxer med dual AGN. Vi kan tydligt se stora koncentrerade reservoarer av molekylär gas. Källa: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/ M. Johnstone et al. / CATA / J. Utreras

Svarta hål anses sluka allt som kommer i dess väg. Men astronomer som använder Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA teleskopet i Chile) har upptäckt att även supermassiva svarta hål kan vara selektiva av vad de drar i sig vilket kan påverka deras tillväxt. Ett internationellt team av astronomer under ledning av Makoto A. Johnstone, doktorand vid University of Virginia, gjorde denna upptäckt.

De upptäckte att när två massiva, gasrika galaxer smälter samman, driver gravitationen enorma mängder kall molekylär gas mot galaxernas centrum och dess svarta hål (SMBH) finns. Dessa i tid korta turbulenta faser kan lysa upp det ena eller båda de svarta hålen vilket då gör dem till några av de mest energirika objekten i universum. Förvånande nog, hyser inte alla sammanslagna galaxer två aktivt matande svarta hål. Vissa visar bara ett, medan andra inget alls (kan det bero på att mängden tät gas döljer et svarta hålet).

Observationerna avslöjade en tät, kaotisk hög av gasmoln runt många svarta hål (särskilt de mer massiva), vilket tyder på att sammanslagningar är mycket effektiva till att leverera bränsle för tillväxt av svarta hål. Ändå ökar inte den nuvarande ljusstyrkan hos de svarta hålen (vilket är ett mått på hur snabbt de växer) med mängden tillgänglig gas. Även med gott om gas i närheten småäter de flesta SMBH:er snarare än frossar vilket tyder på att tillväxten av svarta hål under sammanslagningar kan vara mycket ineffektiv, med inkonsekvent nedbrytning av gas på korta tidsskalor.

"Den ineffektiva tillväxten av det observerade supermassiva svarta hålet, även när täta reservoarer av molekylär gas finns tillgänglig, väcker frågor om de fysiska förhållanden som krävs för att utlösa tillväxtepisoder," beskriver Makoto. "Förutom att förekomma i extremt dammiga miljöer är AGN-aktiviteten sannolikt mycket variabel och episodisk vilket kan förklara varför det har varit så svårt att upptäcka två samtidigt aktiva svarta hål vid sammanslagningar."

Teamet jämförde system där båda var aktiva svart hål (dual AGN) med sammanslagningar där endast ett visade tydlig aktivitet (enkel AGN). I några av dessa enskilda AGN-fall verkade det svarta hålet inte dra till sig gas vilket kan vara för att det inte fanns mycket gas att observera (eller kan det vara för det andra svarta hålets gravitationseffekt var mycket starkare?). 

I andra fall observerades gasen men det svarta hålet vägrade fortfarande dra den till sig möjligen kan det bero  på att observationen hamnade mellan indragningar. "Dessa unika ALMA-observationer visar hur svarta hål aktivt matas under en stor galaxsammanslagning. En händelse som vi starkt misstänker är avgörande för att etablera den observerade kopplingen mellan tillväxt av svarta hål och galaxutveckling. Det är först nu, tack vare de unika och revolutionerande ALMA-möjligheterna som denna studie var möjlig," beskriver Ezequiel Treister, huvudansvarig forskare för detta forskningsprojekt och medförfattare till studien.

Resultaten av undersökningen finns i "Molecular Gas in Major Mergers Hosting Dual and Single AGNs at <10 kpc Nuclear Separations" av Makoto A. Johnstone m.fl. i Astrophysical Journal. 

Nancy Grace Roman Space Telescope kommer att kunna se in i tomheten därute.

 

Bild wikipedia modell av det ”romerska rymdteleskopet” som ska sändas upp till ett femårigt uppdrag under 2026 och göra sökningar i det infraröda fältet i rymden.

"Romanteleskopets förmåga att observera vida områden av himlen till stora djup och finna en mängd svaga och avlägsna galaxer kommer att revolutionera studiet av kosmiska tomrum," beskriver Giovanni Verza vid Flatiron Institute och New York University, huvudförfattare till en artikel publicerad i The Astrophysical Journal. 

Kosmos består av tre nyckelkomponenter:  materia, mörk materia och mörk energi. Gravitationen från vanlig och mörk materia  bromsar universums expansion, medan mörk energi motsätter sig gravitationen och påskyndar universums expansion (och är den kraft som har övertaget just nu). Naturen hos både mörk materia och mörk energi är okänd. Forskare försöker förstå dem genom att studera deras effekter på det vi kan observera, såsom galaxernas fördelning över rymden.

