Astronomer hittade en källa till radiostrålningsutkast från kosmos.

 

Bild https://uncnews.unc.edu  Konstnärs tolkning av den vitadvärgbinären ASKAP J1745-5051. Binären (dubbelstjärnan som finns i stjärnbilden altaret 900 ljusår bort från oss på södra stjärnhimlen) består av den mindre men mycket masstäta vita dvärgstjärnan vilken ansamlar material från den större men mindre masstäta röda dvärgstjärnan. Interaktionen mellan stjärnornas magnetfält och värmen från materialets ansamling till  den vita dvärgen skapar signaler i radio- och röntgenljusfrekvenser. Källa: Carl Knox (OzGrav/Swinburne) och Dr. Joshua Preston Pritchard (CSIRO).

Händelsen beskriven ovan har hjälpt astronomer att lösa ett av universums mest förbryllande mysterier (se nedan) där forskare från  The University of North Carolina at Chapel Hill spelade en nyckelroll i att avslöja svaret.

I ett internationellt samarbete hjälpte Carolina-astronomerna Dr. Igor Andreoni, Dr. Brad Barlow och doktoranden Jonathan Carney till med att identifiera källan till en okänd klass av kosmiska signaler kända som långperiodiska radiotransienter.

En Transient signal är en övergående regelbunden signal som kommer och går flertalet gånger eller någon gång bara en gång. Wow-signalen var en 72 sekunder lång, kraftfull radiosignal (kallad Wow-signalen) som fångades upp den 15 augusti 1977 av radioteleskopet Big Ear i Ohio Signalen kom från stjärnbilden skytten. Men den upprepades aldrig och mysteriet vad som var källan är än i dag ett mysterium.

Genombrottet vad som orsakade utbrotten i ASKAP J1745−5051 började med att forskare under ledning av doktoranden Kovi Rose vid University of Sydney använde radioteleskopet Australian Square Kilometre Array Pathfinder (ASKAP)  för att undersökta kraftfulla radiovågsutbrott från stjärnbilden altaret och som upprepades var 1,4:e timme. Observationerna som innefattade flera teleskops samarbete antydde att signalerna kom från ett dubbelstjärnsystem som innehöll en vit dvärgstjärna och en röd dvärgstjärna systemet ASKAP J1745−5051. En vit dvärgstjärna är en mycket massiv stjärnrest ungefär lika stor som jorden men med en massa jämförbar med vår sol och en med betydligt lägre massa en röd dvärgstjärna.

En vit dvärgstjärna är det kompakta slutstadiet för mindre och medelstora stjärnor (som vår sols slut). När stjärnans bränsle tar slut kollapsar den till en extremt liten himlakropp med ungefär samma massa som solen, men med en storlek som  jordens. En röd dvärgstjärna är den vanligaste sorten av stjärnor i universum.

För att testa idén att dubbelstjärna och där den vita dvärgstjärnan var viktig i sammanhanget för att det skulle ske radiostrålningsutkast säkrade Carolina-teamet snabbt observationstid på det 4,1-meters Southern Astrophysical Research (SOAR) teleskopet i Chile.

"SOAR-observationerna blev avgörande för projektets framgång, "beskriver Andreoni, biträdande professor vid institutionen för fysik och astronomi vid UNC-Chapel Hill. "Våra data visade att vi såg två stjärnor som kretsade runt varandra och vi kunde mäta rotationsperioden."

Nattliga observationer utförda av Andreoni, Barlow och Carney avslöjade tydliga signaturer i systemets ljus som bekräftade närvaron av en magnetisk katastrofvariabel med andra ord ett dubbelstjärnesystem där en vit dvärgstjärna drar åt sig material från en följeslagarstjärna i detta fall en röd dvärgstjärna. När materialet dras mot den vita dvärgstjärnan värms det upp till extrema temperaturer och ger upphov till starka optiska och röntgenstrålningsutsläpp.

