En exoplanet i storlek som Saturnus innehållande metan.

Bild wikipedia Saturnus bilden tagen av sonden Cassini 2004.

En planet ungefär lika stor som Saturnus men med en temperatur mer lik jordens (Saturnus medel temperatur kan ses som-133 °C och -190 °C )  med har en atmosfär rik på metan, enligt en ny studie med data från NASAs James Webb Space Telescope (JWST). Till skillnad från gasjättarna  Jupiter och Saturnus i vårt solsystem, som ligger långt från solen och därför är extremt kalla till skillnad mot så kallade "heta Jupiters" jätteplaneter i andra solsystem som är brännheta på grund av sin närhet till sin sol. Vissa av dessa planeter är tempererade jätteplaneter  och nu har en av dessa fått sin atmosfär analyserad med hjälp av data från Webbteleskopet. 

Planeten, kallad TOI-199b, kretsar runt en stjärna som är mer än 330 ljusår från jorden med ett varv ungefär var hundrade dag. Dess temperatur är cirka 80 grader Celcius, vilket fortfarande är varmt ur ett mänskligt perspektiv men inte mycket varmare än de högsta temperaturerna på jorden på omkring 55 grader C som  lätt nås till exempel på instrumentbrädorna i bilar parkerade i direkt solljus. Den är betydligt mer tempererad än de varma Jupiters som kan nå tusen grader C och mer grader och de kalla isiga gasjättar som ligger ner på lång övere -100 grader C.

För att karakterisera en exoplanets atmosfär använde astronomer en teknik som kallas transmissionsspektroskopi för att analysera ljus från stjärnan som passerar genom planetens atmosfär. För att fungera måste planetens bana justeras så att den passerar mellan sin stjärna och teleskopet. Instrument på JWST då separeras stjärnans ljus i dess komponentvåglängder, precis som ett prisma kan separera normalt vitt ljus i regnbågens färger.

"När en planet passerar framför sin stjärna passerar en del av stjärnans ljus genom planetens atmosfär där det interagerar med grundämnen och molekyler i atmosfären," beskriver Aaron Bello-Arufe, postdoktoral forskare vid JPL och försteförfattare till artikeln. "“Specific elements will absorb specific wavelengths of light, creating a fingerprint in the spectrum of light that JWST detects that reflects the atmosphere’s composition.” (se nedan)

Spektrumet under passagen jämförs med baslinjemätningar av stjärnans ljus som fastställts genom cirka 20 på varandra följande timmars observationer av JWST. Själva transiten varar i ungefär sju timmar vilket är mycket längre än transiterna för varma Jupiters som kan vara en timme eller mindre. Skillnaderna mellan baslinje- och transitspektra visar vilka våglängder av ljus som absorberas av planetens atmosfär och används för att identifiera de grundämnen och molekyler som utgör atmosfären beskriver forskarna.

"När vi jämförde spektra under passagen med baslinjen såg vi att atmosfären blockerade våglängderna av stjärnljus som absorberas av metan," beskriver Bello-Arufe. "Modeller för sammansättningen av tempererade, gasjätte-exoplaneter hade förutspått att de skulle innehålla metan, så det är bra att få bekräftelse på att våra teorier är korrekta."

Förutom metan gav teamets observationer antydningar att atmosfären också innehöll ammoniak och koldioxid.

"Med ytterligare observationer av denna planet skulle vi kunna fastställa den relativa mängden av dessa  gaser i dess atmosfär," beskiver Renyu Hu, associate professor of astronomy and astrophysics in the Penn State Eberly College of Science. "Denna mer fullständiga bild av en tempererad gasjättes atmosfär kan sedan användas för att förbättra våra modeller och potentiellt bättre förstå hur planeter och deras atmosfärer bildas och utvecklas och även hur den utvecklats på jorden. Framgången med denna första studie av en tempererad jätteplanets atmosfär ger oss också förtroende att ägna mer resurser och observationstid åt att studera andra liknande planeter. Vi kan då se om denna planet är unik eller om det finns allmänna gemensamma egenskaper för denna typ av planeter."

