Lavavärldar kan ha atmosfär fast de har en närliggande bana runt sin sol

 

Bild https://news.stanford.edu  Ett konstnärligt koncept som visar hur en tjock atmosfär ovanför ett enormt magmahav på exoplaneten TOI-561 b skulle kunna se ut. | NASA, ESA, CSA, Ralf Crawford [STScI]

Baserat på datamodellering av planetatmosfärer och inre miljöer visas att lavavärldar kan upprätthålla tjocka gasformiga inkapslingar under ytan av gas i miljarder år tack vare den smälta sten som skvalpar över ytan. Lavan bromsar utsläppet av gaser från planetens insida till atmosfären och balanserar förlusten av atmosfär på grund av dess sols strålning.

Resultaten utvidgar ramverket för det avstånd av hur nära stenplaneter kan vara stjärnor och  behålla sina atmosfärer. Precis som jordens stränder utgör gränsen mellan land och vatten, representerar den  gränsen mellan att ha en atmosfär och att inte ha någon. Vissa lavavärldar finns mycket närmare sina stjärnor än den  tänkta gränsen och har likväl atmosfär, detta utmanar teorin.

"Dessa lavavärldar visar att något är fel med den teoretiska gränsen. Men nu har vi hittat ett sätt för lavavärldar att bevara sina atmosfärer genom att föreslå en ny teori," beskriver huvudförfattaren Barron Nguyen, doktorand i Laura Schaefers laboratorium vid Stanford Doerr School of Sustainability.

Namnet som föreslagits av Stanfordforskare och deras samarbetspartners för detta nya område är "cosmic-sandbar", analogt med de sandiga ryggar som bildas som sandrev i jordens hav.. Planeter mellan den ovan nämnda gränsen och cosmic-sandbar ligger tillräckligt nära sin stjärna för att  atmosfär ska kunna avlägsnas men svalnar för snabbt efter bildandet för att fylla på atmosfären. Forskarna kallar denna region för "den luftlösa dalen."

"Var gränsen vid linjen går mellan luftlösa världar och de som kan upprätthålla en atmosfär har varit en öppen fråga inom vetenskapen," beskriver Schaefer, studiens Senior author and an assistant professor of Earth and planetary sciences in the Doerr School of Sustainability. "Den nya modellen utökar vår förståelse av denna gräns och de faktorer som påverkar var den ligger för specifika stjärnor och planeter." 

Begreppet cosmic-sandbar har under det senaste decenniet uppstått som en lovande metod för att identifiera potentiellt gästvänliga världar för uppföljande observation. Men forskare har nyligen börjat ifrågasätta den på grund av planeter som 55 Cancri e, en "superjord" nästan åtta gånger större än jordens massa som kretsar ungefär 20 gånger närmare sin stjärna än Merkurius gör vår sol. År 2024 avslöjade James Webb Space Telescope att 55 Cancri e har en häpnadsväckande tjock atmosfär. Och under de senaste månaderna har en mängd nya observationer visat en växande lista av liknande lavavärldar med tjocka atmosfärer.

För att förklara dessa motstridiga planeter satte Nguyen och kollegor ihop en modell som simulerar gasutbytet mellan en atmosfär och en smält lavayta, samtidigt som de tar hänsyn till gasens utsläpp från atmosfären ut i rymden samt för avkylning och slutlig stelning av lavan. De inkluderade sedan de atmosfärsbevarande lavavärldarna i modellen, tillsammans med andra kända exoplaneter och solsystemvärldar för jämförelse. Modellen visade att atmosfärer främst kan regleras antingen genom att gas släpps ut i rymden eller genom att gas släpps ut i luften (känt som "utgasning"). Den cosmic-sandbar omfattar de heta, närliggande världar där utgasning balanserar flykten.

Planeterna i detta område, likt 55 Cancri e, är generellt tunga superjordar med ytor täckta av lava. Planeter som ligger något längre från sina stjärnor som Merkurius runt vår sol, tenderar att kylas ner och stelna snabbare vilket fångar  gasen under ytan. Oförmögna att fylla på sina minskande atmosfärer blir dessa planeter utan atmosfär. Endast på tillräckligt avstånd från sina stjärnor det vill säga på den cosmic-sandbar kan mindre, kallare planeter som Venus och jorden undvika att deras atmosfärer bränns bort av stjärnstrålning.