OBS för att händelser som denna ska kunna ske i ett dubbelstjärnsystem måste den ena stjärnan vara en vit dvärgstjärna (det är den som är den aktiva) medan den andra stjärnan kan vara av vilket slag som helst förutom vit dvärgstjärna .

"Stämningen i observationsrummet den natten var elektrisk," beskriver Barlow, docent vid institutionen för fysik och astronomi vid UNC-Chapel Hill. "Så fort spektrumet dök upp på skärmen visade de otvetydiga emissionslinjerna att vi hade något speciellt på gång. Det är inte ofta man får spela en roll i upptäckter av denna magnitud."

Stjärnorna kretsar så nära varandra att de fullbordar en hel omloppsbana på drygt en timme. Medan material dras bort från röda dvärgen och samlas på den vita dvärgstjärnan (av den starka gravitationen från den mycket täta vita dvärgen), genererar interaktioner mellan stjärnornas kraftfulla magnetfält regelbundna radiostrålsutbrott som kan detekteras över enorma avstånd i rymden.

"Upplösningen och känsligheten hos SOAR-teleskopets instrument var avgörande, "beskriver Carney, doktorand vid institutionen för fysik och astronomi vid UNC-Chapel Hill. "Observationerna möjliggjordes delvis tack vare Goodman-spektrografen, ett instrument designat av Carolina teamet monterat på SOAR-teleskopet som finns i Chile. Det var forskare vid University of North Carolina at Chapel Hill som tog initiativet till  SOAR-teleskop-projektet 1987 för att utöka tillgången till den södra himlen för studenter och forskare."

Upptäckten kan slutligen förklara ursprunget till vissa långperiodiska radiotransienter. När astronomer först upptäckte dessa signaler misstänkte många att de kom från ovanligt långsamt roterande neutronstjärnor så kallade pulsarer. Befintliga teorier föreslår att neutronstjärnor som roterar så långsamt inte borde kunna producera sådana emissioner. De nya resultaten stärker den alternativa förklaringen att några ( kanske alla) av dessa mystiska signaler genereras av interagerande binära stjärnsystem med vita dvärgar som den aktiva stjärnan.

Forskare beskriver att ASKAP J1745−5051  kan fungera som en avgörande vägledning för att tolka framtida upptäckter. Precis som Rosettastenen hjälpte forskare att tyda forntida egyptiska hieroglyfer kan detta system ge astronomer en referenspunkt för att avgöra om nyligen upptäckta långperiodiska radiotransienter härstammar från pulsarer, vita dvärg-dubbelstjärnor eller andra exotiska objekt.

Utöver att lösa ett långvarigt astronomiskt pussel ger ASKAP J1745−5051 forskare en sällsynt möjlighet att studera extrema magnetfält, högenergirik plasma och materians beteende under förhållanden som inte kan återskapas i laboratorier.

Resultaten av studien publicerades i Nature Astronomy, och ger några av de starkaste bevisen hittills till ursprunget till dessa ovanliga radiovågsutbrott, som kan upprepas under perioder från minuter till timmar och som har förbryllat astronomer sedan upptäckten av dem.

Studien finns tillgänglig online i tidskriften Nature Astronomy här. 

En våldsam vind i ultraviolettstrålning sveper ut från ett svart hål

 

Bild https://www.yorku.ca/  Konstnärs tolkning av en kvasar. Den svarta pricken i mitten representerar det supermassiva svarta hålet i kvasarens centrum. Den röd-gula spiralen runt denna visar skivan av het gas som faller in i det svarta hålet. En del av denna gas släpps iväg i kvasarens vind, som visas i ljusblått. Storleken på skivan som visas är jämförbar med storleken på vårt solsystem. Kredit: NASA/CXC/M. Weiss, Nahks Tr'Ehnl, Nurten Filiz Ak

Den gängse förklaringen till denna närmast bestående energikälla är att kvasarer är aktiva galaxkärnor. En kvasar är ett supermassivt svart hål omgivet av en ackretionsskiva i centrum av en galax. Kvasarens strålning är ett resultat av att gas som närmar sig det svarta hålet hettas upp i ackretionsskivan och genom jetstrålar som avger energi i form av UV-strålning. 