Förutom Hu och Bello-Arufe bestod forskargruppen av Mantas Zilinskas, Jeehyun Yang, Armen Tokadjian och Mario Damiano vid JPL; Luis Welbanks vid Arizona State University; Guangwei Fu och David K. Sing vid Johns Hopkins University; Michael Greklek-McKeon vid Carnegie Institution for Science; Jonathan Gomez Barrientos och Heather A. Knutson vid California Institute of Technology; och Xi Zhang vid University of California Santa Cruz.

NASA finansierade forskningen genom ett bidrag från Space Telescope Science Institute.

Artikeln som beskriver studien under ledning av astronomer vid Penn State och NASAs Jet Propulsion Laboratory (JPL) vid California Institute of Technology har publicerats  i Astronomical Journal. 

Flertalet objekt varifrån meteoriter bildats kommer från samma area i universum.

 

Bild https://www.mps.mpg.de  Precis utanför Jupiters bana bildades ett ringformat område med högt gastryck. I denna mycket dammiga miljö  kunde planeter börja bildas med varierande sammansättning under flera miljoner år. © MPS / hormesdesign.de

Forskarna vid Max Planck-institutet fokuserade specifikt på perioden mellan ungefär två till fyra miljoner år efter solsystemets uppkomst. Vid denna tidpunkt hade Jupiter redan samlat (genom gravitationen från Jupiter) all materia i sin närhet och det blivit ett glapp i gas- och dammskivan längs  Jupiters bana. Enligt nuvarande förståelse bildades ett ringformat område med förhöjt gastryck precis utanför dess bana. Detta ledde till att mycket damm samlades till små klumpar av materia (småstenar). Det var redan känt att småsten kunde växa till planetesimaler (första stadiet i planetbildning) i en sådan koncentrerad dammig miljö i ett mycket tidigt skede. Det var dock oklart om denna process under långa tidsperioder kunde producera objekt med mycket olika sammansättningar. Den nya studien visar dock att olika populationer av planetesimaler kan bildas i dammrik miljö om det sker under miljontals år. Resultaten visar därmed för första gången en koppling till specifika grupper av meteoriter. "För första gången har vi lyckats reproducera resultaten av laboratoriestudier av meteoriter med datorsimuleringar av det tidiga solsystemet. Meteoriterna fungerar, så att säga, som en referenspunkt för teorier om planetbildning", beskriver MPS-direktören och kosmokemisten Thorsten Kleine.

Meteoriter är stenblock (meteor eller asteroider) från rymden som har kraschat ner på jorden. De flesta av dem är fragment av planetesimaler och har knappt förändrats sedan de bildades. Kolhaltiga kondriter (stenmeteoriter, som inte har förändrats genom nedsmältning eller planetär differentiering i sin ursprunliga materia. Kondriter är den vanligaste typen av meteorit och skiljer sig från järnmeteoriter genom sin låga halt av järn och nickel) är  rika på kol, har sannolikt bildats utanför Jupiters bana just under den ovan beskrivna tidsperioden vilket laboratoriestudier antyder. Baserat på ålder och sammansättning skiljer forskarna på sex grupper av kolhaltiga kondriter. Medan vissa nästan uteslutande består av finkornigt material och smulas sönder vid minsta beröring är andra betydligt mer robusta. Inbäddade i det finkorniga materialet innehåller inneslutningar av annan materia som är synlig för blotta ögat i varierande proportioner.

