En student under grundutbildnings i astrofysik vid UC Berkeley har hittat tre ovanliga galaxer

 

Bild https://news.berkeley.edu  Ssammansatta bilder skapade av Julian Shapiro med bilder från Sloan Digital Sky Survey, Hyper Suprime-Cam Legacy Archive / National Astronomical Observatory of Japan och Canada-France-Hawaii Telescope / Coelum. Med tillstånd av Julian Shapiro.

"Dvärggalaxer existerar både isolerat och som satelliter runt större galaxer ex runt Vintergatan," beskriver Julian Shapiro, studiens författare (se nedan) vilken genomförde sin forskning under sin gymnasietid. I isolerade dvärggalaxer förväntas aktivt bildas stjärnor då här inte finns några större galaxer i närområdet som drar till sig deras gas och damm genom sin större gravitation som därmed försvinner som stjärnbildningsmaterial. De galaxer Shapiro upptäckte bryter mot denna regel. I studien beskrivs att de galaxer han upptäckte kan vara bland de första galaxer som upptäckts vilka en gång passerade nära en stor galax vars gravitation drog till sig deras gas, innan dvärggalaxerna slungades bort från den större galaxen.

Vanligtvis innehåller små dvärggalaxer som finns i isolerade områden i djup rymd kall gas som gör att här  produceras stjärnor. Omvänt finns dvärggalaxer där inga stjärnor bildas i stjärnrika områden  i stjärnrika miljöer eller nära större galaxer där starka hydrodynamiska och gravitationskrafter suger bort deras gas.

De tre dvärggalaxer som Shapiro upptäckt utgör ett mysterium då de är både isolerade och har slutat producera nya stjärnor. Astrofysiker har försökt förklara vad som orsakar att detta sker.

Shapiro tror att de tre dvärggalaxerna en gång trängde genom gravitationskraften av en massiv galax. kanske Messier 101 (som finns i Stora björn 23 ljusår bort) känd som Pinwheel-galaxen. Denna är den främsta kandidaten där stora krafter våldsamt kan ha  slitit bort dvärggalaxers stjärnbildande gas innan Messier 101 kastade ut dem i djupa rymden. Alternativt ligger Shapiro Dvärggalax II tillräckligt nära spiralgalaxen NGC 5585 för att denna kan vara inblandad i händelsen (28 ljusår bort i Stora björn)  

och därmed skapat en backsplash galax. Den standardiserade kosmologiska modellen, kallad lambda-kall mörkmateria (ΛCDM) (galaxer som en gång störtade in i centrum av en massiv galaxhop eller stor galax och fick sin gas och sitt stjärnbildningsmaterial borttagna av gravitations- och tryckkrafter och därefter kastades i väg.) Dessa bör vara vanliga, men att identifiera exempel i det lokala universum har visat sig svårt. Shapiros resultat visar att standardfysikmodellen sannolikt gäller även i lugnare kosmiska områden samtidigt som enskilda kandidater kan bekräftas genom uppföljande observationer. Artikeln ger också trovärdighet åt hypotesen att yttre krafter måste vara ansvariga för att frånta isolerade, släckta galaxer deras förmåga till stjärnbildning.

Shapiro använde datasimuleringar för att avgöra var bakgrundsdvärggalaxer mest sannolikt fanns nära en Vintergata-liknande galax och var teleskop kunde hitta dem.

"Att bygga den grundläggande kunskap som krävs för att upptäcka galaxerna, utveckla modellerings- och analyskod samt analysera resultaten jämfört med vår kosmologiska modell var en utmaning," beskriver Shapiro. "Jag hade turen att många av de ledande tidskrifterna inom området är gratis att använda, vilket hjälpte mig att förstå de nödvändiga teknikerna och bakgrunden."

Mycket av Shapiros forskning ägnades åt att uppskatta avstånd för att avgöra om dvärggalaxerna verkligen var isolerade. Han hoppas att uppföljande mätningar från högupplösta rymdteleskop definitivt ska kartlägga de exakta positionerna för dvärggalaxerna och utesluta alternativa scenarier till deras släckta förhållanden. Shapiro förväntar sig att det nya Vera C. Rubin-observatoriet kommer att avslöja många potentiella backsplash galaxies liknande de han upptäckt.

