I det tidiga universum skapades överraskande mycket stoff

 

Bild wikipedia på galaxen Sextans A som finns ca 4,3 miljoner ljusår från jorden.

Med hjälp av NASAs James Webb Space Telescope har astronomer upptäckt två sällsynta typer av damm i dvärggalaxen Sextans A, en av de mest kemiskt innehållsrika primitiva galaxerna som finns nära Vintergatan. Upptäckten av järndamm och kiselkarbid (SiC) som produceras av åldrande stjärnor, tillsammans med små klumpar av kolbaserade molekyler visar att även när universum bara hade en bråkdel av dagens tunga grundämnen, kunde stjärnor och det interstellära mediet likväl bilda fasta dammkorn. Denna forskning med hjälp av Webbteleskopet förändrarr nuvarande idéer om hur tidiga galaxer utvecklades och utvecklade byggstenarna till planeter.

Sextans A finns cirka 4 miljoner ljusår bort och innehåller endast mellan 3 till 7 procent av vår sols metallinnehåll eller metallicitet den astrofysiska termen för grundämnen tyngre än väte och helium. Då galaxen är liten, till skillnad från andra närliggande galaxer, är dess gravitationskraft för svag för att behålla tunga grundämnen som järn och syre som skapats av supernovor och åldrande stjärnor.

Galaxer som denna liknar de som fanns i det tidiga universum strax efter Big Bang då universum mestadels bestod av väte och helium. Då galaxen finns relativt nära oss ger Sextans A astronomer en sällsynt möjlighet att studera enskilda stjärnor och interstellära moln under förhållanden liknande dem strax efter Big Bang.

"Sextans A ger oss en ritning av de första dammiga galaxerna," beskriver Elizabeth Tarantino, postdoktoral forskare vid Space Telescope Science Institute och huvudförfattare till resultaten i en av de två studier som presenterades vid en presskonferens vid American Astronomical Societys 247:e möte i Phoenix. "Studiens resultat hjälper oss att tolka de mest avlägsna galaxerna som Webb avbildat och förstå vad universum byggdes av i sin början." En studierna är publicerad i Astrophysical Journal. 

 Studien är fokuserad på ett halvdussin stjärnor med hjälp av den lågupplösta spektrometern ombord på Webbs MIRI (Mid-Infrared Instrument). De insamlade datauppgifterna visar de kemiska fingeravtrycken hos de uppblåsta stjärnorna mycket sent i deras utveckling, kallade branch  asymptotic giant (AGB) . Stjärnor med massor mellan en och åtta gånger solens passerar finns i denna fas av utveckling.

Gasmoln fem gånger hetare än beräknat hittat mellan galaxhopar.

 

Bild https://news.ubc.ca  Konstnärs tolkning av en  galaxhop som bildas i det tidiga universum: radiostrålning från aktiva galaxer är inbäddade i en het intrakluster atmosfär (röd), vilket illustrerar en stor termiskt reservoar av gas i den spirande hopen. (Källa: Lingxiao Yuan)

Ett internationellt team av astronomer under ledning av kanadensiska forskare vid The university of British Columbia har funnit något som universum inte borde finnas en galaxhop som brinner av het gas endast 1,4 miljarder år efter Big Bang vilket är mycket tidigare i universums historia och även hetare än teorier förutspår.

Genom att se tillbaka i tiden cirka 12 miljarder år fokuserade forskarna på en då ny galaxhop kallad SPT2349-56. För att göra detta använde forskarteamet en samling av radioteleskop Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA i Chile), som inkluderar instrument designade, byggda och testade av NRC. Detta unga kluster är massivt för sin relativa ungdom, med en kärna som mäter cirka 500 000 ljusår i diameter, jämförbar med storleken på glorian som omger Vintergatan. Den innehåller mer än 30 aktiva galaxer och bildar stjärnor mer än 5 000 gånger snabbare än i vintergatan i dag.

Forskarteamet fokuserade på ett kosmologiskt verktyg kallat Sunyaev-Zeldovich-effekten, som kan hjälpa forskare att räkna ut den termiska energin i intraklustermediet, gas som existerar mellan galaxerna i en given hop.