I sina datorsimuleringar kunde forskarna återskapa ålder och sammansättning av de sex grupperna av kolhaltiga kondriter. I beräkningarna motsvarar det finkorniga materialet och inneslutningarna två typer av material som fanns i det tidiga solsystemet: ömtåligt, smuligt damm och små klumpar av mer stabilt material. De senare hade bildats i början av solsystemet på vissa platser under värmepåverkan och sedan spridit sig i solsystemet. Med tiden, som ett resultat av alla dessa effekter, ackumuleras båda typerna av materia i varierande proportioner i området utanför Jupiters bana vilket skapar förutsättningar för bildandet av tydligt särskiljbara generationer av planetesimaler (och slutligen meteoriter). Under de första 500 000 åren minskar andelen smuligt material initialt, för att sedan öka under de kommande miljonerna år. Därefter uppstår två distinkta populationer av planetesimaler, bestående nästan uteslutande av smulig eller stabila objekt 

Baserat på sina beräkningar tror forskarna att meteorittyper av andra slag än kolhaltiga kondriter i ett tidigare skede också kan ha bildats i dammhöljet bortom Jupiter. 'Det finns starka bevis för att denna rikt  dammiga plats var planetesimalernas föredragna plats i vårt solsystem,' beskriver Joanna Drążkowska Chef för Lise Meitner Group på  Max Planck-institutet.studie.  Studien är  publicerad  i tidskriften The Astrophysical Journal. 

Detta svarta hål bildades innan det fanns en galax att växa i.

 

Bild: NASA, ESA, CSA, Lukas Furtak (Ben-Gurion-universitetet); Bildbehandling: Alyssa Pagan (STScI), av  NIRCam på NASAs James Webb Space Telescope visar Little Red Dot Abell2744-QSO1, förstorad och trippelt avbildad i galaxhopen Abell 2744 (Pandoras hop).

Vad kommer först, galaxen eller det svarta hålet? Ingen vet. men forskare har länge trott att det kan vara galaxen: Stora stjärnor inom en befintlig galax förbrukar sitt bränsle och kollapsar för att bilda svarta hål, som kan sluka omgivande material och smälta samman över tid för att öka det svarta hålets massa och storlek är den teori som gäller i dag.

Men det är svårt att förstå hur svarta hål som är miljoner till miljarder gånger gånger större än solens massa, varav tusentals nu har upptäckts skulle kunna finnas i det tidiga universum, Kunnat ha vuxit så snabbt från minimala hål om de nu fanns då. Nu har forskare som använder NASAs James Webb Space Telescope upptäckt tydliga bevis på att vissa supermassiva svarta hål var enorma från början, bildade utan en stjärnkollapsfas och utan en betydligt mer massiv galax att växa i.

"Detta är en anmärkningsvärd upptäckt," beskriver Roberto Maiolino vid University of Cambridge i Storbritannien, medförfattare till studier i ämnet publicerade i Nature och Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.   "Det är ett paradigmskifte, en total omprövning av de klassiska scenarierna för hur svarta hål bildas och växer."

Teamets slutsats bygger på detaljerade observationer av Abell2744-QSO1 (QSO1), en prototypisk Little Red Dot som existerade redan 700 miljoner år efter big bang.

Även om QSO1 bara är 1 300 ljusår tvärs över och dess ljus har färdats i mer än 13 miljarder år, är den lättare att studera än de flesta andra Little Red Dots eftersom den är gravitationellt linsad av galaxhopen Abell 2744 (Pandoras hop). QSO1 är både förstorad och trippelt avbildad, och visas på tre olika platser på himlen.

Inledande studier av QSO1 visade övertygande bevis för att det kan vara  mer än ett moln av glödande väte- och heliumgas som kretsar kring ett supermassivt svart hål uppskattat till 40 miljoner gånger större än vår sols massa. Men precis som med andra tidiga svarta hål som upptäckts av Webb fanns det osäkerhet om det verkligen var så massivt.

"Fram till nu har alla mätningar av svarta håls massa i det tidiga universum varit indirekta, baserade på antaganden från vad vi vet om dem i det lokala universum där vi finns. Vi visste inte om dessa antaganden verkligen gällde det tidiga universum," beskriver medförfattaren Francesco D'Eugenio,  från University of Cambridge. Teamet insåg att om QSO1:s svarta hål är så massivt som det ser ut.