Forskarna på Stanford ser fram emot att se hur framtida exoplanetära undersökningar kommer att utveckla och bygga vidare på teorin.

"En viktig slutsats från vår studie publicerad i TheAstrophysical Journal Letters  är att den kcosmic-sandbar inte är en förlorad sak," beskriver Nguyen. "Det har funnits viss pessimism kring det på grund av dessa lavavärldar. Men nu vet vi att det finns en bredare uppsättning parametrar som kan göra det möjligt för en planet att generera och upprätthålla en atmosfär."

Komet hittades i Subaru-teleskopets arkiverade bilder

 

Bild https://subarutelescope.org/ Kometen 28P/Neujmin fångad av Subaru-teleskopets Hyper Suprime-Cam (HSC) (vit låda och förstorad infällning). Bilden som visas är från en av HSC:s 104 CCD-detektorer. Utöver kometen ses mer än 2 000 stjärnor och galaxer på bilden. Bild NASA.

Kometer är naturliga "tidskapslar" som bevarat is och damm från solsystemets bildande för 4,6 miljarder år sedan. Den fasta kärnan i en komet ses sällan eftersom den normalt är dold bakom ett moln av gas och damm kallat koma.

Ett forskarteam bestående av forskare från University of Occupational and Environmental Health, Kyoto Sangyo University och Japans nationella astronomiska observatorium upptäckte nyligen en nästan orörlig komafri komet i offentligt tillgänglig arkivdata från Subaru-teleskopets Hyper Suprime-Cam (HSC). Observationen möjliggjorde den första precisa markbaserade mätningen av reflektansegenskaperna av en kometkärna vilket gav nya rön om hur kometer skiljer sig från asteroider och hur de utvecklats över tid.

Kometer är små objekt som huvudsakligen består av is och damm. Man tror att de bildades i det yttre av solsystemet och har förblivit i stort sett oförändrade sedan solsystemets första tid och merparten finns och kommer från Oorts kometmoln i utkanten av solsystemet. Asteroider, däremot är steniga objekt som huvudsakligen finns mellan Mars och Jupiters banor i asteroidbältet.

Under undersökning i  Subaru-teleskopets arkiverade bilder upptäckte de kometen 28P/Neujmin på ett avstånd av mer än 10 astronomiska enheter från solen. Innebärande längre från solen än avståndet till  Saturnus från solen. Anmärkningsvärt nog hade kometen observerats under nästan idealiska förhållanden, nära opposition, där solen, kometen och jorden var nästan perfekt i linje. Detta gjorde det möjligt för teamet att göra den första tydliga markbaserade upptäckten av oppositionens ljusning av en kometkärna.

Upptäckten möjliggjordes av Subaru-teleskopets 8,2 meter stora primärspegel, som kan upptäcka en så svag och avlägsen kometkärna, tillsammans med HSC:s exceptionellt breda synfält  gjorde att kometen dök upp i bilddatan av en slump i observationer gjorda i ett annat vetenskapligt syfte.  Analysen visade att 28P/Neujmin färg på ytan liknar den som mörka, rödaktiga asteroider har. Dessa asteroider har mycket låg reflektans och anses vara rika på vattenbärande material. Resultat som stämmer överens med tidigare studier av asteroider.

Men då forskarna undersökte hur kometens ljusstyrka förändrades nära oppositionen fann de en oväntad skillnad. Dessa mörka asteroider uppvisar generellt bara en måttlig ökning i ljusstyrka när de betraktas nära opposition. I kontrast visade kometen 28P/Neujmin en mycket starkare ljusförstärkning, jämförbar med den hos högreflektans-asteroidtyper. Dr. Takafumi Ootsubo (University of Occupational and Environmental Health) och huvudförfattare till artikeln om fenomenet (se nedan) kommenterar: "Samma arkiv innehåller sannolikt många fler solsystemobjekt som väntar på att hittas. Genom att tillämpa samma observationsmetod på  fler kometer i framtiden hoppas vi kunna avslöja hur ytstrukturerna hos kometkärnor har utvecklats över tid vilket i slutändan ger nya rön i hur solsystemets kroppar bildades och utvecklades till de objekt vi ser idag."