"Tomrum är områden i rymden som domineras av mörk energi. Genom att studera tomrum borde vi kunna sätta starka begränsningar på mörk energis natur," beskriver medförfattaren Alice Pisani från CNRS (det franska nationella centret för vetenskaplig forskning) i Frankrike och Princeton University i New Jersey. Forskarna betonade att för att studera kosmiska tomrum i stora mängder måste ett observatorium kunna undersöka en stor volym av universum då tomrummen själva kan vara tiotals eller hundratals miljoner ljusår tvärs över. De spektroskopiska data som krävs för att studera tomrum kommer från en del av Roman High-Latitude Wide-Area Survey som täcker ungefär 2 400 kvadratgrader av himlen, eller 12 000 fullmånar. Det kommer också att gå att se svagare och mer avlägsna objekt, vilket ger en större täthet av galaxer och  komplementära uppdrag som ESA:s (Europeiska rymdorganisationens) Euklides kan göra. 

"Tomrum definieras av att de innehåller få galaxer. Så för att undersöka tomrum måste du kunna observera galaxer som inte har så många stjärnor och är svaglysande. Med Roman kan vi bättre se igenom galaxer som har tomrum vilket i slutändan ger oss en större förståelse för de kosmologiska parametrarna som mörk energi vilket formar tomrum," beskriver medförfattaren Giulia Degni vid Roma Tre-universitetet och INFN (National Institute of Nuclear Physics) i Rom.

Nancy Grace Roman Space Telescope förvaltas vid NASAs Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland, med deltagande av NASAs Jet Propulsion Laboratory i södra Kalifornien; Caltech/IPAC i Pasadena, Kalifornien; Space Telescope Science Institute i Baltimore; och ett vetenskapligt team bestående av forskare från olika forskningsinstitutioner. De primära industriella partnerna är BAE Systems, Inc. i Boulder, Colorado; L3Harris Technologies i Melbourne, Florida; och Teledyne Scientific & Imaging i Thousand Oaks, Kalifornien.

En exoplanet liknande Tatooine som kretsar kring två solar har upptäckts.

 

Bild wikipedia Planeten Tatooine, som ses i Star Wars (specialutgåvan 1997).

I en upptäckt som passar i en film (se ovan) har astronomer vid Northwestern University direkt avbildat en exoplanet liknande Tatooine och som kretsar kring två solar. "Av de 6 000 exoplaneter vi känner till kretsar bara en mycket liten del av dem runt binärer," beskriver Northwesterns Jason Wang, en av studiens huvudförfattare. "Av dem har vi bara en direkt bild av ett fåtal innehållande dubbelsol och planet och enbart nämnda här på bild.

Att avbilda både planeten och dubbelstjärnan är intressant eftersom det är den enda typen av planetsystem där vi kan spåra både binärstjärnans och planetens bana på himlen samtidigt. "Vi ser fram emot att fortsätta följa detta system i framtiden när de rör sig, så att vi kan se hur de tre kropparna rör sig över himlen." beskriver Wang.

Som expert på exoplanetavbildning är Wang biträdande professor i fysik och astronomi vid Northwesterns Weinberg College of Arts and Sciences. Han är även medlem i Center for Interdisciplinary Exploration and Research in Astrophysics (CIERA). 

Nathalie Jones, CIERA Board of Visitors Graduate Fellow vid Weinberg och medlem i Wangs forskargrupp, är studiens huvudförfattare.

Northwestern-teamet hittade exoplaneten  bland flera år gammal data. När Wang var doktorand hjälpte han till att beställa Gemini Planet Imager (GPI), ett specialiserat instrument utformat för att fånga bilder av avlägsna världar genom att blockera stjärnornas överväldigande bländning. Ursprungligen opererades GPI vid Gemini South-teleskopet i Chile och detta använde adaptiv optik och en koronagraf för att få skärpa av bilder av svagt lysande planeter som kretsar kring ljusstarka stjärnor. Jones analyserade GPI-data tagna mellan 2016 och 2019 och korsrefererade dem med data från W.M. Keck Observatory, med hjälp av Northwesterns institutionella tillgångar. Det bekräftade planeten är sex gånger större än Jupiter. Även om den är varmare än någon planet i vårt att i detta solsystem är det relativt kallt jämfört med andra direkt avbildade exoplaneters solsystem. Den ligger ungefär 446 ljusår från jorden.