Ett team under ledning av forskare vid York University  i Toronto, Kanada har upptäckt den snabbaste UV- vind som upptäckts ur ett supermassivt svart hål som någonsin upptäckts i ultravioletta våglängder drivet av ackretionskivan som består av gas och är kvasaren, som omger det svarta hålet.

Ultraviolett ljus (UV-strålning) är en osynlig form av elektromagnetisk strålning med våglängder mellan 100 och 400 nanometer (nm) vilket är kortare än våglängderna för synligt ljus. Den största källan är solen. Ultraviolett (UV) ljus kan interagera med och gradvis bryta ner materia. Högenergirik UV-strålning (som UV-C) kan excitera elektroner och bryta kemiska bindningar i materia (även organiska material och plaster) vilket får dem att vittra sönder eller avdunsta.

"Den här kvasaren har ett svart hål med 1,7 miljarder gånger mer massa än vår sol. Det är inget konstigt med det. Men oväntat är att den innehåller gas som rör sig mot jorden med 30 procent av ljusets hastighet," beskriver York-professor Patrick Hall vid naturvetenskapliga fakulteten.

Beskrivningen av fyndet har publicerats i en peer-reviewed artikel i The Astrophysical Journal, utgiven av The American Astronomical Society. 

Forskarteamet bestod av York-doktoranden med huvudförfattaren Lucas Seaton, doktoranden Marianna Veltri och grundutbildningsstudenten Zezhou Zhu, tillsammans med kollegor från University of Washington Bothell och andra medlemmar i Sloan Digital Sky Survey (SDSS)-samarbetet.

"Denna kvasar, känd som J2318 (Jay Twenty-Three Eighteen) finns  i en galax i stjärnbilden Pegasus," beskriver Seaton. "När det gäller vindens hastighet kan den kallas en kategori 79-orkan," beskriver Seaton. "Varje kategori av orkaner är ungefär 20 procent kraftigare än kategorin under föregående tal. Att kalla den kategori 79 ger en uppfattning om hur kraftig den är. Men naturligtvis är denna vind olik alla vindar på jorden. I kvasarer ses ofta vindar av gas som drivs bort från det svarta hålet av kvasarens ljus," beskriver Seaton. "Vinden i J2318 drivs av ljusstrålar av ultravioletta våglängder med hastigheter upp till 30 procent av ljusets hastighet. Ännu snabbare vindar kan finnas vid röntgenvåglängder men J2318 är den snabbaste som någonsin upptäckts vid ultravioletta våglängder (UV-strålning)."

Till skillnad från gastryck som driver atmosfäriska vindar på jorden, drivs vindar från kvasarer åtminstone delvis av ljusstrålar. Enskilda ljuspaket (kallade fotoner) studsar mot eller absorberas av atomer i gasen och accelererar dessa.

"Kvasarer avger så många fotoner att dessa små tryck summeras till extrema hastigheter," beskriver Seaton. "Problemet är att fotonerna också kan trycka bort  elektroner från atomerna vilket gör atomer osynliga. Hur man pressar gasen till de hastigheter vi ser samtidigt som kol- och kiseljonerna vi ser bevaras intakta är svårt att förstå." Upptäckten bygger på data från två komponenter av SDSS, en internationell undersökning av natthimlen till vilken hundratals astronomer har bidragit sedan starten 1998, nämligen SDSS-IV Time-Domain Spectroscopic Survey och SDSS-V Black Hole Mapper.

Veltri flaggade kvasaren som potentiellt intressant i SDSS-V under 2023 när hon var grundutbildningsstudent vid York. Efter att ha tittat på den med programvara som Zhu satt upp insåg Hall att den hade en extremt snabb vind.

