En sekund efter BigBang uppstod teoretiskt de första svarta hålen, bosonstjärnorna och kannibalstjärnorna

 

Bild https://europa.tips/en/night-tourism-stargazing-europe

Innan atomära grundämnen kom till vilket skedde mindre än en sekund efter Big Bang kunde partiklar ha kollapsat och skapat de första svarta hålen, bosonstjärnorna  och de så kallade kannibalstjärnorna.  Detta skedde innan atomära grundämnen bildades.

Detta är slutsatsen i en ny studie som just publicerats i Physical Review D, utförd av ett team av forskare från SISSA – Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati, i samarbete med INFN, IFPU och University of Warszawa.

Med utgångspunkt från hypotesen, som föreslagits i vissa kosmologiska modeller, att det i de tidigaste faserna av universum fanns en kort tidig materiadominerad era (EMDE), undersökte författarna hur partiklar kan ha interagerat med varandra och upptäckte att sådana interaktioner kunde ge upphov till en överraskande variation av kosmiska objekt.

Studien visar  att universum redan i de allra första ögonblicken efter Big Bang kunde vara en scen för en rik och komplex fysikalisk fenomenologi.

Mer om detta kan man läsa om här i detta pressmeddelande i form av en pdf-fil. 

Fenomenet när två svarta hål upptäcktes slås samman förklarat

 

Bild https://www.simonsfoundation.org  Infografik som visar stegen då en massiv stjärna kollapsar in i ett svart hål. Lucy Reading-Ikkanda/Simons stiftelse

År 2023 upptäckte astronomer en enorm kollision. Två massiva svarta hål kraschade ca 7 miljarder ljusår bort från oss. De svarta hålens enorma massor och extrema spinn förbryllade astronomerna. Svarta hål som dessa var inte tänkta att existera.

Nu har astronomer vid Flatiron Institute's Center for Computational Astrophysics (CCA) och deras kollegor listat ut hur dessa svarta hål kan ha bildats och kolliderat. Astronomernas omfattande simuleringar  som följde systemet från stjärnornas existens till deras slutliga slut avslöjade den saknade pusselbiten som tidigare studier hade förbisett, magnetfält.

– Ingen har tänkt på de här systemen på det sätt som vi gjorde. Tidigare tog astronomer bara en genväg och försummade magnetfälten, beskriver Ore Gottlieb, astrofysiker vid CCA och huvudförfattare till studien om arbetet som publicerats i The Astrophysical Journal Letters. Men när man väl tar hänsyn till magnetfält kan man  förklara ursprunget till denna unika händelse.

Kollisionen som upptäcktes 2023,  känd som GW231123, observerades av LIGO-Virgo-KAGRA-samarbetet med hjälp av dessa detektorer som mäter gravitationsvågor, krusningarna i rumtiden som orsakas av massiva föremåls rörelser.

På den tiden kunde astronomer inte förstå hur så stora snabbt snurrande svarta hål kunde uppstå. När massiva stjärnor når slutet av sin tid kollapsar många av dem och exploderar som en supernova och lämnar efter sig ett svart hål. Men om stjärnan faller inom ett visst massintervall uppstår en speciell typ av supernova. Denna explosion, som kallas en parinstabil supernova, är så våldsam att stjärnan förintas och inte lämnar något efter sig.

– Som ett resultat av dessa supernovor förväntar vi oss inte att svarta hål ska bildas med en massa som är mellan 70 och 140 gånger solens, beskriver Gottlieb. Så det var förbryllande att se svarta hål med stor  massa inuti det här gapet, beskriver han.

Svarta hål i detta massgap kan bildas indirekt, när två svarta hål smälter samman och bildar ett större svart hål, men i fallet med GW231123 trodde forskarna att detta var osannolikt. Sammansmältningen av svarta hål är en oerhört kaotisk händelse som ofta stör spinnet hos det först aktiva svarta hålet. De svarta hålen i GW231123 var de snabbast snurrande hålen som LIGO observatoriet upptäckt och händelsen drog med sig rumtiden med nästan ljusets hastighet. Två svarta hål av deras storlek och spinn är otroligt osannolika, så astronomerna trodde att något annat måste vara i görningen.