Det är ovanligt att någon grundutbildningsstudent publicerar sin egen forskning, men Shapiros fall är särskilt anmärkningsvärt eftersom han ursprungligen bedrev sin forskning under gymnasietiden. Nu under sin första termin på Berkeley läser Shapiro astrofysikkurser  tillsammans med några matematik och fysikkrav i jakten på ett framtida huvudämne.

"Jag ser mitt arbete som inspiration för unga som vill bedriva forskning inom astrofysik," beskriver Shapiro.

Davidson Institute uppmärksammade Shapiros forskning om backsplash galaxies genom att utse honom till 2026 års Davidson Fellow. Han vann också Astronomical Leagues National Young Astronomer Award 2025.

Den berömde Berkeley-astronomiprofessorn Alex Filippenko berömde det avancerade sätt på vilket Shapiro bedrev sin forskning och analyserade sina fynd.

"Julian genomförde anmärkningsvärt sofistikerad forskning redan på gymnasiet vilket är mycket ovanligt och han erkändes med det prestigefyllda Davidson Fellowship," påtalar Filippenko. "Jag känner mig mycket lyckligt lottad att han valde UC Berkeley för sina grundstudier i astrofysik och särskilt att han bestämde sig för att ansluta sig till mitt forskarteam."

Shapiro kommer att arbeta med Filippenkos forskargrupp för att studera Hubble-spänningen en vetenskaplig oenighet om universums expansionshastighet. Han hoppas också kunna genomföra uppföljande observationer av Shapiro-dvärggalaxerna.

Shapiros artikel publicerades nyligen i The Astrophysical Journal och kan läsas här. 

Webbteleskopets bild in i nebulosan NGC 7129

 

NASAs pensionerade rymdteleskop Spitzer observerade gas och damm i nebulosan (gasmolnet) NGC 7129. NASAs James Webb Space Telescopes förbättrade upplösningsbilder gav mer detaljerade bilder av gas- och dammfilament och man kan se flera bakgrundsgalaxer genom gasen (höger bildhalva). Bild: NASA, ESA, CSA, STScI, NASA-JPL; Bildbehandling: Alyssa Pagan (STScI) Bilden från NASAs James Webb Space Telescope avslöjar många stjärnor som tidigare var dolda bakom damm i nebulosan som befinner sig cirka 3 300 ljusår från jorden.

Stjärnor varifrån mineral uppstår har livscykler som börjar med deras födelse i ett molekylmolns kyligare områden av rikligt med damm och gas. På grund av dessa dammiga kokonger är nya stjärnor ofta omöjliga att se i många teleskop, särskilt de som inte kan fångas av infrarött ljus. Webb har dock en hög grad av infraröd känslighet vilket gör det möjligt för astronomer att se genom dammet och studera början av stjärnors livscykel. Stjärnorna i nebulosan ovan befinner sig i olika utvecklingsstadier  de mer massiva stjärnorna bildas och utvecklas snabbast.

Den massivaste och mest utvecklade är regionens lysande centrala stjärna, LkH(alfa) 234 (uttalas Lick-H-alfa). Denna stjärna som har bildens mest framträdande diffraktionsmönster, är en pre-huvudseriestjärna som väger omkring 5 till 8 gånger mer än vår sol. Pre-huvudserie-stjärnor som dessa har till största delen samlat massa och drar ihop sig under gravitation vilket får deras temperatur att stiga. Med tiden kommer denna stjärna att fusionera sitt eget väte som vår sol och troligen få ett eget planetsystem. Prefixet pre- (latins prae) betyder före, för- eller i förväg (i tid eller rum) i ovan fall början till eller påbörjad stjärnbildning.