Exoplaneten, som bildades för ungefär 13 miljoner år sedan och det är ganska ungt.  Studien om upptäckten publicerades i The Astrophysical Journal Letters (hittade ej länk till den) . Men den är även publicerad i tidskriften Astronomy and Astrophysics  rapporterar europeiska astronomer vid University of Exeter.

En Exoplanet med kraftig atmosfär och lava flöden

 

Bild wikipedia Illustratörs tolkning av TOI-561b och dess sol. Solsystemet finns 380 ljusår bort i riktning mot stjärnbilden Sextanten.

TOI-561b,s radie är ungefär 1,4 gånger större än jorden medan  dess omloppstid är något mindre än 11 timmar. Dess sol TOI-561b är något mindre och svalare än vår sol. TOI-561 b bana runt sin sol är endast en fyrtiondel av avståndet mellan Merkurius och vår sol. Planeten bör därför vara tidvattenlåst med temperatur på dess permanenta dagsida som vida överstiger smälttemperaturen för flertalet bergarter.

"Det som verkligen skiljer denna planet åt mot andra är dess ovanligt låga densitet," beskriver Johanna Teske, forskare vid Carnegie Science Earth and Planets Laboratory och huvudförfattare till en artikel som publicerades nyligen i The Astrophysical Journal Letters 

För att testa hypotesen att TOI-561 b har en atmosfär använde teamet Webbs NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph) för att mäta planetens dagstemperatur baserat på dess nära infraröda ljusstyrka. Tekniken, som innebär att mäta minskningen i ljusstyrka i solplanetsystemet när planeten rör sig fram från baksidan av sin sol liknar den teknik  som användes för att söka efter atmosfärer i TRAPPIST-1-systemet och med flera stenvärldar.

Om TOI-561 b är en kal sten utan atmosfär som kan transportera värme till nattsidan, bör dess dagstemperatur närma sig 2 700 grader Celsius. Men NIRSpec-observationerna visar att planetens dagsida verkar vara ca 1 800 grader Celsius vilket är svalare än väntat. Även om Webbs observationer ger övertygande bevis för en atmosfär, kvarstår frågan om hur  en liten planet som utsätts för så intensiv strålning hålla fast någon atmosfär överhuvudtaget då den finns så nära sin sol och en så kraftig? Vissa gaser måste läcka ut i rymden men kanske inte lika mycket som förväntat.

"Vi tror att det finns en jämvikt mellan magmahavet och atmosfären på planeten. Samtidigt som gaser kommer från magman ut  i atmosfären drar magmahavet tillbaka gasen mot ytan," beskriver medförfattaren Tim Lichtenberg från Groningens universitet i Nederländerna.

Studien är de första resultaten från Webbs General Observers Program 3860, som innebar att systemet observerades kontinuerligt i mer än 37 timmar medan TOI-561 b genomförde nästan fyra fulla varv runt sin sol. Teamet analyserar för närvarande hela datamängden för att kartlägga temperaturen hela vägen runt planeten för att utröna atmosfärens sammansättning.

"Det som är riktigt spännande är att den nya datamängden öppnar upp för fler frågor än den besvarar," beskriver Teske.

Supernovan ASASSN-15lh är 570 miljarder gånger ljusstarkare än vår sols ljusstyrka

 

Bild Wikimedia ASASSN-15lh är den mest ljusstarka supernova som någonsin observerats. 570 miljarder ljusstarkare än vår sol och den finns 3 800 miljoner ljusår bort i stjärnbilden Indus.

Explosionen kallad ASASSN-15lh lyste upp med en styrka av 570 miljarder högre än vår sols ljusstyrka. En ljusstyrka av ungefär 20 gånger den totala utstrålningen från de 100 miljarder stjärnor som finns i Vintergatan.

Den rekordstora explosionen anses vara ett enastående exempel på en superluminös supernova en extremt sällsynt explosion som vissa stjärnor ger när de kollapsar. Forskare är dock okunniga om vilket slag av stjärnor och stjärnscenarier som är ansvariga för dessa extrema supernovor.

I en ny studie under ledning av Subo Dong, astronom vid Kavli-institutet för astronomi och astrofysik (KIAA) vid Pekinguniversitetet publicerades nyligen en studie om upptäckten i Science. 