Gottlieb och hans medarbetare undersökte detta genom att genomföra två steg av beräkningssimuleringar. De simulerade först en jättestjärna med en massa som är 250 gånger solens genom huvudstadiet av dess existens från det att den börjar förbrännas väte till den tar slut och kollapsar i en supernova. När en så massiv stjärna hade nått supernovastadiet hade den bränt  upp tillräckligt med bränsle för att minska till bara 150 gånger vår sols massa, vilket gjorde dess storlek precis över massgapet och  stor nog för att lämna ett svart hål efter sig. Efter att en icke-roterande stjärna kollapsar och bildar ett svart hål, faller molnet av överblivet lös materia snabbt in i det svarta hålet. Men om den ursprungliga stjärnan snurrade snabbt, bildar detta moln en snurrande skiva som får det svarta hålet att snurra snabbare och snabbare när material faller ner i dess avgrund. Om det finns ett magnetfält utövar detta tryck på skräpskivan. Detta tryck är tillräckligt starkt för att kasta ut en del av materialet från det svarta hålet med nästan ljusets hastighet.

Dessa utflöden minskar i slutändan huvuddelen av materialet i den omgivande skivan som så småningom matas in i det svarta hålet. Ju starkare magnetfältet är desto större blir denna effekt. I extrema fall med mycket starkt magnetfält kan upp till hälften av stjärnans ursprungliga massa kastas ut genom det svarta hålets skiva. 

I fallet med simuleringarna skapade magnetfälten till slut ett sista svart hål i massgapet. Resultatet tyder enligt Gottlieb på ett samband mellan massan av ett svart hål och hur snabbt detta snurrar. Starka magnetfält kan bromsa ett svart håls snurrande och föra med sig en del av stjärnans massa, vilket skapar lättare och långsammare snurrande svarta hål. Svagare fält tillåter tyngre och snabbare snurrande svarta hål. Detta tyder på att svarta hål kan följa ett mönster som binder samman deras massa och snurrar samman. Även om astronomer inte känner till några andra system av svarta hål där detta samband kan testas genom observationer, hoppas de att framtida observationer kan hitta fler sådana system som kan bekräfta detta samband

Dynamiken i damm, vind och sand blev till strimmor på Mars

 

Bild https://www.esa.int Bilden täcker en yta på cirka sex kvadratkilometer och togs den 24 december 2023. Mars position: 7.1°S, 173.4°E. CaSSIS-bild MY37_027142_351."Dust, Sand and and Wind Drive Slope Streaks on Mars" av Valentin Bickel publicerades i Nature Communications den 6 november 2025.

När en meteoroid skakade kanten på Apollinaris Mons på Mars resulterade det i ca hundra nya repor på ytan. Europeiska rymdorganisationens sond ESA:s ExoMars Trace Gas Orbiter  upptäckte dessa stoftlaviner på sluttningarna natten före julafton 2023.

Bilden  ovan från CaSSIS (Colour and Stereo Surface Imaging System) ombord på den europeiska rymdsonden visar även en  hop av nedslagskratrar i det missfärgade området vid foten av sluttningarna. Ytterligare bilder hjälpte forskarna att fastställa att nedslaget och strimmorna bildats mellan 2013 och 2017.

Forskare tror att dessa strimmor på Mars bildas när lager av fint stoft plötsligt glider neråt i brant terräng. Eftersom det inte fanns några tecken på vatten drogs  slutsatsen att glidningen  främst beror på  vind och dammrörelser.

En ny studie publicerad i Nature Communications tyder på  en sällsynt händelse att meteoroider slår ner på Mars. Man anser att färre än en av tusen strimmor orsakats av meteorider som slår ner på Mars. I de flesta fall är det istället årstidsväxlingar som rör upp damm och vind som  orsak.

"Dynamiken i damm, vind och sand verkar därför vara de främsta drivkrafterna bakom bildandet av strimmor i sluttningar. Meteoroidnedslag och skalv verkar vara lokalt distinkta, men globalt sett relativt obetydliga drivkrafter, förklarar huvudförfattaren till den nya studien Valentin Bickel vid universitetet i Bern i Schweiz.