Håligheten till vänster, i guldgul färg sträcker sig cirka 3,5 ljusår och är där stjärnan nämnd ovan en gång bilades och fick sin materia. Utflöden från ett tidigare stadium av stjärnans livscykel skär sig in i det täta molekylmolnet av väte. Både utflödena och stjärnans ljus ger energi åt gasen vilket får den att glöda. Även om mycket av denna vätgas blåses bort komprimeras också en stor mängd, vilket skapar förutsättningar för att ännu fler stjärnor  bildas. Fler av dessa protostellära utflöden (stjärnbildningens tidigaste skede) kan ses uppe till vänster i bilden nära en blåfärgad nebulosa. I mitten av denna blå region finns en protostjärna omgiven av en munkformad (kakan munk menas)  skiva av material. Skivan ger en skugga mot den omgivande nebulosan, som påminner om en liknande struktur känd som "The Bat nebula (NGC 6995) " som observeradesförsta gången i oktober 2028 av NASAs Hubble-rymdteleskop.

Webbs höga rumsliga upplösning avslöjar många rika strukturer i regionens gas vilket bygger på forskning som tidigare gjorts av NASAs pensionerade Spitzer Space Telescope. Astronomer kommer att fortsätta använda dessa Webb-data för att studera hur stjärnorna och protostjärnorna i denna region påverkar den omgivande gasen och dammet.

Hubbleteleskopet visar en andra generationens planet

 

Bild wikipedia Konstnärs bild av HS 0209+0832 och dess planet. Denna vita dvärgstjärna finns 270 ljusår bort i riktning mot stjärnbilden Valen.

En planet av andra generationen är en värld som bildas runt den stjärnliknande resten av en slocknad stjärna av dess övergivna materia.

 I äldre data insamlad av NASAs Hubble-teleskop fann man nyligen en vit dvärg vilket innebär den kvarvarande kärnan av en lågmassestjärna som har förbrukat allt sitt kärnbränsle och förlorat sitt yttre av gas och damm ut i rymden. "Istället för att vita dvärg-stadiet är en slags epilog av  en stjärnas existens och dess planeter pekar denna upptäckt på att de system vi känner till bara är det första kapitlet i en potentiellt mycket längre berättelse av en stjärnas existens och utveckling. Det är ett riktigt spännande projekt att satsa på," beskriver Jamie Williams, astronom och doktorand vid University of Warwick i Storbritannien och huvudförfattare till studien nedan,.

Jorden och de andra planeterna i vårt solsystem är förstagenerationsplaneter som bildats av material som fanns kvar efter solens tillblivelse.

"Det Hubble upptäckt i det vita solsystem är något vi inte sett förut. Innehållande en stor mängd av grundämnet niobium (Niob på svenska) vars signatur (spektrum) jag inte kände till när jag först hittade den i arkivdatan," beskriver Williams. 

När Hubble först observerade stjärnan 1999 innehöll datan ungefär 100 kemiska egenskaper som inte kunde identifieras. Williams gick tillbaka till  registert med en uppdaterad kemisk databas och fann att niobium matchade många av de egenskaperna.

Williams förklarade att även om niobium finns i vårt solsystem och har flera användningsområden på jorden, bland annat i smycken och medicinska bildapparater, pekar mängden Hubble hittade i HS 0209+0832-systemet på att en planet bildas här och då inte från en stjärnas tillblivelses materiarester utan från det material som kastas ut efter dess avslut.

"Niobium och andra grundämnen tyngre än järn är astronomiskt speciella eftersom de, till skillnad från många vanliga grundämnen, inte bildas i stjärnors kärnor genom termonukleär fusion," beskriver Nicholas Stone, teoretisk astrofysiker vid University of Wisconsin  Madison och medlem av forskarteamet. "Istället kan dessa tunga grundämnen endast syntetiseras under de exotiska förhållanden som kortvarigt uppstår inuti avslocknande stjärnor.