Studien publicerades i Publications of the AstronomicalSociety of Japan (PASJ) den 25 augusti 2026 (Ootsubo et al., "Opposition effect of comet 28P/Neujmin observed with Subaru Hyper Suprime-Cam") 

Säkert finns mycket att finna i all insamlad data som inte analyserats från alla de teleskop som fotograferar universum. Arbeten som ibland medborgarforskare hjälper till med. Oppostion som nämns i inlägget ovan innebär läget då  en komet (eller planet) är i opposition står den i 180 graders vinkel från solen sett från jorden. Detta innebär att när solen går ner i väst, går kometen upp i öst.

När rymdens sten blir meteoriter.

 

Bild https://www.seti.org  En stenmeteorit i NASA Ames Research Centers Arcjet Interaction Heating Facility. En tunn svart linje avgränsar hållaren som bär upp stenen (vänster). Luftflödet går från vänster till höger. Smälta delar strömmar från meteoritytan och en tunn chockvåg syns framför stenen. Källa: Foto: NASA Ames/SETI Institute, med tillstånd av Zev Hoover och Ron Dantowitz, Dexter Southfield Schools/MARS Scientific.

Vi antar att sten skulle avdunsta av den enorma värme och  ljusskenet som genereras vid luftkollisionen," beskriver meteorastronomen och huvudförfattaren till studien (se nedan) Dr. Peter Jenniskens från SETI-institutet och NASA Ames Research Center. "Vi fann istället att först smälter stenen av värmen och sedan fragmenteras den och förlorar massa."

Teamet upptäckte att ett eldklot går igenom sju steg. fas 1 är när den rör sig genom jordens atmosfär. Varje steg formas av olika fysiska processer. Då luften är tillräckligt tät för att skapa en chockvåg framför den fallande stenen. Kollisionen med luftmolekyler värmer stenen och gasen runt omkring tills objektet lyser. Detta är vad vi ser som en meteorit (stjärnfall)."

När stenen faller ner i tätare luft börjar fas 2 och meteoren ses ljusna. Vissa meteorer snurrar snabbt genom att ändra ljusstyrka i ett regelbundet mönster. De snabbast snurrande stenarna i studien gjorde ett helt varv var 0,5 till 5:e sekund. I fas 3 blir meteoren än ljusare och förvandlas till en eldklot. Forskarna fann att smältning nu orsakar det mesta av stenens massförlust. Den snabbt rörliga luften drar bort smält material från ytan och lämnar droppar kvar som fortsätter att avdunsta.

"I laboratoriet kan vi inte generera den mängd strålning som sker i ett naturligt atmosfäriskt inträde i dessa hastigheter," beskriver Eric Stern, tidigare på NASA Ames och nu chefsforskare på Hyperspace Technologies, Inc. "Sten skulle kunna fragmenteras aggressivt men då skulle vi inte förvänta oss den observerade systematik i hur eldbollar blir ljusare."

På cirka 60 kilometer höjd ovan jorden når eldklotet fas 4 genom att lägga sig i en smältjämvikt. Dess ljusstyrka är densamma eller växer i jämn takt. Stenen kan till slut förlora upp till 40 procent av sin massa bara genom att smälta.

Djupare i atmosfären gör högre tryck att berget bryts isär, vilket startar fas 5. Eldklotet kan då flamma upp flera gånger när bitar lossnar.

Forskarna upptäckte att sten börjar brytas sönder när lufttrycket framför stenen bara är ungefär en femtedel av styrkan som uppmätts i meteoriter som hittats på jorden. Man tror att värme och sprickor från tidigare kollisioner i rymden kan förklara varför stenarna bryts tidigare än väntat.

Först vid denna tidpunkt blir den återstående bergarten snabbt mindre och saktar ner avsevärt, snabbare om stenen bryts aggressivt. När baksidan av stenen slutligen bryts sönder i fas 6 ger eldklotet ifrån sig en sista ljus flamma och skickar ut stenbitar snabbt. Eftersom ursprungstenen (meteoren) redan har saktat ner i hastighet är dessa sena utbrott vanligtvis röda istället för det klart gröna som tidigare.

"Den sista störningen skickar fragment ut i högre relativa hastigheter," beskriver Jenniskens. "Vid tidigare fall märkte vi att meteoriter större än cirka 20g tenderade att vara utspridda på en bredare yta och många kom från ytan av den ursprungliga meteorens baksida."

Meteoriterna som når marken började som större bitar, men de smälte mer och bröts sönder ytterligare innan de saktade ner farten tillräckligt för att nå marken och inte brinna upp i atmosfären.