Valentin använde djupinlärningsalgoritmer för att analysera mer än två miljoner lutningsstreck i bilder från NASA:s Mars Reconnaissance Orbiter (MRO). Den resulterande streak census lokaliserar dem i fem distinkta hotspots på Mars mellan 2006 och 2024.

– Dessa observationer kan leda till en bättre förståelse för vad som händer på Mars idag. Att få till långsiktiga, kontinuerliga och globala observationer som avslöjar ett dynamiskt Mars är ett viktigt mål för nuvarande och framtida satelliter beskriver Colin Wilson, ESA:s projektforskare för ExoMars Trace Gas Orbiter.

Trace Gas Orbiter fortsätter att avbilda Mars från sin omloppsbana med syftet att förstå planetens uråldriga förflutna och potentiella livsformer förr och kanske nu. Rymdfarkosten ger spektakulära bilder och ger den bästa inventeringen av atmosfärens innehåll och kartläggning av planetens yta för att finna platser med vatten nuvarande eller historiskt.

Att förstå vattnets historia på Mars och om det en gång gjorde att livsformer existerade  är kärnan i ESA:s ExoMars-uppdrag.

Nu har satelliterna Blue och Gold börjat sin färd mot Mars

 

Bild https://news.berkeley.edu/ De blå och guldfärgade satelliterna från ESCAPADE-uppdraget anlände till Astrotech Space Operations Facility i Titusville, Florida, i september för att packas ihop för uppskjutning. De vetenskapliga instrumenten är synliga på toppen. Den vita skivan på var och en är huvudantennen för att kommunicera med jorden. Vikta solpaneler är synliga på sidorna av varje satellit. Den grå beläggningen är värmeisolering.

UC Berkeley, RocketLab och Astrotech

NASA:s ESCAPADE är det första UC Berkeley-ledda planetuppdraget (University of California Universitet i Berkeley, Kalifornien). Dess två identiska satelliter (Blue och Gold)  kommer att ge en aldrig tidigare skådad stereobild av Mars magnetosfär. Satellitparet kommer planeras anlända till Mars 2027 och har fått smeknamnen Blue and Gold för att hedra UC Berkeleys skolfärger.

Att kartlägga jonosfären och rymdmiljön på Mars är nyckeln till att förstå Mars utveckling och att skydda astronauternas kommunikation och överlevnad på planeten.

ESCAPADE kommer även att bana väg för en ny bana till Mars som kommer att behövas för framtida mänsklig bosättning när vi skickar flottor av rymdfarkoster till planeten. Vad de upptäcker kommer att hjälpa forskare att förstå hur och när Mars förlorade sin atmosfär och ge viktig information om förhållanden på planeten som kan påverka människor som landar eller bosätter sig på Mars.

"Att förstå hur jonosfären varierar kommer att vara en mycket viktig del i att förstå hur man korrigerar de förvrängningar i radiosignaler som vi kommer att behöva korrigera för att kommunicera med varandra och för att navigera på Mars", beskriver Robert Lillis, forskningsledare för ESCAPADE vid UC Berkeleys Space Sciences Laboratory (SSL).

Att kartlägga planetens magnetfält och dess påverkan från rymdväder är viktigt eftersom Mars varken har ett globalt magnetfält som jordens eller en tjock atmosfär för att skydda ytan från skadliga solstormar. Istället har Mars en  inducerad magnetosfär. En skyddande barriär runt en planet utan ett inre magnetfält, som Mars. Den bildas när den laddade partikelströmmen från solen, solvinden, interagerar direkt med planetens atmosfär. Till skillnad från jorden har Mars ingen egen planetär magnetosfär och förlitar sig istället på en "inducerad" variant för att skydda sin atmosfär från rymden. Som ett resultat måste alla som lever på ytan skydda sig mot den högenergirika partikelstrålningen från rymden som skadar DNA och ökar risken för cancer.

En bakgrundsstrålningsnivå från Vintergatan är alltid närvarande på Mars, beskriver Lillis, 2024 dokumenterade NASA:s Curiosity-rover en intensiv solstorm som på en dag levererade motsvarande 100 dagar av den "normala" bakgrundsstrålningen.