Här beskrivs ASASSN-15lh som en av de närmast oss liggande superljusstarka supernovorna som någonsin observerats. Den finns cirka 3,8 miljarder ljusår bort. Upptäckten gjordes av All Sky Automated Survey for SuperNovae-projektet (ASAS-SN)  där bland annat David Bersier, astrofysiklektor vid LJMU:s Astrophysics Research Institute är medlem. Med huvudkontor vid Ohio State University (USA) använder ASAS-SN åtta små teleskop på Hawaii och i Chile för att scanna hela himlen varannan natt och söka efter nya objekt.

Så snart observationen av ASASSN-15lh gjordes, kontaktade Dong med kollegor betydligt större markbaserade teleskop runt om i världen, inklusive NASAs satellit Swift, för att samla in så mycket data som möjligt. Den intensiva observationskampanjen fortsätter än idag. Bara under de första fyra månaderna efter att stjärnan exploderade kastades så mycket energi ut från ASASSN-15lh att det skulle ta vår sol i dess nuvarande tillstånd mer än 90 miljarder år att kasta ut lika mycket. Genom att undersöka denna ljusa, långsamt avtagande efterglöd har astronomer fått några grundläggande ledtrådar om ursprunget till ASASSN-15lh.

En av de bästa hypoteserna om fenomenet är att superluminösa supernovas som denna med enorm energi kommer från starkt magnetiserade, snabbt roterande neutronstjärnor kallade magnetarer vilka är de kvarvarande, hyperkomprimerade kärnorna från massiva exploderade stjärnor. Men ASASSN-15lh är så kraftfullt att detta övertygande magnetarscenario inte räcker till den nödvändiga energin som kastats ut. Istället kan ASASSN-15lh-liknande supernovor utlösas av kollapsen av otroligt massiva stjärnor som överstiger den högsta massnivå som de flesta astronomer skulle spekulera om ens är möjliga.

David Bersier beskriver "Vi var initialt förbryllade över ASASSN-15lh men med mer data insåg vi att det tillhörde en klass som kallas 'superljusa' supernovor, eftersom den delar flera egenskaper med andra objekt i denna klass. För att sätta saker i kontext, i dess nuvarande takt skulle det ta vår sol 90 miljarder år att avge lika mycket energi som ASASSN-15lh avger på  fyra månader.

"Astronomer har svårt att förklara hur något kan vara så ljusstarkt. Den nuvarande tanken är att det där fanns en snabbt roterande neutronstjärna med ett mycket starkt magnetfält (tänk på en gigantisk magnet i stadsstorlek men med solens massa). Men ASASSN-15lh utmanar den modellen och efter denna extraordinära upptäckt kan vi nu behöva tänka ut en ny."

All Sky Automated Survey for SuperNovae (ASAS-SN) är ett internationellt samarbete med huvudkontor vid The Ohio State University.

Webbteleskopet upptäckte en tidig supernova

 

Bild https://science.nasa  NASAs James Webb Space Telescope har funnit källan till ett superstarkt gammastråleutbrott. En supernova som exploderade när universum var endast 730 miljoner år gammalt. I Webbs högupplösta i nära infraröda bilder upptäcktes också supernovans värdgalax. Bild: NASA, ESA, CSA, STScI, Andrew Levan (Radboud University); Bildbehandling: Alyssa Pagan (STScI)

Teleskopet gjorde observationerna den 1 juli 2025 efter att en internationell grupp av teleskop upptäckt ett superstark ljusblixt, ett gammastrålningsutbrott, i mitten av mars 2025.  Med denna observation slog Webb sitt eget rekord: Den tidigare toppliste-supernovan exploderade när universum var 1,8 miljarder år gammalt.

"Endast Webbteleskopet kunde direkt visa att ljuset kom från en supernova, en kollapsande massiv stjärna," beskriver Andrew Levan, huvudförfattare till en av två nya artiklar i Astronomy andAstrophysics Letters  och professor vid Radboud University i Nijmegen, Nederländerna, samt University of Warwick i Storbritannien. "Denna observation visar att vi kan använda Webb för att hitta enskilda stjärnor när universum bara var 5 % av sin nuvarande ålder."