"Vi förväntade oss inte att se en så het gas så tidigt i kosmos historia," beskriver huvudförfattaren till studien om upptäckten  Dazhi Zhou, doktorand vid UBC:s institution för fysik och astronomi. "Faktum är att jag först var skeptisk till signalen eftersom den var för stark för att vara trovärdig. Men efter månader av verifiering har vi bekräftat att denna gas finns och är minst fem gånger hetare än vad nab kan vänta sig och  varmare och mer energirik än vad som hittats i  andra galaxkluster."

"Detta visar att något i det tidiga universum, troligen tre nyligen upptäckta supermassiva svarta hål i klustret  pumpade enorma mängder energi ut i omgivningen och formade det unga klustret mycket tidigare och starkare än vi trodde kunde ske i universums tidigaste tid," beskriver medförfattaren Dr. Scott Chapman, professor vid Dalhousie University som genomförde forskningen vid National Research Council of Canada (NRC).

Resultatet av upptäckten publicerades nyligen i Nature och resultatet kan omkullkasta nuvarande modeller för bildandet av galaxhopar vilka förutspår att sådana temperaturer endast förekommer i mer  stabila galaxhopar senare i universum.

Cloud-9 ett fossil från universums första tid

 

Bild https://science.nasa.gov  Platsen för Cloud-9, som är 14 miljoner ljusår från jorden. Den diffusa magentan är radiodata från markbaserade Very Large Array (VLA) som visar närvaron av molnet. Den streckade cirkeln markerar toppen av radiostrålningen där forskarna fokuserade sin sökning efter stjärnor. Uppföljande observationer av Hubbleteleskopets Advanced Camera for Surveys visade dock inga stjärnor i molnet. De få objekt som dyker upp inom dess gränser är bakgrundsgalaxer. Före Hubble-observationerna hävdade forskare  att Cloud-9 är en svaglysande dvärggalax vars stjärnor inte kunde ses med markbaserade teleskop på grund av bristande känslighet hos dessa. Hubbles Advanced Camera for Surveys visar nu att här inte  inte finns några stjärnor.

Det var ett forskarteam som använde NASAs Hubble-rymdteleskop som gjorde upptäckten av detta tidigare okända slag av astronomiskt objekt. Ett stjärntomt gasrikt mörkmateriemoln som tros vara en "relik" eller en överbliven rest från tidig galaxbildning i universums historia. Dess namn blev "Cloud-9" och är den första bekräftade upptäckten av ett sådant objekt i universum. Fyndet  fördjupar förståelsen av galaxbildning i det tidiga universum och mörk materias natur.

"Det här är ett exempel på en misslyckad galaxbildning," beskriver programmets huvudansvarige forskare, Alejandro Benitez-Llambay vid Milano-Bicocca-universitetet i Milano, Italien. "Inom vetenskapen lär vi oss oftast mer av misslyckanden än av framgångarna. I det här fallet är det att här inte finns några stjärnor som kan bekräfta teorin om galaxbildning.

Vi har funnit i det lokala universumet en uråldrig byggsten av en galax som inte har bildats." "Detta moln är ett fönster in i det mörka universum," beskriver teammedlemmen Andrew Fox från Association of Universities for Research in Astronomy/Space Telescope Science Institute (AURA/STScI) för Europeiska rymdorganisationen. "Vi vet från den etablerade teorin att det mesta av massan i universum förväntas bestå av mörk materia. Men även att det är svårt att upptäcka den mörka materian då den inte avger ljus. Cloud-9 ger oss en sällsynt inblick i ett mörkmateria-dominerat moln."

Resultatet av studien och upptäckten, publicerades nyligen i The Astrophysical Journal Letters 

Och  presenterades även nyligen vid en presskonferens vid det 247:e mötet för American Astronomical Society i Phoenix 

Mer utförlig beskrivning av upptäckten kan även läsas på NASA hemsida här. 