Närvaron av niobium är en vägvisare till en stjärnas sista tid och utkastning av materia under dess avsvalnande. Forskarteamet bekräftade Hubble-observationerna med data från NASAs pensionerade FUSE (Far Ultraviolet Spectroscopic Explorer)-uppdrag, som också visade starka niobiumsignaturer i HS 0209+0832-systemet. Forskarteamet uppskattar att den nu bildade planeten är en gasjätte ungefär lika stor som Jupiter som snabbt förlorar atmosfär. Eftersom den vita dvärgstjärnan är relativt ny som detta är den fortfarande mycket het och sannolikt belyser den nybildade  planeten med energi som sliter bort dess yttre material. Detta skulle kunna resultera i att planeten får en kometliknande svans av materia som bildar en skiva runt den vita dvärgstjärnan då den faller tillbaka på den vita dvärgen vilket leder till att Hubble detekterar niobium på stjärnan. Trots denna massförlust påtalar Williams att planeten sannolikt inte är en tillfällig prick på den kosmiska radarn.

"Om planeten av  andra generationen finns där, tror jag att den sannolikt klarar sig. Så småningom kommer den vita dvärgen att svalna och sedan hålla en jämn temperatur, med planeten i sin stabila beboeliga zon i miljontals år," beskriver Williams.

Williams tillade att det fortfarande finns mycket arbete kvar för att förstå denna typ av system ex hur andra generationens planeter bildas, hur vanliga eller sällsynta de är och hur de utvecklas i omloppsbanan runt en avsvalnad stjärna. Williams kommer att använda Hubbleteleskopet för att utforska dessa frågor under de kommande åren i hopp om att samla in omfattande data och statistik om dessa slag av exoplaneter.

I studien publicerad nyligen i Nature Astronomy beskriver forskarna sin upptäckt av den överraskande kemiska ledtråd som tyder på att den vita dvärgstjärnan HS 0209+0832 har en planet av andra generationen.

Mars komplexa vattensystem

 

Bild wikipedia  Vy av Jezerokratern  tagen av Perseverances vänstra navigationskamera (Navcam) på den 14:e marsdagen av uppdraget.

När NASAs Perseverance-rover nådde den inre kanten av MarsJezero-krater i september 2023 blev uppdragets forskare förvånade över vad de såg. Det geologiska området, kallat "Margin Unit", sträcker sig längs stranden av en uråldrig uttorkad marsiansk sjö Man förväntade sig sedimentära bergarter som nu sågs sågs i  lager av sand staplad ovanpå varandra under årtusenden.

Bestående av lera och silt (finkornig jordart med en kornstorlek mellan 0,002 och 0,063 millimeter, grövre än lera men finare än sand.) sedimentära bergarter på jorden vilka är bra på att bevara tidigare mikrobiellt liv. Forskarna var särskilt fascinerade av starka signaler från karbonatmineraler som upptäckts av Mars-sonder . På jorden bildas karbonater ofta i grunda hav och sjömiljöer där liv kan finnas. 

Men istället fann roverteamet magmatiska bergarter, vilka kan bildas djupt under marken genom magma eller vulkanisk aktivitet uppe vid ytan. Magmatiska bergarter innehåller mineralkristaller från exakt det ögonblick de bildades. I detta fall bevarades en häpnadsväckande komplex dokumentation av vattenaktivitet på tidiga Mars. Faktum är att dessa stenar visade tecken på att ha interagerat med vatten vid minst tre tillfällen, där varje möte ytterligare förändrade dess kemi och utseende.

Instrumentet bakom fynden SuperCam finns på roverns mast och visar mineralogin hos geologiska formationer baserat på det ljus de reflekterar. När vetenskapsteamet upptäcker en intressant sten kan de skicka order till SuperCam att avfyra sin laser upp till 6,5 meter bort. Spektrumet hos den resulterande plasman avslöjar objektets kemi. Perseverance har analyserat mer än 185 objekt på detta sätt.

"Innan vi kom till Margin Unit var huvudhypotesen härledd från synliga observationer  att karbon som sågs från omloppsbana över Mars bildats genom interaktion med sjön som funnts i Jezero-kratern," beskriver Candice Bedford, forskare vid Purdue University i West Lafayette, Indiana, och studiens huvudförfattare (se nedan). "Men nu vet vi att denna plats blev en slags korsväg för vattensystem. Margin Unit-fynden är viktiga eftersom Jezero-kratern ligger inne i en av de största karbonatexponeringarna på Mars, så det vi lär oss här sträcker sig långt bortom denna krater."