"Kanada har en andel av det åtta meter stora Frederick C. Gillett Gemini-teleskopet (även känt som Gemini North) på Hawai'i, och vi föreslog omedelbart observationer med det. Där lyckades  man bekräfta dess rekordhöga vindhastighet," beskriver Zhu och tillägger att han ofta involverar York-studenter i forskning som en del av sitt eget deltagande i SDSS.

Zhu beskriver att "precis som en regnbåge sprider solens ljus i olika våglängder (färger), sprider SDSS ut ljuset från vissa stjärnor, galaxer och kvasarer till  deras 'spektra'. Från spektrat lär sig eleverna öva i att upptäcka ovanliga kvasarer. Tidigare var det  endast doktorandastronomer eller doktorander som studerade för en doktorsexamen som hade möjlighet till en sådan upptäckt men SDSS möjliggör nu för grundutbildningsstudenter att göra det."

Studiens medförfattare, docent Paola Rodríguez Hidalgo vid University of Washington at Bothell, tillägger: "Både Patrick och jag har arbetat tillsammans  med grundutbildningsstudenter tack vare SDSS Faculty and Students Team (FAST)-initiativet  stödjs nu dessa samarbeten. Initiativ som detta gör det möjligt för studenter att fokusera på forskning samtidigt som de avslutar sina grundutbildningar. Dessa studenter kommer att bli nästa generation forskare och gör redan vetenskapliga upptäckter."

Medförfattaren Liliana Flores, som arbetade med professor Rodríguez Hidalgo som grundutbildningsstudent vid UW Bothell och som deltog i SDSS Faculty and Students Team (FAST), beskriver att hon var mycket glad att få bidra till studien av detta extrema utflödesfall. "Jag ansvarade för att anpassa absorptionsprofilerna i kvasarspektrumet för att bestämma deras hastighet och ekvivalenta bredder. Upprepade observationer visade att mängden absorberat ljus förändras över tid.

 Något i vindförhållandena måste förändras för att det ska hända." Sökningar fortsätter efter fler extrema höghastighetsutflöden från kvasarer. Det kommer inte att vara lätt att hitta ett snabbare ultraviolett utflöde än J2318, men vi fortsätter denna sökning i det närliggande universum liksom i de mest avlägsna delarna av universum ." beskriver Flores

Min tanke är om det kan vara Hawkingstrålning som upptäckts?  Det blir för långt inlägg att förklara denna här intresserade kan läsa om den i stället i wikipedia kortfattat här.

Det överraskade forskarna att den Interstellära kometen 3I/ATLAS avdunstar metan.

 

Den översta delbilden från https://science.nasa.gov  visar den interstellära kometen 3I/ATLAS (komet som kommer från ett annat solsystem än vårt) med MIRI (Mid-Infrared Instrument) på NASAs James Webb Space Telescope med konturer som illustrerar var olika gaser befann sig vid tiden då kometen observerades. Vattenånga som sprider sig långt bortom kärnan mycket av denna frigörs av iskorn i koman medan koldioxid och metan är mest koncentrerat nära kometens kärna. Den nedre bilden visar spektrum som visar egenskaper av de olika gaser som Webbteleskopet fann som strålade ut  från kometen. Källa: NASA, ESA, CSA, STScI, M. Belyakov (Caltech), I. Wong (STScI), Bildbehandling: A. Pagan (STScI)

NASAs James Webb Space Telescope har samlat in sitt första kemiska fingeravtryck i mellaninfrarött läge av ett interstellärt objekt under ett besök av den interplanetära kometen 3I/ATLAS efter dess runda runt solen. Undersökningsteamets resultat publicerades nyligen i The Astrophysical Journal Letters.

Observationerna gjordes med Webbs MIRI (Mid-Infrared Instrument) vid två separata datum när kometen for tillbaka ut ur vårt solsystem efter att den tagit ett varv runt solen (postperihelion). Den första observationen ägde rum mellan den 15 till 16 december då kometen befann sig cirka 329 miljoner kilometer från solen. Därefter följde en andra observation den 27 december när kometen befann sig cirka 379 miljoner kilometer från solen.