Hubbleteleskopet hjälpte till att upptäcka vågen av Betelgeuses svårfångade följeslagarstjärna

 

Bild https://science.nasa.gov  konstnärs koncept som visar den röda jättestjärnan Betelgeuse med en  följeslagarstjärna i omlopp. Följeslagaren, som kretsar medurs från denna synvinkel skapar en tät gasvåg efter sig som expanderar utåt. Den är så nära Betelgeuse att den passerar genom superjättans utsträckta yttre atmosfär. Följeslagarstjärnan är visas inte skalenligt. Då det skulle vara ett nålstick jämfört med Betelgeuse, som är hundratals gånger större. Följeslagarens avstånd från Betelgeuse är dock  i skala i förhållande till Betelgeuses diameter. NASA, ESA, Elizabeth Wheatley (STScI); Naturvetenskap: Andrea Dupree (CfA)

Betelgeuse finns ungefär 650 ljusår från jorden i stjärnbilden Orion och är en röd jättestjärna så stor att mer än 400 miljoner av vår sol skulle kunna få plats i denna. På grund av sin enorma storlek och närhet är Betelgeuse en av få stjärnor vars yta och omgivande atmosfär kan observeras direkt av astronomer vilket gör den till ett viktigt och tillgängligt laboratorium för att studera hur jättestjärnor åldras, förlorar massa och slutligen exploderar som supernovor (något denna röda jätte en gång kommer att göra kanske i morgon i dag eller om högst 100 000 år).

Med hjälp av nya observationer av NASAs Hubble Space Telescope och markbaserade observatorier följde astronomer hur en nyligen upptäckt följeslagarstjärna kallad Siwarha påverkade gasen runt Betelgeuse. Upptäckten gjordes av forskare vid Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian (CfA) och avslöjar ett spår av tät gas som virvlar genom Betelgeuses enorma, utsträckta atmosfär vilket belyser varför jättestjärnans ljusstyrka och atmosfär har förändrats på märkliga och ovanliga sätt.

Resultaten av studien presenterades nyligen vid en presskonferens vid det 247:e mötet för American Astronomical Society i Phoenix och accepteras för publicering i The Astrophysical Journal. 

 Teamet upptäckte spåren av Siwarhas genom att noggrant följa förändringar i stjärnans ljus under nästan åtta år. Dessa förändringar visar effekterna av den tidigare obekräftade men misstänkt existerande följeslagaren när den plöjer genom Betelgeusas yttre atmosfär. Upptäckten löser ett av de största mysterierna om jättestjärnan och hjälper forskare att förklara varför den beter sig som den gör och utvecklas, samtidigt som den öppnar nya dörrar för att förstå andra massiva stjärnor som närmar sig slutet av sin existens.

MicroBooNE-experimentet gjorde en upptäckt som nu tolkas om

 

Bild https://news.ku.edu  I det internationella MicroBooNE-experimentet används en 170-tons detektor placerad i Fermilabs neutrinostrålfångare. Experimentet studerar neutrinointeraktioner och har inte funnit några tecken på en i teorin existerande fjärde neutrino kallad steril neutrino. Källa: Reidar Hahn, Fermilab 

Fermilab grundades 1967  och är USA:s ledande laboratorium för partikelfysik och acceleratorer, beläget i Batavia, Illinois, där forskare undersöker materiens, energin, rummets och tidens grundläggande mysterier genom avancerade acceleratorer och experiment, samt driver forskning inom kvantinformation och annan teknologi med syftet att utforska universum.

Partikelfysiker som arbetar vid MicroBooNE-experimentet vid Fermilab National Accelerator Laboratory har funnit bevis mot existensen av en "steril" typ av neutrino. Steril neutrino har antagits vara ansvariga för tidigare experiments anomala resultat vilket beskrivs i en artikel publicerad i Nature.

För Maria Brigida Brunetti, biträdande professor vid institution för fysik och astronomi vid University of Kansas, som var medförfattare till resultatet, finslipar resultaten i den pågående jakten av att förklara tidigare anomalier i experimentella data  där en ledande tolkning var att de tre kända neutrinotyperna (Elektronneutrino, Myonneutrino, Tauon-neutrino) inte representerar den fullständiga beskrivningen av dessa rikligt förekommande partiklar (som är grundläggande byggstenar av verkligheten, enligt standardmodellen för partikelfysik).