 Cambridge-doktoranden Ignas Juodžbalis och Cosimo Marconcini vid universitetet i Florens, huvudförfattare till en av studierna, använde IFU:s observationer för att kartlägga rörelserna hos vätgasen runt det svarta hålet. När de analyserade rotationshastigheten som en funktion av avståndet från centrum, fann de att gasen har Keplerisk rörelse innebärande att den kretsar runt en central punkt på samma sätt som planeter i vårt solsystem kretsar runt solen. De fann att det svarta hålet inte bara är enormt och har ungefär 50 miljoner gånger större massa än vår sol  och utgör minst  två tredjedelar av QSO1:s totala massa. Denna andel är tusentals gånger större än oss närliggande galaxer i tid och rum där supermassiva svarta hål bara utgör en mycket liten del av värdgalaxens totala massa. Oavsett om QSO1:s svarta hål utvecklades från ett otroligt massivt litet hål som bildades inom den första sekunden av Big Bang eller något senare från kollapsen av ett gigantiskt gasmoln tillkom det nästan säkert stort och kan vara i de tidiga stadierna av att bygga en galax runt sig.

Teamet anser att små röda prickar som den nämnda QSO1 inte var sällsynta i det tidiga universum och nu håller man på att analysera liknande objekt för att ta reda på om supermassiva svarta hål faktiskt föregår galaxerna (finns innan en galax till skillnad mot vad den vanligaste teorin beskriver i dag) där de befinner sig idag.

Mångfald av gravitationsvågor upptäckta därute.

 

Bild https://www.gla.ac.uk  De mest betydelsefulla fynden i denna samling inkluderar bevis för existensen av andra generationens svarta hål, den mest precisa lokalisering som någonsin uppnåtts för en gravitationsvågskälla, samt den första mätningen av tre vibrationslägen hos ett svart hål.

Forskare från University of Glasgows Institute for Gravitational Research firar publiceringen av en enorm ny skattkista av gravitationsvågsupptäckter, hyllad som en milstolpe som markerar gravitationsastronomins utveckling.

Gravitational Wave Transient Catalogue-5.0, eller GWTC-5, släpptes online den tisdag 26 maj och utöver det vetenskapliga artiklar till Astrophysical Journal och Astrophysical Journal Letters.

Denna senaste uppdatering beskriver totalt 161 nya signaler från kolliderande svarta hål som upptäcktes mellan april 2024 och i slutet av januari 2025 av gravitationsvågsdetektorerna LIGO i USA, Virgo i Italien och KAGRA i Japan, tillsammans kända som LVK-samarbetet. 

Publikationen börjar med beskrivning av det totala antalet gravitationsvågssignaler som hittills upptäckts till 390. De mest betydelsefulla fynden i denna samling inkluderar bevis för existensen av andra generationens svarta hål, den mest precisa lokaliseringen som någonsin uppnåtts för en gravitationsvågskälla, samt den första mätningen av tre vibrationslägen hos ett svart hål.

För mer och utförlig information om detta arbeta följ denna länk från University of Glasgows Institute for Gravitational Research. 

Svårförklarat svala stjärnor kan vara energigivare till supercivilisationer därute.

 

Bild https://scitechdaily.com  En Dysonsfär är en hypotetisk megastruktur byggd av en avancerad civilisation till att fånga den enorma energiproduktionen från en stjärna. Snarare än att vara ett fast skal tror forskare att en dysonsfär  består av en enorm svärm satelliter i omloppsbana runt sin sol som samlar upp eller  absorberar stjärnljus och strålar ut energin som värme, främst i infraröda våglängder för användning av civilisationen. Credit: Shutterstock.

Sedan fysikern Freeman Dyson introducerade idén 1960 har "Dysonsfären" blivit en av de mest eftertraktade möjliga teknosignaturerna i jakten på avancerade utomjordiska civilisationer.

Grundidén är att en civilisation långt bortom vår egen skulle kunna omsluta sin sol med en "sfär" ( en svärm" av mindre komponenter) designad till  att fånga merparten av stjärnans energi. En sådan struktur är teoretiskt möjlig. Men astronomer har fortfarande  en nyckelfråga. Frågan hur skulle den se ut från jorden? En lovande kategori är de röda dvärgstjärnorna. Dessa stjärnor är de vanligaste i Vintergatan och förbrukar sitt kärnbränsle mycket långsamt vilket gör att de kan ge energi i otroliga tidsåldrar. Vissa förväntas bestå i biljoner år, mycket längre än universums nuvarande ålder. Eftersom de också är mycket mindre än solen skulle en Dysonsvärm kunna placeras cirka 0,05 till 0,3 AE från stjärnans yta vilket minskar mängden material som behövs för att bygga den. 