Det blev den första gången Webbteleskopet upptäckte metangas utsläpp från en  interstellär besökare (ett objekt kommet från ett annat solsystem). Metan är mycket flyktigt vilket innebär att det sublimerar från fast is till gas mycket lätt. Dess fördröjda framträdande i kometen 3I/ATLAS tyder på att gasen fanns under kometens översta ytlager och skyddades från sublimering tills värmen från kometens nära passage till solen nådde djupare delar av den isiga ytan och metan slapp loss. Mängden metan i förhållande till vatten i kometen som hittats är förvånansvärt hög med få liknande motsvarigheter i vårt eget solsystem. Ett undantag i vårt solsystem är Saturnus största måne Titan  där hav av metan finns på dess yta. Naturgas (och fossilgas) består till största delen av metan som bildats djupt ner i jordskorpan under miljontals år av högt tryck och hög temperatur

Webbs observationer bekräftade också att kometen 3I/ATLAS är ovanligt rik på koldioxid och släpper ut mycket mer koldioxid jämfört med  kometer som finns i vårt eget solsystem.

Båda dessa fynd (metan och koldioxid i större mängd) pekar på en mycket annorlunda bildningsmiljö och kemi än den stora majoriteten av kometer som bildats i vårt solsystem. 

Koldioxid  bildas naturligt i naturens kretslopp främst genom cellandning (respiration), organisk nedbrytning och vulkanutbrott. Processerna drivs av biologiska och geologiska system utan mänsklig inblandning

Dessutom observerade Webb en kraftig minskning av gasproduktionen  och utsläpp när kometen 3I/ATLAS rörde sig längre från solen med vatten som den mest uttalade minskningskällan Detta är förväntat beteende för ett  objekt som detta eftersom kometen får mindre värme från solen blir ytan kallare och mindre is förångas. Vatten, som är mindre flyktigt än metan eller koldioxid slutar fortare att stänga av sin gasproduktion i detta fall vattenånga.

Nedslag av asteroider och planetesimaler (början till planeter)under Jordens första tid kan ha skapat livsmiljöer under jord.

 

Bild https://eos.org  (Eos is the award-winning digital magazine of science news published by AGU (Awards for Publication Excellence has recognized the work of professional communicators. In 2025, Eos received two of these prestigious industry awards for articles published in 2024.) Konstnärlig avbildning av den tidiga jorden under Hadeum-eonen (4567 miljoner år s till för 4 000 miljoner år sedan) visar en yta formad av frekventa nedslag, lokal smält yta och områden med  flytande vatten. Varken helt helvetiskt eller lugnt på den tidiga jorden men en föränderlig miljö som ofta förändrades av nedslagsbombardemang. Kredit: SwRI/Simone Marchi

Asteroider och planetesimaler bombarderade regelbundet jorden mellan cirka 4,6 miljarder och 3,5 miljarder år sedan, under Hadeum eonen och Arkeiska eonen (4,0 till 2,5 miljarder år sedan) I dag är få bergarter äldre än 4 miljarder år är vår förståelse av jordens miljö under den tiden är begränsad. Prover från månen och dess kraterfyllda yta antyder dock periodens mängd av kosmiska nedslag.

Tidiga asteroidnedslag orsakade betydande förändringar i jordskorpan (på jorden)  som vid den tiden främst var basaltlik. Chockvågorna från kollisionerna spräckte skorpan och ökade porositeten vilket gjorde att vätskor och gaser kunde röra sig genom berggrunden. Tidigare forskning tyder på att de resulterande hydrotermala systemen exempelvis nätverket av gejsrar runt Yellowstone National Park var den  miljö och därmed ursprunget till utvecklingen av tidigt liv på jorden.