Perseverance utforskade Margin Unit på cirka 265 meters höjd. På högre höjder fann den berg som var grovkorniga med kristallint kännetecken för mineralet olivin men nästan inga tecken på att vatten någonsin hade funnits här. Uppbyggnaden av olivenheten består av magnesium och järn och den  uppkom i en magmakropp djupt under marken därefter kyldes den långsamt nog för att kornen skulle växa sig stora och nådde ytan först efter att marken ovanför eroderat bort. Längre ner i enheten på den före detta sjöbottnen ser berget förvandlat ut här är olivinkornen  splittrade med kiseldioxid mellan sig.

Karbonat- och kiseldioxidmineraler är en viktig vägvisare i sökandet efter forntida liv. När vatten interagerar med olivin på jorden kan reaktionen frigöra väte som kan vara en näringskälla för vissa mikrober och det lämnar kvar karbonat och kiseldioxid, två mineraler som låser in spår av dessa mikrobers tidigare existens.

Perseverance-teamet kan bestämma sekvensen för Margin Units historiska interaktioner med vatten men inte dess ålder. Vid första tillfället vatten nådde bergarterna i Margin Unit reagerade koldioxidrikt grundvatten med olivin vilket resulterade i karbonatåsar som nu finns i sprickorna i berggrunden på låga höjder. Idag står dessa karbonatfyllda sprickor kvar när den mjukare bergarten runt dem eroderats bort.

Den andra gången vattnet nådde klipporna kan ha varit kopplad till sjön som en gång fanns i kratern.

"Vissa av Margin Unit-bergarterna innehåller även kiseldioxid," beskriver Eleni Ravanis, planetforskare vid University of Hawaii at Manoa och medförfattare till studien. "Omvandling av olivin till karbonat kan lämna kisel kvar och vi ser mer av kiseldioxin i bergarter som legat under vatten."

Senast vattenhändelse skedde på Mars bildades mineralådror på en plats i den östra delen av Margin Unit, ådror av cirka 25 centimeters tjocklek, vilket skapade mineraler som kalciumsulfat och fluorit. Att hitta fluorit är en viktig ledtråd eftersom det vanligtvis bildas när varmt vatten cirkulerar genom vulkaniska bergarter något som här visar att detta område upplevde en senare, uppvärmd underjordisk vattenhändelse.

"Om det är något jag har lärt mig efter tio år med Mars-rovrar så är det att Mars ständigt ger överraskningar," beskriver Bedford. "Det är mycket sällsynt att saker är som vi förväntar oss utifrån omloppsdatainsamling. Jag hoppas att fortsatt arbete hjälper till att omforma hur forskare ser på vattnets historia i Jezero-kratern och över hela Mars. I slutändan hoppas jag att det hjälper planetforskare att rekonstruera det förändrade klimatet och livets möjligheter och kanske livsformer på tidiga Mars."

Resultaten av studien publicerades på måndagen i tidskriften Communications: Earth & Environment. 

Mars nordpol är mindre dammig än övriga Mars

 

Bild https://www.washington.edu tagen med Mars Express High Resolution Stereo Camera  visar vy av Korolev-kratern nära Mars nordpol av fem olika 'remsor' film som har kombinerats till en enda bild, där varje remsa samlas över föregående. Foto: ESA/DLR/FU Berlin

Även om Mars en gång kan ha liknat jorden är den Mars nu långt ifrån gästvänlig. Likväl väcker vissa detaljer som istäckt vatten  forskarnas nyfikenhet. Precis som på jorden innehåller is värdefull kunskap om historiskt klimat som kan ge ledtrådar till om Mars hyser eller någonsin har hyst liv.

Förutom polerna, där tunn is ibland är exponerad (beroende på årstid)  finns det mesta av Mars is  under ett dammigt ytlager. Damm påverkar klimatet genom att isen blir mörk vilket förändrar hur mycket solljus som reflekteras ut i rymden.