Vita dvärgstjärnor kan vara ännu mer attraktiva ur ett ingenjörsperspektiv. Dessa är de täta, kylda resterna av stjärnor som en gång var som vår sol, komprimerade storlekar med radier av ungefär 1 % av deras ursprungliga stjärnstorlek. Runt en vit dvärgstjärna skulle en Dysonsvärm kunna kretsa bara några miljoner kilometer från ytan, vilket gör konstruktionen av en enorm energisamlande struktur mycket mindre krävande än runt en större stjärna. Vita dvärgar kan också avge energi stadigt i miljarder år, vilket gör dem till potentiellt pålitliga långsiktiga energikällor. Men hur skulle stjärnor omgivna av sådana megastrukturer se ut? Astronomer använder vanligtvis ett verktyg som kallas Hertzsprung-Russell (H-R)-diagrammet för att klassificera stjärnor baserat på deras temperatur och ljusstyrka. Men eftersom en Dyson-sfär skulle blockera allt naturligt ljus från en stjärna, skulle det helt förändra var på diagrammet den skulle hamna.

H-R-diagrammet används för att klassificera stjärnor. Källa: ESO

Energi kan som vi vet varken skapas eller förstöras så sfären själv skulle behöva avge exakt samma mängd strålning från sig själv som stjärnan släpper in i den.Men det viktigaste är hur mycket längre till höger stjärnan skulle gå. En typisk röd dvärg, som finns  i nedre högra hörnet av ett H-R-diagram, har en yttemperatur på omkring 2700 C grader. En Dyson-sfär som omger en stjärna skulle visa på en temperatur ner till -223 C . Det finns inga naturliga stjärnor i denna temperatur, vilket gör ett sådant objekt mycket intressant som en potentiell kandidat till Dyson-svärmen.

En ytterligare faktor som bidrar till möjligheten att ett objekt kan vara en Dyson-svärm är brist på damm. En stjärna utan en Dysonsfär skulle vanligtvis visa en spektrallinje för silikatemission som ofta förknippas med mörka skivor. Men radiatorpaneler har inget damm runt sig. Den  I maj 2024 beskrevs i  en artikel ett arbete från Project Hephaistos sju starka Dyson-sfärkandidater (alla röda dvärgar) i en katalog på 5 miljoner stjärnor  Referens: "Dyson-sfärer på H-R-diagram" av Aminrezam Amiri, 26 februari 2026, arXiv.

Den dagliga molncykeln på exoplanet WASP-94A b

 

Bild wikipedia. Diagram över  solsystemet WASP-94 är ett dubbelstjärnsystem som finns cirka 690 ljusår bort i stjärnbilden Mikroskopet. Här finns två planeter WASP-94Ab och WASP-94Bb. Beteckningarna A och B är de ingående stjärnornas beteckning medan b är planeten runt var och en av dessa.

På WASP-94A b bildas sandmoln  varje morgon vilka klarnar upp i skymningen. 

I en ny forskningrapport (se nedan) där bland annat medförfattaren och programledaren PI David Sing, a Bloomberg Distinguished Professor of Earth and Planetary Sciences at Johns Hopkins  använde data från James Webb Space Telescope upptäcktes molncykler på en Hot Jupiter-exoplanet. En massiv gasjätteliknande exoplanet med extrem temperatur och otroligt snäv bana runt sina sol. 