 "Experimentet är en del av en bred internationell satsning på att studera neutriner," beskriver Maria Brigida Brunetti De är de näst mest förekommande partiklarna efter ljuset. De tar sig igenom genom allt; De färdas genom oss tiotals biljoner av dem passerar genom din kropp varje sekund men du märker dem inte eftersom de knappt interagerar alls då de kan bara interagera genom den svaga kärnkraften och gravitationskrafter."

På grund av hur lite de interagerar är neutriner bland de minst förstådda partiklarna, vilket är anledningen till att det internationella partikelfysiksamfundet investerar mycket för att studera dem.

"En av deras märkliga egenskaper är att det finns tre typer av dem som kallas smaker och när de färdas förvandlas de mellan varandra," beskriver Brunetti. "Detta fenomen kallas neutrino-oscillation."

I MicroBooNE- experimentet och andra nuvarande och framtida experiment studeras dessa svängningar genom att fånga neutriner och leta efter skillnader från teoretiska  förutsägelser.

 "Eftersom neutriner bara interagerar svagt måste vi producera många av dem i intensiva strålar för att några av dem ska interagera i våra detektorer innehållande flytande argon-tidsprojektion (LArTPC)," beskriver Brunetti. "Dessa detektorer gör det möjligt för oss att fånga mycket högupplösta representationer av partikelinteraktioner. I detektorn interagerar neutrinerna med de flytande argonatomerna och producerar laddade partiklar. När dessa partiklar färdas igenom argonet tar de argonatomer från elektroner. Vi sätter ett elektriskt fält i detektorn och  dessa elektroner driver mot avläsningselementen där vi samlar in signalen."

"Utifrån informationen på vilka ledningar eller pixlar som träffades av de lösdrivna elektronerna och från elektronernas ankomsttid kan du bygga 2D-bilder eller 3D-representationer," beskriver Brunetti. "De bilderna är högupplösta  och  interaktionen kan  ses i mycket hög detaljrikedom. Vi utvecklar sedan avancerad mjukvara, som Pandora-händelserekonstruktionen som KU-gruppen är expert på vilken visar  vad de ser i bilderna. Till exempel, om neutrinon interagerade, vilka partiklar som uppstod ur interaktionen och vad producerade de olika signalerna och deras energier, vilket möjliggör analys av stora och komplexa datamängder."

Enligt KU-forskaren studerade MicroBooNE om det är möjligt att neutriner också transformeras till en fjärde steril typ, vilket kan ha förklarat de tidigare oväntade resultaten.

"Sterila neutriner skulle därför bara känna av en av  gravitationen. Experimentet letade efter ny fysik," beskriver Brunetti. "Men om det var så att det fanns en fjärde typ av neutrino som vi ännu inte känner till, skulle det ha förändrat vad vi såg i vårt experiment. Istället bekräftade inte MicroBooNE de avvikelser som de tidigare MiniBooNE- och LSND-experimenten observerat och uteslöt flera möjliga förklaringar till tidigare resultat inklusive en i termer av oscillationer av en steril neutrino."

Brunetti beskriver att resultaten i stort sett uteslöt existensen av en steril neutrino som förklaring till dessa avvikelser. Även om mysterierna kring de avvikande uppgifterna kvarstår, enligt Brunetti.

Brunettis grupp vid KU, som främst är involverad i det pågående Short-Baseline Neutrino (SBN)-programmet vid Fermilab och det framtida Deep Underground Neutrino Experiment (DUNE), rekonstruerar och tolkar LArTPC-data. Detta gör det möjligt för forskarna att bestämma neutrino-smaken och mäta dess energi för att studera fenomenet oscillation. Forskningen fortsätter.

Satelliten Einstein Probe (EP) upptäckte fyrverkeri av röntgenutbrott.

 

Bild wikipedia Illustration av  Einsteinsonden.