"Vi vet att det finns fruset vatten i området runt Mars nordpol men det har funnits utbredd oenighet om hur dammig isen är," beskriver Aditya Khuller, senior forskare vid UW:s  (University of Washington) laboratorium för tillämpad fysik. "Ju dammigare desto mörkare is. Likt en mörk T-shirt i solen gör dig varmare, blir dammig is varmare och förångas snabbare."

Mycket av det vi vet om hur jordens klimat har utvecklats under årtusenden kommer från provtagning av is på ex Grönland eller sydpolen. Forskare har borrat djupt ner i jordens polarisar för att dra fram långa cylindrar av is som innehåller en registrering av den lokala atmosfären historiskt. Precis som ett träds ringar kan dessa register dateras till forntida perioder i jordens historia. Men det är ingen lätt uppgift på jorden. På Mars är det än mer komplicerat.

National Aeronautics and Space Administration firade sin första framgångsrika mission till Mars för 50 år sedan. År 2008 lyckades Mars Phoenix-uppdraget ta prover av is nära dess nordpol vilket var en stor framgång. UW-forskarna använde data från Mars Phoenix-uppdraget, kombinerat med observationer från satelliter i omloppsbana, för att slutföra studien.

För flera år sedan upptäckte Khuller, en avvikelse i hur forskare analyserade isens fysiska egenskaper på Mars. Den ledande metoden utvecklades för att studera regoliten (månens sand och damm) på månen, men när Khuller kontrollerade denna noggrannhet på jorden verkade resultaten felaktiga.

I studien arbetade Pari Mohan, som nyligen tog examen vid UW med en examen i geovetenskap, tillsammans med Khuller med att göra om beräkningarna med en annan metod. Deras metod bygger på en metod utvecklad av Steve Warren, professor emeritus vid UW of Earth and space science samt expert på att analysera snö och is.

"Hans metoder hade använts framgångsrikt för att studera snö och is på jorden i årtionden. Så jag tyckte det skulle vara intressant att anpassa dessa jordtestade metoder till Mars," beskriver Khuller. Resultaten tyder på att nordpolen är staplad med lager av dammigare is mellan skivor av renare is. Ett dammigt lager frost bildas över isen varje vinter och försvinner på sommaren, vilket avslöjar äldre, renare is. I tidigare studier har uppskattningar visat att det översta lagret av polaris innehöll så mycket som 25 % damm i massa, men i denna nya studie visar resultatet  att det är närmare 3 %.

"Genom att se på hur ljusstyrkan förändrades över tid kom vi fram till att det finns frost som bildas på vintern och att den är mer dammig. På marssommaren försvinner det, och blottlägger renare, äldre is," beskriver Khuller.

Dessa lager innehåller viktiga detaljer om Mars klimat för tusentals år sedan då isen tros ha bildats av snöfall. Mars har upplevt enorma istider som har avlagrat tunn is på ungefär en tredjedel av planeten.

Jorden stabiliseras av månens gravitationskraft. Mars, som har två små månar, "oscillerar vilt," beskriver Khuller, vilket orsakar dessa dramatiska istider.

I en tidigare studie föreslog Khuller med kollegor att lager av damm och is kan ha skapat  förutsättningar för liv på Mars. De mörka lagren kan hjälpa till att fånga solljus och bilda fickor av smältvatten i isen. Dessa fickor, berikade med näring från dammet, kan potentiellt hysa bakterier och primitiva livsformer.

Liknande fickor av grunt, dammigt smältvatten som finns i is på jorden är ofta fulla av liv på sommaren. På vintern fryser vattnet och mikroberna blir vilande tills nästa sommar.

"Det faktum att Mars och jorden båda har liknande lager av fruset vatten och damm är intressant," beskriver Khuller. "Varför har jorden liv och Mars inte?"

Studien från University of Washington publicerades den 8 september 2026  i npj Space Exploration och i den beskrivs att Mars nordpol innehåller mindre damm än vad forskarna trodde. 