Genom att koncentrera på molnen vid mätning kan forskarna mäta planetens atmosfär mer exakt och ge en av de klaraste bilderna hittills av planetens sammansättning. För att studera WASP-94A b i stjärnbilden Mikroskopet samlade Sing och hans forskarteam in data då planeten passerade direkt framför sin sol. Med hjälp JWST kunde forskarna göra separata mätningar av WASP-94A b:s framkant när den började korsa framför stjärnan och bakkanten när planeten fullbordade sin passage. Vid framkanten strömmar luften från planetens nattsida till dagsidan, vilket effektivt blir morgon. Luft strömmar från dag till natt vid bakre kanten vilket gör kväll.

Observationerna visade att morgnar och kvällar på WASP-94A b har mycket olika vädermönster. Morgnarna är fyllda av moln av magnesiumsilikat. Ett vanligt mineral i bergarter medan kvällen där är klar och molnfri.

Kraftiga vindar kan lyfta moln högt upp i skyn på planetens nattsida och sedan trycka dem  nedåt på den varmare dagsidan, djupt ner i planetens inre och effektivt dölja molnen innan solnedgången.

Fenomenet kan liknas vid  morgondimma på jorden men i extrem skala. Moln  bildas i mörkret på planetens nattsida. När de sedan driver in i den brännande hettan på över 300 grader C på dagsidan kokar kemikalierna som utgör molnen bort och molnen förångas helt enkelt.

Kvällarna är molnfria så då kunde forskarna se mot bakkanten av planeten specifikt för att se hur planetens atmosfär med James webb teleskopet vilket inte  Hubbleteleskopet kan.

"Då Hubbleteleskopet användes vid liknande undersökningar gick det bara  natt få en genomsnittlig bild av hela planeten med data från molnen och atmosfären hoppressad och omöjlig att särskilja," beskriver  försteförfattaren Sagnick Mukherjee, postdoktoral forskare vid Arizona State University som var student vid Johns Hopkins och UC Santa Cruz vid tiden för forskningen. "Den nya möjligheten med JWST låter oss lokalisera våra observationer och urskilja molnen separat och se  molncykeln."

När forskarna tittade på planetens  klara kvällshimlen fann de att WASP-94A b var mycket mer lik Jupiter än de trott. Tidigare, när molnen medelvärdesräknades in antydde data att planeten bestod av hundratals gånger mer syre och kol än Jupiter vilket förbryllade forskarna eftersom det inte kunde förklaras av hur planeter bildas. De nya uppgifterna visar dock att WASP-94A b bara har fem gånger så mycket syre och kol som Jupiter.

Heta Jupiter-planeter kretsar mycket närmare sina stjärnor närmare till och med r än Merkurius till solen och  därför är mycket varmare och utsätts för mer strålning. På grund av deras extrem miljö fungerar dessa planeter också  bra som laboratorier för att studera kemi och fysik bakom molndynamik.  Resultaten av studien kan läsas här i tidskriften Science.  

Närliggande dvärggalaxer kan ge kunskap om det tidiga universum

 

Bild  https://www.su.se/ A) Mörk materia-fördelning i vårt närområde i universum i den så kallade lokala gruppen av galaxer. De två stora mörka materie-haloerna motsvarar de i Vintergatan och Andromedagalaxen; (B) zooma in på mörk materia i och runt en liten gloria ca 700 miljoner år efter Big Bang; (C) stjärnor och gas i mitten av den lilla mörka materie-haloen i en av  datasimuleringarna. Foto: J Sureda/A Fattahi/S Brown

Azadeh Fattahi är docent vid Oskar Klein Centre vid Stockholms universitet (OKC) och ledde  forskargruppen i detta arbete tillsammans med samarbetspartners från Durham University och University of Hawaii.  Studien har publicerats i Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (MNRAS) i denna beskriver Fattahi projektets omfattning:

"I detta arbete presenterade vi en helt ny uppsättning kosmologiska simuleringar med fokus på de minsta galaxerna i universum, med en aldrig tidigare skådad upplösning. Detta är utan tvekan det största urvalet av sådana galaxer som någonsin simulerats i dator vid dessa upplösningar." beskriver  Fattah.

Dvärggalaxer bildas i små mörk materia-halos som förutsägs av den standardiserade kosmologimodellen. De minsta exemplen på sådana system är extrema både i storlek och skörhet och ligger på gränsen för vår kunskap om galaxbildning och mörk materia.