Under de snart två år efter att Kinas satellit Einstein Probe (EP) sköts upp har den lyckats fånga många extraordinära tillfälliga händelser i universum som flimrar likt fyrverkeri och därigenom hjälpt till att utöka människans förståelse av extrema fysiska fenomen i kosmos.

"Sedan lanseringen i januari 2024 har EP fundamentalt förändrat vår syn på röntgenstrålningsutbrott i universum. Einstein Probes uppdag leds av Kinesiska vetenskapsakademin (CAS) och levererar en stadig ström av upptäckter som avslöjar sällsynta och explosiva kosmiska händelser som tidigare var för korta i tid och svaga för  andra teleskop skulle kunna upptäcka dem," beskriver Yuan Weimin, huvudansvarig forskare för EP-uppdraget och forskare vid National Astronomical Observatories of the CAS (NAOC.

EP-uppdraget är ett av en serie rymdvetenskapliga uppdrag under ledning av CAS. Det är också ett internationellt samarbetsuppdrag med bidrag från Europeiska rymdorganisationen, Max Planck- Institute for Extraterrestrial Physics i Tyskland och den franska rymdorganisationen CNES.

Sonden är utrustad med två kompletterande röntgenteleskop. Dess vidvinkelröntgenteleskop (WXT) använder lobster-eye optics för att övervaka en tiondel av hela himlen i en enda bild vilket ger en aldrig tidigare skådad känslighet för svaga tillfälliga händelser. För detaljerad uppföljning erbjuder Follow-up X-ray Telescope (FXT) ett instrument som medföljer Einsteinsonden (Einstein Probe) ett större effektivt område och överlägsen vinkelupplösning för att lokalisera och studera upptäckterna.

"Sonden kan fånga flyktiga blixtar, övervaka processer med en varaktighet från sekunder till dagar och år och upptäcka svaga signaler därute i mörkret. Dessa fynd etablerar EP som en nyckelaktör i framkanten av internationell forskning inom tidsdomänens högenergiastrofysiska observationer," beskriver Yuan.

EP upptäckte en ny röntgentransient, EP241021a, som bestod i minst 40 dagar och kunde liknas vid ett långsamt kosmiskt fyrverkeri, åtföljd av en relativistisk jetstrålning.

Ett så långvarigt och ljusstarkt utbrott är extremt sällsynt. Astronomer spekulerar i att det kan komma från en stjärna som slits sönder av ett svart hål med medelstor massa eller en ovanlig typ av explosion som uppstår vid kärnkollapsen av en massiv stjärna.

"Denna upptäckt ger nya insikter om katastrofala explosioner och uppskjutningen av ett relativistiskt jetplan," beskriver Shu Xinwen, professor vid Anhui Normal University i östra Kina, som leder studien.

Forskare klassificerar röntgenstrålar som "mjuka" eller "hårda" baserat på energinivån av deras röntgenfotoner. Mjuka röntgenstrålar har lägre fotonenergi medan hårda röntgenstrålar har högre energi.

Dess extrema egenskaper ger nya ledtrådar om mångfalden av gammastrålningsutbrott och stjärnkärnkollaps. För fler exempel på upptäckter se denna länk. 

Gemini- och Blanco-teleskopen hittade ledtrådar till ursprunget av det längsta gammastrålningsutbrottet som någonsin hittats

 

Bild https://noirlab.edu/ Konstnärs illustration av GRB 250702B.

Gammastråleutbrott (GRB) är kraftfulla explosioner i universum endast slagna i styrka av Big Bang. De flesta uppkommer och försvinner inom några sekunder till minuter. Men den 2 juli 2025 blev astronomerna uppmärksammade på en GRB-källa som visade upprepade utbrott och som pågick i över sju timmar. Händelsen fick namnet GRB 250702B och är det längst pågående gammastrålutbrott som upptäckts.

GRB 250702B upptäcktes först av NASAs Fermi Gamma-ray Space Telescope (ett teleskop som söker efter gammastrålningsutbrott). Efter dess position på himlen i röntgenstrålar bestämts startade astronomer världen över kampanjer för att observera händelsen i ytterligare ljusvåglängder inklusive gammastrålfältet.