Kollisioner mellan istäckta månar stör inte de dolda haven under isen.

 

Bild Wikipedia  Taget av rymdsonden Cassini på Saturnus måne Diones bakre sida (från oss sett).

Flera av månarna som kretsar kring Saturnus, Uranus och Neptunus döljer sannolikt hav av flytande vatten under kilometertjock is. Eftersom livet som vi känner är beroende av vatten räknas dessa istäckta hav till de mest lovande platserna att söka efter liv i bortom jorden. Forskare misstänker att några av dagens månar är återuppbyggda rester från tidigare generationer av månar som splittrats och återbildats av kollisonsrester. Frågan är om dessa tidigare kollisioner förstörde månens hav och därmed möjligheten till liv i haven?

En studie (se nedan) under ledning från University of Maryland (UMD), publicerades den 21 augusti 2026 i tidskriften Nature Astronomy ger ett svar. Efter att ha simulerat våldsamma kollisioner på istäckta månar fann forskarna att inte ens de kraftigaste krascher fundamentalt förändrar dessa isiga världar där hav kan finnas under dess is.

"Den stora frågan vi ställde oss var om de istället hjälper månar att få hav efteråt eller om de raderar havet och återställer månen till en kall värld lik vår måne." förklarade studiens huvudförfattare Marc Neveu, astronomiassistent vid UMD. "Det vi upptäckte var att  kollisionerna egentligen inte spelar någon roll när det gäller havens vara eller inte vara. Om det fanns ett hav innan, finns det troligen ett hav efter katastrofen och vice versa."

Upptäckten överraskade Neveu och hans medförfattare till studien vid Southwest Research Institute i Colorado och Weizmann Institute of Science i Israel.

I den nya studien kopplade forskarna samman två mycket olika typer av datorsimuleringar. En typ återskapade den våldsamma fysiken i en kosmisk krasch och spårade hur miljontals sten- och isfragment splittras, värms upp och klumpar ihop sig igen. Den andra metoden simulerade den långsamma förbränningen i månens inre magma under miljarder år och följde hur värme byggs upp och släpps ut från kärnan, samt om is då kan smälta ner till ett hav.

Genom att kombinera dessa två metoder kunde forskarna följa två storlekar av månar med ungefär 500 respektive 1 000 kilometer radie då dessa månar träffades av mindre rymdstenar, sprängdes isär och klumpades ihop igen av gravitation. Teamet spolade sedan fram 4,5 miljarder år av varje simulerad månes förändringar efter en kollision  och fann att månens storlek spelade en större roll än väntat för att avgöra en kollisions efterverkningar.

"På större månar omvandlas kraschens energi till extra värme som  kan göra ett befintligt hav djupare i ett par miljarder år. På mindre månar vänder historien," beskriver Neveu. "Före en kollision har dessa små månar ett kaosartat yttre lager av en blandning  av is och sten som fungerar som en isolerande filt och hjälper till att fånga upp den inre värmen som upprätthåller ett hav. Kollisionen skakar om allt och när månen återbildas sjunker stenen till mitten och isen flyter upp till toppen. Det blir svårare för den mindre månen att hålla kvar ett hav eftersom isen är borta Men i inget av fallen skapade en kollision ett hav som annars skulle ha förblivit fruset. "Teamets resultat gäller enmängd verkliga världar som NASA och andra rymdorganisationer planerar att undersöka Innefattande Saturnus medelstora månar Mimas, Enceladus, Tethys, Dione och Rhea; Uranus månar, Miranda, Ariel, Umbriel, Titania och Oberon; samt Neptunus stora måne Triton. En av Saturnus månar, Rhea, fångade speciellt teamets uppmärksamhet som ett möjligt testfall eftersom dess urgamla kratrar ser märkligt släta och mjuka ut  nästan som om de värmts inifrån.

Studien, "The role of disruptive impacts on ocean generation and longevity in isy moons," publicerades i Nature Astronomy den 21 augusti 2026. 