"De minsta galaxerna kallas ultrasvaga dvärggalaxer, som är en miljon gånger mindre massiva än Vintergatan eller  mindre," beskriver Fattahi. "På grund av deras lilla storlek har dessa galaxer visat sig vara mycket svåra att genom en dator modellera och simulera."

Den nya simuleringssviten representerar ett stort steg framåt och möjliggör en systematisk bild av hur dessa galaxer bildas och utvecklas.

Det som gör resultaten särskilt aktuella är att simuleringarna gör mer än att återge svaga dvärggalaxer de antyder även att dessa lokala objekt kan fungera som en sond av universums tidigaste strålningsmiljö. Teamet undersökte hur olika antaganden om den tidiga strålningsmiljön påverkar vilka små mörka materia-haloer som överhuvudtaget lyckas bilda stjärnor.

"I artikeln studerade vi två olika antaganden om egenskaperna hos det tidiga universum när det var mindre än 500 miljoner år gammalt med syftet att förstå effekten på egenskaperna hos dessa små galaxer idag när universum är 13 miljarder år gammalt," beskriver Shaun Brown som ledde studien när han arbetade vid OKC och Durham University.

"Vi fann att dessa små ultrasvaga galaxer är mycket känsliga för dessa förändringar, medan mer massiva galaxer, som vår Vintergata, egentligen inte bryr sig," tillägger han, "För de minsta galaxerna kan tidiga förhållanden avgöra om de blir synliga galaxer – eller förblir stjärnlösa mörka materia-halos." Lokala dvärggalaxer kan bevara en dokumentation av det unga universum

Ultrasvaga dvärggalaxer, små satellitgalaxer som kretsar runt Vintergatan, har länge setts som kosmiska fossil. Nu använder en ny studie av forskare vid Oskar Klein Centre och LYRA-samarbetet en aldrig tidigare skådad uppsättning simuleringar för att visa hur kraftfullt dessa svaga system kan spegla förhållandena i det tidiga universum och berätta varför vissa galaxer växte och andra inte.

Den känsligheten öppnar en tydlig väg för att testa det tidiga universums fysik med kommande observationer.

"Spännande nog kommer vi inom en snar framtid att ha data från Vera C. Rubin-observatoriet som kommer att kunna hitta många fler av dessa ultrasvaga dvärgar runt Vintergatan," beskriver Fattahi.

Många astronomer hoppas att Vera C. Rubin-observatoriet kan leverera en nästan komplett summa  av Vintergatans satellitgalaxer  och kanske även hur många som finns långt utanför vårt närområde.

"Vårt arbete tyder på att dessa kommande observationer av det  lokala universum kommer att kunna begränsa hur universum såg ut i sin linda, något vi för närvarande inte kan komma åt direkt med andra observationer."

Resultatet är särskilt relevant med tanke på de senaste upptäckterna av galaxer i det tidiga universum, av James Webb Space Telescope (JWST), som hittar många överraskningar, särskilt oväntat massiva och ljusstarka galaxer i det tidiga universum (ex upptäckten av de röda prickarna i universums första tid)," noterar Fattahi.

Om det tidiga universum producerar överraskningar på stora avstånd, kan lokala reliker från samma epok som ultrasvaga dvärggalaxer ge en ytterligare väg till att förstå vad som hände en gång.

Totalt tog det mer än sex månader att köra alla simuleringar. 

Största delen av arbetet utfördes på COSMA 8-superdatorn, som är designad för simuleringsdriven forskning. Durham Universitys Institute for Computational Cosmology är värd för COSMA 8 på uppdrag av Storbritanniens DiRAC High Performance Computing Facility.

Framåt planerar Fattahis team att använda den nya sviten för att ta itu med frågor som fortfarande är öppna i modern galax- och strukturbildning, såsom var vi kan hitta den allra första generationen stjärnor som bildades i universum eller vad egenskaperna hos ultrasvaga dvärggalaxer säger oss om mörk materia?