Extremt massiva stjärnor fanns under universums första tid

 

Bild https://pxhere.com/sv/photo/56824  på Vintergatan.

Ett internationellt forskarlag under ledning  av ICREA-forskare Mark Gieles vid Institute of Cosmos Sciences  och universitetet i Barcelona (ICCUB) och Institute of Space Studies of Catalonia (IEEC) har utvecklats en banbrytande modell som avslöjat extremt massiva stjärnor (EMS). Stjärnor med en massa 1000 gånger större än vår sols i de äldsta stjärnhoparna i universum.

Klotformiga stjärnhopar är täta, sfäriska grupper på hundratusentals till miljontals stjärnor  finns i nästan alla galaxer, inklusive Vintergatan. De flesta av dem är mer än 10 miljarder år gamla och även de i Vintergatan vilket innebär att de bildades några miljarder år efter Big Bang.

Stjärnorna uppvisar förbryllande kemiska signaturer bland annat ovanliga mängder av helium, kväve, syre, natrium, magnesium och aluminium. Det visar komplexa anrikningsprocesser av klusterbildning från extremt heta "föroreningar".

Den nya studien bygger på tröghetsinflödesmodellen för massiv stjärnbildning och utvidgar den till de extrema miljöerna i det tidiga universum. Resultatet visar att turbulent gas i de största och tyngsta stjärnhoparna naturligt gett upphov till extremt massiva stjärnor (EMS) som väger mellan 1 000 och 10 000 solmassor. Dessa ansamlingar av system frigör kraftfulla stjärnvindar rika på produkter av väte som förbränns vid höga temperaturer som sedan blandas med den omgivande orörda gasen och bildar de kemiskt distinkta stjärnorna.

– Vår modell visar att bara några få extremt massiva stjärnor kan lämna ett bestående kemiskt fingeravtryck på en hel hop, beskriver Mark Gieles. "Det kopplar äntligen bildningsfysiken hos klotformiga stjärnhopar till de kemiska signaturer vi observerar idag."

Laura Ramirez Galeano och Corinne Charbonnel från universitetet i Genève tillägger: "Det var redan känt att kärnreaktioner i centrum av extremt massiva stjärnor kunde skapa de rätta överflödsmönstren. Vi har nu en modell som ger en naturlig väg för att bilda dessa stjärnor i massiva stjärnhopar.

Denna process utvecklades snabbt  under en tid av 1 till 2 miljoner år  tiden innan några supernovor exploderade vilket säkerställer att hopens gas förblir fri från supernovaföroreningar.

Studien, som publiceras i Monthly Notices of the Royal Astronomical Society , visar hur dessa kortlivade stjärnjättar har haft ett stort inflytande på kemin i klotformiga stjärnhopar i några av de äldsta och mest gåtfulla stjärnsystemen i kosmos.

Ute i universum börjar livets byggstenar få form.

 

Bild https://www.colorado.edu/ tagen med James Webb-rymdteleskopet av de så kallade "Skapelsens pelare", en region i Örnnebulosan där moln av gas och stoft kollapsar och bildar nya stjärnor. Bildkälla: NASA, ESA, CSA, STScI; Bildbehandling: Joseph DePasquale (STScI), Anton Koekemoer (STScI), Alyssa Pagan (STScI)

I en ny studie har ett internationellt forskarlag under ledning av forskare vid University of Colorado Boulder gjort experiment på jorden för att återskapa kemin djupt ute i rymden. Gruppens resultat kan ha avslöjat viktiga steg i de processer som formar dessa organiska molekyler över tid.  "Vi är alla gjorda av kol, så det är verkligen viktigt att veta hur kol i universum omvandlas på sin väg till att införlivas i ett planetsystem som vårt eget solsystem", beskriver Bouwman, biträdande professor vid institutionen för kemi och forskare vid laboratoriet för atmosfärs- och rymdfysik (LASP) vid CU Boulder.