I fas 7 fortsätter smältning och fragmentering tills de sista bitarna saktar ner tillräckligt och sluta lysa.  Vindarna kan sedan blåsa de mörka fragmenten ur kurs när de faller till marken som meteoriter.

Studien kan läsas här.

MeerKAT upptäcker gigantisk laserstråle långt ut i universum

 

Bild https://www.sarao.ac.za  illustration av en galax 8 miljarder ljusår bort (rött), förstärkt av en orelaterad förgrundsskivgalax vilket resulterar i en röd ring. Genom att dela upp radioljuset i olika färger, som ett prisma, avslöjas hydroxyl-gigamasern (övre högra högra regnbågsfärgade linje). Bildkälla: Inter-University Institute for Data-Intensive Astronomy (IDIA).

Hydroxylmegamasrar finns i centrum i en klass av galaxer som kallas ljusstarka infraröda lysande galaxer (LIRG), med fjärrinfraröda luminositet av mer än  hundra miljarder i solljusstyrka.  Dessa mycket höga infraröda ljusstyrkor är  i många fall inte särskilt ljusstarka i synligt ljus. Till exempel är förhållandet mellan infraröd ljusstyrka och ljusstyrka i blått ljus ungefär 80 för Arp 220 platsen där den första  megamasern observerades. 

Astronomer som använder MeerKAT-radioteleskopet i Sydafrika har upptäckt den mest avlägsna hydroxylmegamaser som någonsin upptäckts. Den är belägen i en galax där en sammanslagning med en annan galax pågår i mer än 8 miljarder ljusår bort vilket öppnar en ny gräns för radioastronomi.

Hydroxylmegamasrar är naturliga "rymdlasrar". Här sker extremt ljusstarka radiovåglängdsutkast som uppstår när hydroxylmolekyler i gasrika, galaxer sammanslås. Dessa kosmiska kollisioner komprimerar gas och stimulerar stora reservoarer av hydroxylmolekyler som förstärker radioutsläpp. Den fysiska mekanismen är mycket lik laserljus på jorden, men verkar vid en mycket längre våglängd  cirka 18 centimeter, snarare än av optisk ljus som våra ögon kan se. När detta speciella radioljus är exceptionellt starkt kallas det en megamaser och kan ses som en "kosmisk fyr" som kan ses över stora delar av universum.

Detta upptäckta system, HATLAS J142935.3–002836, är så avlägset att vi ser det som det var när universum var mindre än hälften av sin nuvarande ålder. Det är både det mest avlägsna och mest lysande som vi känner till. Det är så lysande att den förtjänar klassificeringen gigamaser istället för megamaser. Trots sitt avstånd producerade den en förvånansvärt stark signal vilket beror på den kombinerade kraften från MeerKAT och ett fenomen känt som stark gravitationlinsning. 

"Detta system är extraordinärt," beskriver Dr Thato Manamela, SARAO-finansierad postdoktoral forskare vid University of Pretoria och huvudförfattare till den nya studien. "Studieresultat är en kraftfull demonstration av vad MeerKAT kan åstadkomma när det kombineras med avancerad beräkningsinfrastruktur, ändamålsenliga databehandlingspipelines och högutbildad mjukvarusupportpersonal," beskriver professor Roger Deane, medförfattare till studien och chef för Inter-University Institute for Data Intensive Astronomy (IDIA), samt professor vid universiteten i Kapstaden och Pretoria. "Denna synergistiska kombination ger unga sydafrikanska forskare, som Dr Manamela möjlighet att leda banbrytande vetenskap och konkurrera med världens bästa."

"Det här är bara början," beskriver Dr Manamela. "Vi vill inte bara hitta ett system utan hundratals till tusentals. Här vid University of Pretoria genomför vi systematiska undersökningar av universum, bygger nödvändiga beräkningspipelines och algoritmer för att öppna denna observationsfront, och i framtiden med hjälp av radioteleskopet  i Square KilometreArray i Australien då det blir klart.."

Upptäckten understryker Sydafrikas växande ledarskap inom dataintensiv radioastronomi, drivet av det starka partnerskapet mellan IDIA och SARAO för att leverera MeerKAT-vetenskap och förbereda för SKA-eran.

Artikeln om studien är godkänd för publicering i Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Letters och förtrycket kan nås via denna länk: https://arxiv.org/abs/2602.13396.