Alexander med flera forskare som undersökte hur ytpåslag under Hadeikum och arkeikum gjorde det möjligt för vätskor och gaser att röra sig genom skorpmiljöer. Författarna till studien (se nedan, tyvärr har jag inte lyckats utröna vilken institution eller ev universitet författrna  hör hemma på. Men studien kan läsas på länkar nedan) byggde en stor uppsättning nedslagssimuleringar med iSALE:s chockfysikkod, där parametrar som basaltskorpas tjocklek, geotermiska gradienter och närvaro eller frånvaro av ett 5 kilometer djupt hav växlade. Simuleringarna beskrev hur kollisioner på ytan formade permeabiliteten (ett ämnes förmåga att släppa igenom vätskor och gaser eller leda magnetiska fält)  i jordskorpan. De integrerade sedan en modell för forntida bombarderingsdata för att förstå de kumulativa effekterna av upprepade attacker över tid.

Resultaten visar att före 4,3 miljarder år sedan ( jorden beräknas ha en ålder av ca 4,5 miljarder år) kan nedslag ha gjort skorpan mycket mer genomsläpplig, särskilt på de översta 8 kilometerna. Från simuleringarna drog författarna slutsatsen att storleken på permeabla områden var beroende av nedslagsenergin och att geotermiska gradienter och bergartssammansättning i jordskorpan påverkade graden av fragmentering efter nedslaget. Dessa porösa domäner utgjorde potentiella miljöer för prebiotisk kemi i den tidiga jordskorpan.

Forskningen är den första omfattande studien av påverkangenererad permeabilitet i den tidiga jordens yttersta lager. Resultaten ger en ny ram för att utvärdera hur bombardemang påverkade hydrotermal cirkulation och geokemisk omvandling under Hadeikum och arkeiska eonen, med konsekvenser för vår förståelse av livets ursprung och utveckling under jordens tidigaste dagar. Studien är publicerad i AGU Advances, 

Inlägget ovan är mina tankar och fria översättning från engelska av vetenskapsskribent Aaron Sidder  artikel i digitala tidskriften EOS . 

Vilka forskarna (författarna) till studien är och var de kommer från kunde jag inte som jag beskrev ovan inte  utröna men kanske ni som läser studien förstår detta  bättre och kan  utröna var de kommer från lycka till. Själv är det första gången jag misslyckats med detta.

Alma-teleskopet har upptäckt pulserande vind från vintergatans svarta hål.

 

Bild https://www.almaobservatory.org  Ovan sammansatta bild är data från Atacama Large Millimeter/submillimeter Array och NASAs Chandra X-Ray Observatory. Den visar att en vind blåser bort från Skytten A* (Sgr A*). Det svarta hålet i centrum av vår galax. Den vita pricken i mitten av bilden visar Sgr A*. Det  orange är data från ALMA-radioteleskop i Chile som kartlägger platsen för den kalla gasen kolmonoxid  på bilden. Blått är röntgendata från NASAs Chandra X-ray Observatory. En stor konformad hålighet, vilket är frånvaro av kall gas i ALMA-datan utan är fylld av varm röntgenutsändande gas sedd Chandra-datan. Forskare tror att en het, energirik vind från Sgr A* skapade denna struktur genom att svepa bort den kalla gasen och avge het gas det svarta hålet. Bildkredit: Northwestern Univ./M. Gorski; Röntgen: NASA/CXC/SAO; Radio: ESO/NAOJ/NRAO/ALMA

Astronomerna som använder Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) har äntligen funnit tydliga bevis för att det supermassiva svarta hålet i Vintergatans centrum, Sagittarius A* (Sgr A*), blåser ut en het kosmisk vind  något forskare ansett ske men inte funnit bevis på  i över 50 år förrän nu. Astronomisk teori säger att när ett svart hål drar till sig omgivande gas men bör  också blåsa ut en del material i form av vindar eller jetstrålar. Hittills hade vinden från vintergatans svarta hål aldrig bekräftats säkert. 