Fulleren  är en av de fem kristallina allotroperna av kol (de naturliga är diamant, grafen, nanorör och grafit) och består av kolatomer organiserade i form av en sluten bur. Det mest kända exemplet är buckminsterfulleren (C69)  som fått sitt namn från den berömda futuristen Richard Buckminster Fuller. Dessa molekyler innehåller 60 atomer i form av en sfär och har en slående likhet med en fotboll.

Fullerener, inklusive buckminsterfulleren svävar fritt i det interstellära mediet (i gas, stoft, plasma, magnetfält och kosmisk strålning som finns i rymden mellan stjärnorna i en galax). Men forskare har länge kämpat med att förklara var de kom ifrån och hur de bildats.

Den nya studiens resultat tyder på att strålning i rymden kan bidra till att omvandla PAH:er (polycykliska aromatiska kolväten) till fullerener.

"Det ger oss en ledtråd om att de buckminsterfuller som vi hittar i rymden kan vara kopplad till dessa stora aromatiska molekyler som också de finns i överflöd", beskriver Bouwman. Forskargruppen simulerade kemin i rymden genom att studera två små PAH-molekyler som kallas antracen och fenantren. 

PAH:er består av kolatomer arrangerade i en serie hexagoner, inte olikt en bikaka. PAH:er är rikligt förekommande på jorden där man kan hitta dem i rök, sot och andra förkolnade material.

Först bombarderade forskarna de två PAH:erna med en elektronstråle. Det liknar vad som händer när strålning i rymden interagerar med molekyler i det interstellära mediet.

Detta bombardemang omvandlade PAH:erna till nya laddade organiska molekyler. Forskarna matade sedan in produkterna i en jonfällningsapparat vid en vetenskaplig anläggning som kallas Free Electron Lasers for Infrared eXperiments vid HFML-FELIX (Forskningsinstitut i Nijmegen, Nederländerna). Denna unika nationella inkluderar flera lasrar som sprider sig över ett stort källarrum. Med hjälp av dessa lasrar kunde forskarna exakt undersöka strukturen hos de nya molekylerna. Bouwman beskriver att när teamet träffade antracen och fenantren med elektroner, förlorade molekylerna en eller två av sina väteatomer.

I processen förändrade de också radikalt sina strukturer och bygga en ny struktur. Istället för att bara inkludera hexagoner, innehöll de resulterande produkterna nu kolatomer arrangerade i form av både hexagoner och pentagoner.

Den radikala reaktionen hade aldrig setts tidigare, beskrev Bouwman. Huruvida den här typen av pentagonbärande molekyler också är vanliga i rymden är inte klarlagt.

"Det var ett mycket överraskande resultat att bara genom att frigöra en eller två väteatomer, omorganiserades hela molekylen", beskriver Sandra Brünken, medförfattare till studien och docent vid Radboud universitet i Nederländerna och gruppledare vid FELIX.

Resultaten var ögonöppnande, delvis eftersom den typen av molekyler också är väldigt enkla att vika ihop. (Tänk dig bara en fotboll, som är uppbyggd av en blandning av både hexagoner och pentagoner).

Med andra ord kan dessa pentagonbärande molekyler vara den saknade länken för att omvandla vanliga PAH:er till buckyballs och andra fullerener.

Bouwman och Brünken hoppas att astrofysiker kommer att lägga märke till deras resultat. Forskare skulle kunna använda teamets resultat för att undersöka om liknande pentagonbärande molekyler existerar djupt ute i rymden med hjälp av verktyg som James Webb-rymdteleskopet vilket är det kraftfullaste teleskopet som någonsin uppskjutits.

"Man kan ta våra resultat från laboratoriet och sedan använda dem som ett fingeravtryck för att leta efter samma signaturer i rymden", beskriver Brünken.

Forskningsresultatet har nyligen publicerades i Journal ofthe American Chemical Society.

 

Är den mörka energin i avtagande och med detta universums expansion?