Solutbrott laboreras i laboratoriet

 

Bild https://www.aip.de En koronamassutkastning på solen, observerad av Solar and Heliospheric Observatory (SOHO). Sådana händelser inträffar regelbundet vid solen, men observeras mycket sällan på andra stjärnor. Credit: SOHO/ESA/NASA.

Ett internationellt team av astrofysiker och plasmafysiker har gett det första experimentella beviset på att starka magnetfält runt aktiva stjärnor kan undertrycka koronamassutkastningar helt. Detta ger ledtrådar till varför massiva stjärnutbrott sällan observeras på andra stjärnor än solen.

Koronamassutkastningar (CME) är gigantiska utskjutningar av enorma mängder magnetiserad plasma från en stjärnas atmosfär ut i rymden. De spelar en stor roll för  att forma stjärnutvecklingen, driva mass- och rörelsemängdsmomentförlust samt påverka rymdvädermiljöerna på planeter runt stjärnan. Utkastningar observeras regelbundet på solen men upptäcks mycket sällan på andra stjärnor.

Studien har  nyligen publicerats i den vetenskapliga tidskriften "Physical Review Letters". Förffare var S. N. Chen, K. Burdonov, W. Yao, J-D. Alvarado-Gómez et al. Titel “Experimental evidence for coronal mass ejection suppression in strong stellar magnetic fields” och kan läsas här, 

"Den unika kombinationen av teori, laboratorietester och numeriska simuleringar utgör de första experimentella bevisen som stöder en långvarig förutsägelse den att stjärnors magnetfält kan begränsa storskaliga solutbrott." förklarar Julián D. Alvarado-Gomez, seniorforskare vid forskargruppen för stjärnfysik och exoplaneter vid Leibnizinstitutet för astrofysik i Potsdam (AIP).

Alvarado-Gomez bidrog med astrofysiskmodellering som kopplar laboratorieexperimenten till verkliga stjärnmiljöer. Med hjälp av skalningslagar som troget återger astrofysiska förhållanden genererade det internationella teamet laserdrivna plasmaflöden i laboratoriet för att efterlikna kärnan i stjärnornas CME. När plasman utsattes för relativt svaga omgivande magnetfält spred den sig fritt.

 Starkare magnetfält orsakade dock att flödet fragmenterades, blev instabilt och slutligen upphörde helt. "Detta kom som en överraskning när vi ökade magnetfältets styrka och observerade förändringen i beteendet hos det propagerande plasmat, men detta är kärnan i experimentell upptäckt", beskriver Julien Fuchs, dåvarande seniorforskare vid LULI/CNRS i Frankrike och numera professor vid Technion i Israel.

Resultaten har också viktiga implikationer för exoplaneter. CME representerar en extrem form av stjärnväder i rymden och som kan förändra planetatmosfärer eller förändra deras kemiska sammansättning vilket därmed påverkar planeternas långsiktiga möjligheter för att liv kan finnas där. Om många CME:er är magnetiskt undertryckta kan vissa exoplaneter exponeras för en mindre fientlig rymdmiljö än tidigare förväntat, vilket förbättrar deras chanser att behålla atmosfärer under miljarder år.

Forskningen stöddes av European Research Council (ERC) Project GENESIS, ELI-NP, Rumäniens ministerium för forskning och innovation, USA:s National Science Foundation (NSF) samt stora franska och europeiska högpresterande datorinfrastrukturer.

Man undrar varför vår sol har så svagt magnetfält och om det är  anledningen till att detta resultat av mängder av koronautkast fick atmosfären på Mars att försvinna till stor del? Kanske även detta påverkade Venus så den blev en död planet. Men då inställer sig frågan utan svar varför klarade sig Jorden så bra och fick sina skyddande sfärer?

Planeters materia bildades mycket tidigare än man tror.

Bild wikipedia När en stjärna är mycket massiv kan gammastrålarna som produceras i dess kärna bli så energirika att en del av denna energi dräneras för produktion av partikel- och antipartikelpar. Det resulterande fallet i detta strålningstryck gör att stjärnan delvis kollapsar under sin egen enorma gravitation. Efter denna våldsamma kollaps följer okontrollerade termonukleära reaktioner (inte visade på bilden) och stjärnan exploderar.

Dessa explosioner, kända som 'Pop III-supernovor', var universums första bildningsplatser för de grundämnen som som sedan  byggde upp planeter och i slutändan liv.