Forskningen finansierades av NASAs program Habitable Worlds (Pris nr 80NSSC22K0403) med ytterligare stöd från ett NASA Hubble Fellowship (Pris nr HST-HF2-51491) och NASAs Goddard Space Flight Center (prisnummer 80GSFC24M0006). Denna artikel återspeglar inte nödvändigtvis organisationens åsikter.

Spåren efter de första stjärnorna kan ses än i dag

 

Bild  https://www.bath.ac.uk  Datasimulering av de första galaxerna i universum. Kredit: Harley B. Katz, Martin P. Rey

Forskare har använt några av de mest detaljerade datasimuleringarna hittills av det tidiga universum till att undersöka hur de första stjärnorna och galaxerna bildades.

Under ledning av forskare vid University of Bath, tillsammans med samarbetspartners vid University of Chicago i USA och Institut d'Astrophysique de Paris i Frankrike, använde de i MEGATRON-projektet 

avancerade simuleringar för att utforska hur de första stjärnorna och galaxerna lyste upp det tidigare mörka kosmos och berikade det med de kemiska grundämnen som senare skulle bli byggstenarna till allt.

Resultaten av studien av de första stjärnorna visar att det är avgörande att noggrant fånga samspelet mellan stjärnljus, gas och nybildade grundämnen för att koppla samman två tidigare separata vyer av det tidiga universum (det mörka och det ljusa universum eller mörka och synliga universum). Arbetet innefattade observationer av unga galaxer med  hjälp avJames Webb Space Telescope (JWST) av de kemiska ledtrådar som bevarats i uråldriga stjärnor i och runt Vintergatan.

Studiens resultat antyder att förenklade datamodeller kan underskatta stjärnstrålningens komplexa kemiska processers påverkan på gasen runt galaxerna. Genom att modellera dessa effekter med exceptionellt hög upplösning löste teamet upp strukturer i gasen som inte fångas upp i enklare datamodeller vilket hjälpte till att förbättra förutsägelserna för nuvarande och framtida astronomiska observationer. Dr Martin Rey från fysikinstitutionen vid University of Bath  ledande bidragsgivare till MEGATRON-samarbetet, påtalar: "James Webb Space Telescope ger oss en direkt inblick i det unga kosmos, medan stjärnarkeologi låter oss studera reliker från de tidigaste tiderna i vårt galaktiska grannskap”.

Simuleringarna började med orörd gas utan tunga grundämnen vilket speglar förhållandena strax efter Big Bang. De följer sedan de första stjärnornas tillblivelse den strålning de då avger, supernovaexplosionerna som markerar deras utplåning och spridningen av nyss uppkomna grundämnen till efterföljande generationer av stjärnor och galaxer.

Att förstå denna process är centralt för en av astronomins mest grundläggande frågor, varifrån grundämnena som utgör dagens universum kommer.

Dr Rey beskriver: "De grundämnen som gör vår värld och vårt liv möjligt  kol, syre, järn  med flera  smiddes av stjärnor och då till stor del vid supernovor. För att förstå var dessa grundämnen kom ifrån måste vi förstå hur de första stjärnorna bildades och berikade sin omgivning. I MEGATRON projeketet görs det möjligt  att testa dessa idéer direkt genom att jämföra detaljerade datasimuleringar med observationer från JWST och de kemiska fingeravtryck som bevarats i uråldriga stjärnor."

Framåt planerar teamet att använda MEGATRON för att stärka kopplingarna mellan teori och framväxande observationsdata. MEGATRON-projektet startade 2023 och är planerat att pågå till 2030. När JWST fortsätter att förändra vår förståelse av de tidigaste galaxerna kommer storskaliga stjärnundersökningar att ge alltmer detaljerad information om uråldriga stjärnor i och runt Vintergatan.

Fyra studier är publicerade i Open Journal of Astrophysics från MEGATRON-projektet där man kombinerade banbrytande kosmologiska simuleringar med sofistikerade modeller av strålning, kemi och galaxbildning. Tillsammans utgör dessa samarbetets första betydande publicerade resultat, med förväntade ytterligare artiklar att följa.