 

Diagramet ovan är från  https://www.ras.ac.uk  och visar hur universum verkar befinna sig i ett tillstånd av inbromsad expansion (röd linje). Den prickade vertikala linjen markerar den nuvarande tiden medan den svarta linjen visar ΛCDM-förutsägelsen.  De gröna och röda linjerna representerar den nya studiens modell före (grön) och efter (röd) korrigering av åldersbias, i överensstämmelse med baryoniska akustiska svängningar och kosmiska bakgrundsdata för mikrovågor (blå linje). Typ av licens Attribution (CC BY 4.0)

Under de senaste tre decennierna har astronomer allmänt ansett att universum expanderar i en ständigt ökande takt under påverkan av mörk energi vilken fungerar som en slags antigravitation.

Denna slutsats, baserad på avståndsmätningar till avlägsna galaxer med hjälp av typ Ia-supernovor belönades med 2011 års Nobelpris i fysik. 

Ett team av astronomer vid Yonsei University Seoul Korea har nyligen lagt fram nya bevis för att supernovor av typ Ia, som länge betraktats som universums "standardljus", i själva verket påverkas starkt av åldern av tidigare stjärnors ljus.

Även efter luminositetsstandardisering verkar supernovor från nyare stjärnpopulationer systematiskt svagare, medan de från äldre populationer verkar ljusstarkare.

Den nya studien, som baseras på ett urval av 300 galaxer (där Ia-supernovor finns) bekräftar denna effekt med extremt hög signifikans (99,999 procents konfidens), vilket tyder på att försvagningen av avlägsna supernovor inte bara beror på kosmologiska effekter utan också på astrofysiken på stjärnor.

När denna systematiska bias korrigerades stämde supernovadata inte längre överens med ΛCDM:s kosmologiska modell med en kosmologisk konstant, beskriver forskarna.

Istället stämde den mycket bättre överens med en ny modell som gynnats av DESI-projektet (Dark Energy Spectroscopic Instrument), som härstammar från baryoniska akustiska svängningar (BAO) vilket innebär ljudet av Big Bang i form av kosmisk mikrovågsbakgrundsdata (CMB).De korrigerade supernova-datan och resultaten från BAO+CMB-only indikerar båda att mörk energi försvagas och utvecklas över tid.

Det mest överraskande av allt är att denna kombinerade analys indikerar att universum inte accelererar som man tidigare trott utan redan har övergått till ett tillstånd av inbromsad expansion.

Professor Lee tillägger: "I DESI-projektet erhölls de viktigaste resultaten genom att kombinera okorrigerade supernovadata med mätningar av baryoniska akustiska svängningar vilket ledde till slutsatsen att även om universum kommer att bromsa in i framtiden accelererar det för närvarande fortfarande.

"Däremot visar vår analys – som tillämpar korrigeringen för åldersbias  att universum redan har gått in i en inbromsningsfas idag. Anmärkningsvärt nog stämmer detta överens med vad som oberoende förutspås från BAO-analyser eller BAO+CMB-analyser, även om detta faktum hittills har fått svag uppmärksamhet.

För att ytterligare bekräfta resultatet genomför Yonsei-teamet nu ett "evolutionsfritt test", som bara använder supernovor i unga galaxer över hela rödförskjutningsområdet. De första resultaten stöder deras huvudsakliga slutsats. "Inom de närmaste fem åren, när Vera C. Rubin-observatoriet troligen har upptäckt kanske mer än 20000 nya supernovavärdgalaxer kommer exakta åldersmätningar att möjliggöra ett mycket mer robust och definitivt test av supernovakosmologi", beskriver forskaren professor Chul Chung, som leder studien tillsammans med doktoranden Junhyuk Son.

Vera C. Rubin-observatoriet som finns på ett berg i de chilenska Anderna är  världens mest kraftfulla digitalkamera. Den började sin vetenskapliga verksamhet i år och kan  svara på viktiga frågor om vårt eget solsystem och universum i stort.

Efter Big Bang och den snabba expansionen av universum för cirka 13,8 miljarder år sedan saktade gravitationen ner det. Men 1998 konstaterades det att nio miljarder år efter universums begynnelse hade dess expansion börjat ta fart igen, driven av en mystisk kraft.

Astronomer kallar detta mörka energi. Men trots att den utgör cirka 70 procent av universums innehåll anses den fortfarande vara ett av de största mysterierna inom vetenskapen.