Dr Daniel Whalen, från University of Portsmouths Institute of Cosmology and Gravitation, beskriver: "Vår nya artikel, där min doktorand Chris Jessop körde den första delen av simuleringskedjan, visar att föregångare till jordiska planeter kan bildas runt l långlivade stjärnor med låg massa i spillrorna från de första kosmiska explosionerna 100 miljoner år efter Big Bang.

"För att sätta detta i perspektiv är universum ungefär 13,8 miljarder år gammalt, så detta är anmärkningsvärt tidigt i kosmisk historia."

Byggstenarna till stenplaneter kan ha börjat bildas bara 100 miljoner år efter Big Bang långt innan de första galaxerna  enligt ny forskning från University of Portsmouth.

Forskare hade tidigare antagit att planetbildning var en långsam process som egentligen bara kom igång flera miljarder år in i universums historia men en ny studie har visat att det skedde mycket tidigare än någon tidigare trott.

Några av de allra första stjärnorna i universum var enorma och avslutade sin existena i kraftfulla explosioner. Dessa explosioner spred enorma mängder av de kemiska grundämnen som behövdes för att bygga upp planeter, såsom kol, syre och järn i den omgivande gasen.

En särskild typ av supernova en Pair-instability supernova . En så kraftfull nova att den kan spränga ut mer än 100 gånger solens tunga grundämnesmassa i en enda explosion ”Citat wikipedia översatt från engelska "en typ av supernova som förutspås inträffa när parbildning produktionen av fria elektroner och positroner vid kollisionen mellan atomkärnor och energirika gammastrålar – tillfälligt minskar det interna strålningstrycket som stöder en supermassiv stjärnas kärna mot gravitationskollaps.  Detta tryckfall leder till en partiell kollaps, vilket i sin tur orsakar kraftigt accelererad förbränning i en okontrollerad termonukleär explosion vilket resulterar i att stjärnan förintas utan att lämna kvar en stjärnrest".

Detta material kan berika närliggande gasmoln till förvånansvärt höga koncentrationer av tunga grundämnen. Dessa berikade moln kan sedan kollapsa under gravitationen och bilda en virvlande skiva av material runt en ung stjärna, ungefär som skivan som vårt eget solsystem bildades från.

Våra fynd tyder på att förutsättningarna för planetbildning kan ha funnits mycket tidigare än man tidigare trott. Om så är fallet väcker det en intressant fråga: kan potentiellt beboeliga världar ha uppstått mycket tidigare i universums historia också?

Astrofysiker Dr Whalen beskriver: "I våra datorsimuleringar av det tidiga universum fann vi en sådan skiva runt en ung stjärna som är ungefär 70 procent så massiv som solen. Inom den skivan samlades tillräckligt med fast material för att skapa flera jordmassor av planetbyggstenar på ungefär samma avstånd från stjärnan som jorden är från solen.

"Mest överraskande var att skivan också innehöll betydande mängder vatten endast några gånger mindre än vad som fanns tillgängligt när vårt eget solsystem bildades. Detta innebär att eventuella planeter som bildades där potentiellt kan ha fått vatten på liknande sätt som jorden, som tros ha fått mycket av sitt vatten från material som blev kvar under planetbyggandet.

"Våra fynd tyder på att förutsättningarna för planetbildning kan ha funnits mycket tidigare än man tidigare trott. Om så är fallet  kan potentiellt beboeliga världar ha uppstått mycket tidigt i universums historia."

The paper is published in The Astrophysical Letters Journal Tyvärr har jag inte hittat den och kan ej förmedla en länk till studien.

En stjärna kretsar så nära Vintergatans supermassiva svarta hål att den påverkas

 

Bild https://www.eso.org  Very Large telescope i Chile avbildat rörelsen från stjärnan S301 kring Sagittarius A* (Källa: ESO/GRAVITY collaboration)

Den hittills snabbast stjärna  i hastighet i Vintergatan som kretsar kring det fyra miljoner solmassor tunga svarta hålet i vintergatans centrum runt det svarta hålet Sagittarius A* upptäcktes   nyligen  med Europeiska sydobservatoriets Very Large Telescope Interferometer (ESO:s VLTI i Chile). Den når en hastighet av 25 000 km/s i sin bana runt det svarta hålet. Dess beteckning är S301.