Medan ett gammastrålutbrott vanligtvis varar i sekunder till minuter, ljusnar sedan supernovor snabbt under veckor innan den sedan långsamt mattas av. I kontrast till detta blev denna supernova ljusstarkare under flera månader. Eftersom den exploderade så tidigt i universums historia sträcktes dess ljus ut när kosmos expanderade över miljarder år. När ljus sträcks ut ökar också tiden det tar för händelser att utvecklas. Webbs observationer gjordes under tre och en halv månad efter att gammautbrottet avslutats eftersom den underliggande supernovan förväntades vara som ljusast vid den tidpunkten.

Webbs observationer visar att denna avlägsna galax liknar andra galaxer som existerade då," beskriver Emeric Le Floc'h, medförfattare och astronom vid CEA Paris-Saclay (Commissariat à l'Énergie Atomique et aux Énergies Alternatives) i Frankrike.

Forskarna har planer på att åter anlita Webb i det internationella arbetet för att lära sig mer om gammastrålningsutbrott från objekt i det tidiga universum. Teamet har fått tillstånd att observera händelser med Webbteleskopet och har nu ett nytt mål. Målet att lära sig mer om galaxer i det avlägsna universum genom att fånga efterglöden från själva gammastrålningsutbrotten. "Det skenet kan hjälpa Webb att se mer och ge oss ett 'fingeravtryck' av galaxen," beskriver Levan.

Kosmisk explosion av gammastrålning

 

Bild https://uncnews.unc.edu/ Konstnärs avbildning av GRB 250702B:s ultrarelativistiska jetstrålar (de rör sig nästan i ljusets hastighet) som strålar ut frpn den dammiga, massiva värdgalaxen. (Källa: NOIRLab/NSF/AURA/M. Garlick.)

Astronomer vid University of North Carolina i Chapel Hill har medverkat i att avslöja nya ledtrådar om det längst varaktiga gammastråleutbrott som någonsin observerats. Det vilket varade under nästan sju timmar. Händelsen har fått beteckningen GRB 250702B.

Gammastråleutbrott är intensiva blixtar av högenergirikt ljus som produceras av katastrofala kosmiska händelser, vanligtvis varar dessa bara några sekunder eller minuter. Men GRB 250702B slog rekord. Efter den initiala upptäckten från rymdbaserade teleskop använde forskarna några av världens största markbaserade teleskop för att ta bilder av ett avtagande sken i den massiva, dammiga galax där händelsen skett.

Som en del av en samordnad internationell insats ledde UNC-teamet observationerna tillsammans med några av USA:s största markbaserade teleskop. Teamets data, tillsammans med observationer från European Southern Observatorys Very Large Telescope, NASAs Hubble Space Telescope och röntgendata från röntgenteleskop tyder på att denna explosion kan ha flera möjliga orsaker. Exempelvis kollapsen av en massiv stjärna, kollisionen av exotiska stjärnrester eller  en stjärna som slits sönder av ett svart hål. Men nuvarande observationsdata kan inte svara på vilken teori som stämmer.

"Utbrottet passar inte in i någon av våra befintliga modeller för vad som orsakar gammastrålningsutbrott," beskriver Jonathan Carney doktorand i fysik och astronomi vid UNC-Chapel Hill och huvudförfattare till studien om fenomenet.

Gammastråleutbrott är bland de kraftigaste explosionerna i universum och astronomer måste skynda sig att samla in data innan ljuset bleknar när en sådan upptäcks. Denna händelse var mer utdragen och ovanlig och gav forskarna en sällsynt möjlighet att studera miljön med både information från själva explosionen och senare avbildning av galaxen där detta skett. Forskarna fann att explosionen kom från en avlägsen, massiv dammig galax  som blockerade synligt ljus och endast tillät infraröda och högenergiutsläpp att detekteras.

"Vi är inte säkra på vad som orsakade utbrottet," beskriver Igor Andreoni, medförfattare och biträdande professor i fysik och astronomi vid UNC-Chapel Hill. "Vi vet att det inträffade miljarder ljusår bort i en mycket dammig galax. Våra data visade att ett energirikt fenomen skickade iväg en smal materiastråle i vår riktning som färdades med minst 99 % av ljusets hastighet och trängde igenom tjocka lager av kosmiskt damm."

Händelsen GRB 250702B har satt en ny standard för hur astronomer studerar universums mest kraftfulla och mystiska explosioner. Forskningsartikeln finns tillgänglig online i The Astrophysical Journal Letters.