ESO:s Very Large Telescope (VLT) fastställde att källan till GRB 250702B var belägen i en galax utanför vår.

Efter detta gav sig ett team astronomer under ledning av Jonathan Carney, doktorand vid University of North Carolina at Chapel Hill, ut för att fånga händelsens utvecklande efterglöd, de avtagande ljusstrålarna som följde efter den starka gammastrålningsblixten. Egenskaperna hos denna efterglöd kan ge ledtrådar om vilken typ av händelse som orsakade GRB.

Teamet använde i arbetet tre av världens kraftfullaste markbaserade teleskop: NSF Víctor M. Blanco 4-metersteleskopet och de dubbla 8,1-meters teleskopen International Gemini Observatory. Dessa observerade GRB 250702B från ungefär 15 timmar efter den första upptäckten och fram till cirka 18 dagar senare. Teamet presenterar sina resultat i en artikel publicerad den 26 november i The Astrophysical Journal Letters. 

Analys av observationerna visade att GRB 250702B inte kunde ses i synligt ljus, delvis på grund av interstellärt damm i vår egen galax, men mer på grund av damm i GRB:s värdgalax. Faktum är att Gemini North, som gav den enda nära synliga våglängdsdetektionen av värdgalaxen, krävde nästan två timmars observationer för att fånga den svaga signalen i dammet. 

Carney och hans team kombinerade sedan dessa data med nya observationer gjorda med Keck I-teleskopet vid W. M. Keck-observatoriet, Magellan Baade-teleskopet och Fraunhofer-teleskopet vid Wendelstein-observatoriet, samt offentligt tillgängliga data från VLT, NASAs Hubble-rymdteleskop (HST) samt röntgen- och radioobservatorier. De sedan denna stora datamängd med teoretiska modeller, som är ramverk som förklarar beteendet hos astronomiska fenomen.

Teamets analys fastställde att den initiala gammastrålsignalen sannolikt kom från en smal, höghastighetsjet av material som kraschade in i det omgivande materialet, känt som en relativistisk jetstråle. Analysen hjälpte också till att karaktärisera miljön runt GRB och värdgalaxen i stort. De fann att det finns en stor mängd damm runt platsen för utbrottet och att värdgalaxen är extremt massiv jämfört med de flesta GRB-värdar. Data stöder en bild där GRB-källan befinner sig i en tät, dammig miljö, möjligen en tjock väg av damm i värdgalaxen längs siktlinjen mellan jorden och GRB-källan. Dessa detaljer om miljön i GRB 250702B ger viktiga begränsningar för systemet som producerade det initiala utbrottet av gammastrålar.

Av de cirka 15 000 GRB som observerats sedan sådana först upptäcktes 1973, är det bara ett halvdussin som når nära längden i tid på GRB 250702B. Deras föreslagna ursprung sträcker sig från kollapsen av en blå superjättestjärna, en tidvattenstörning eller en nybliven magnetar. GRB 250702B passar dock inte in i någon känd kategori.

Utifrån de data som hittills samlats in har forskare några idéer om möjliga ursprungsscenarier. Ett svart hål som faller in i en stjärna som har berövats sitt väte och nu nästan uteslutande består av helium eller en stjärna (eller ett objekt som en planet eller en brun dvärg) som störs vid en nära kontakt med ett stjärnkompakt objekt, såsom ett svart hål eller en neutronstjärna. Det kan vara en stjärna som slits isär när den faller in i ett svart hål med medelstor massa. Ett slag av svart hål med  massa som varierar från hundratusen till hundratusen gånger solens massa och tros finnas i riklig omfattning men hittills varit mycket svårt att hitta. Om det är det senare scenariot skulle detta vara första gången i historien som människor har bevittnat en relativistisk jetstråle från ett svart hål med medelstor massa i färd med att konsumera en stjärna.

Även om fler observationer behövs för att entydigt fastställa orsaken till GRB 250702B, är de hittills insamlade uppgifterna är konsekventa med dessa nya förklaringar.