S301 kommer närmare det svarta hålet än någon annan känd stjärna och passerar så nära att den påverkas av det svarta hålets rotation. ”Det speciella är att den kretsar kring Sagittarius A* i en mycket tät omloppsbana med en period av endast 8,7 år och därför kommer så nära det svarta hålet motsvarande endast 12 gånger jordens avstånd till solen. Det är exempellöst.”, beskriver Felix Mang, doktorand vid MPE och författare till studien som publicerades nyligen i Nature. 

Då den kommer som närmst det svarta hålet färdas stjärnan med en hastighet av cirka 25 000 kilometer per sekund 100 000 gånger snabbare än ett kommersiellt flygplan eller drygt 8 % av ljusets hastighet vilket gör den till den snabbaste stjärnan i Vintergatan. S301 kommer också närmare Sagittarius A* än någon annan stjärna som hittills observerats ungefär på samma avstånd från det svarta hålet som Saturnus avstånd från solen. Det gör den till den först kända stjärna som kan användas för att direkt mäta rotationen hos ett svart hål.

Liksom de flesta objekt i vårt universum förutspår astronomerna att Sagittarius A* roterar. Enligt Einsteins allmänna relativitetsteori drar ett roterande svart hål med sig rumtiden och vrider den vilket påverkar omgivande stjärnors banor. Effekten är starkast för objekt som kretsar mycket nära snabbt roterande svarta hål.

"Med hjälp av denna stjärna hoppas vi att inom de närmaste tio åren kunna mäta det svarta hålets rotation", beskriver Mang. MPE-forskaren Stefan Gillessen, som också hade en ledande roll i den nya studien. Han tillägger: ”För första gången skulle vi faktiskt kunna mäta rotationen hos ett massivt svart hål direkt vilket skulle innebära ett viktigt test av Einsteins teori.”

Juan Osorno, astronom vid LIRA Observatoire de Paris–PSL, Frankrike vilken också hade en nyckelroll i studien, tillägger: ”Utan denna stjärna skulle vi behövt mäta andra stjärnors rörelse i flera decennier för att ha en chans att mäta det svarta hålets rotation.”

Att hitta S301 som är två miljarder gånger svagare i ljusstyrka än Betelgeuse (den orangea stjärnan i stjärnbilden Orion) på himlen var ingen enkel uppgift. Forskarna använde VLTI, en anläggning vid ESO:s Paranalobservatorium i Chile, och dess GRAVITY-instrument, som efter en infrastrukturuppgradering nu benämns GRAVITY+. VLTI:s stora kraft ligger i dess förmåga att kombinera ljuset från fyra 8-metersteleskop för att skapa ett "virtuellt" teleskop med 15 gånger högre upplösning än ett enstaka 8-metersteleskop.

"Paranalobservatoriet är det enda i världen där man kan göra den här typen av observationer eftersom inget annat observatorium har fyra 8-metersteleskop som tillsammans kan fungera som en interferometer", beskriver medförfattaren Frank Eisenhauer, chefsforskare för GRAVITY+ och MPE.

Med GRAVITY och GRAVITY+ lyckades forskargruppen få en första glimt av stjärnan våren 2023 och de har sedan dess följt dess rörelse för att kunna bestämma dess omloppsbana. Astronomerna kunde också spåra rörelsen för S301 tillbaka till 2017 och se att den senast närmade sig det svarta hålet i början av 2023. Stjärnans omloppsbana, plus det faktum att stjärnor inte kan bildas så nära ett massivt svart hål indikerar att den ursprungligen ingick i ett dubbelstjärnpar som slets isär av tidvattenkrafterna från Sagittarius A*. I processen blev S301 fångad av det svarta hålets gravitation medan dess följeslagare kastades ut med stor hastighet troligtvis tillräcklig hög för att stjärnan skulle lämna galaxen helt och hållet.

Uppföljande observationer med GRAVITY+ och MICADO-instrumentet på ESO:s kommande Extremely Large Telescope (ELT) kommer att vara avgörande för att kunna följa rörelsen för S301 under det kommande decenniet och under dess nästa närpassage 2031. Att observera minst två kompletta omloppsbanor för S301 gör att dess bana kan beräknas med tillräckligt hög precision för att direkt bestämma rotationen för Sagittarius A* för första gången. "Det skulle vara en dröm som går i uppfyllelse”, påtalar Mang.