Med flera års mycket detaljerade ALMA-observationer kartlade astronomer kall gas inom bara några ljusår från Sgr A*. Efter att noggrant ha tagit bort det svarta hålets starka radiostrålning i datan upptäckte de ett gigantiskt, konformat hål i den kalla gasen riktat rakt mot det svarta hålet och avtrycket av en kraftig het aktiv vind  från Sgr A*.  

Min tanke är om detta med gasupptäckten kan ha samband med teorin om Hawkingstrålning?  Teorin beskriver att svarta hål i teorin strålar ut partiklar. Partiklar som flyr dränerar effektivt energi från det svarta hålet. I Hawkings  teori avger svarta hål små mängder termisk strålning vid en temperatur som räknas ut med en rätt avancerad ekvation som beskrivs här . Det svarta hålet drar till sig materia gas från sin omgivning en del av denna gas studsar tillbaks i händelsehorisonten utåt i stället för att hamna i det svarta hålet. Om ingen  ingen gas finns vid ett svart hål som kan dras ner i det avdunstar det svarta hålet nästan helt över en visserligen ofantlig tid men avdunstar likväl.

Teamet uppskattar att denna vind har blåst i minst 20000 år. Men den är relativt mild jämfört med de dramatiska jetstrålar som upptäckts i andra galaxer. Genom att avslöja denna sedan länge eftersökta vind har ALMA (och Chandra) hjälpt till att lösa ett decennier gammalt mysterium och gett forskarna den klaraste bild hittills av hur ett supermassivt svart hål både kan dra åt sig och omforma sin omgivning i Vintergatans centrum. 

Studien har publicerats som "The Discovery of a Large Active Wind from the Milky Way's Central Black Hole" av M. Gorsky och E. Murchikova i The AstrophysicalJournal Letters. 

Ett område med brist på röda stjärnor har upptäckts

 

Bild wikipeddia Den röda dvärgstjärnan Proxima Centauri vår närmaste grannstjärna (4,2 ljusår bort).  Röda dvärgstjärnor har cirka en tredjedels av vår sols massa och mindre diameter. De är de vanligaste stjärnorna i universum. De förbränner sitt bränsle mycket långsamt och blir  mycket gamla. DE kan bli kanske biljoner år gamla till skillnad mot vår gula sol som kan bli ca 10 miljarder år.

Forskare vid Space Telescope Science Institute (STScI) i Baltimore, Maryland studerade en stjärna under bildning men hittade något betydligt mer spännande.

Med hjälp av data från Europeiska rymdorganisationen (ESA) Euklides rymdteleskop och NASAs Hubbleteleskop planerade teamet att analysera stjärnors rörelser inom en uråldrig samling stjärnor. Men vad de fann när de grupperade stjärnhopens stjärnor efter ljusstyrka och färg som observerats av Euclid var att de saknade det de  förväntat sig  här röda dvärgstjärnor. Denna lucka tros vara kopplad till förändringar som sker i vissa stjärnors inre, vilket ger astronomer en inblick i processer som sker inuti stjärnor även tusentals ljusår bort.

Detta är första gången denna brist  upptäcktes i en klotformad hop. "Upptäckten var en slump," beskriver STScI:s Andrea Bellini, en av forskningsartikelns huvudförfattare. "Vi letade inte efter tomrummet av röda dvärgar utan vi upptäckte det."

Förekomsten av denna brist i relativt närliggande stjärnor upptäcktes 2018 av forskare som analyserade data från ESA:s Gaia Observatorie. Det teamet upptecknade nästan 250 000 stjärnor från Gaia-arkivet på en Hertzsprung-Russell (HR) diagram, ett av de viktigaste verktygen inom stjärnstudier. Det är grafen som astronomer använder för att klassificera stjärnor och spåra deras livscykler.

På HR-diagrammet plottas stjärnans ljusstyrkor mot deras färger vilket fungerar som en proxy för deras temperaturer. Stjärnornas positioner i diagrammet avslöjar vilka specifika stjärnevolutionära stadier de befinner sig i. Kanske är det mest utmärkande draget sträckan av Huvudseriestjärnor som går diagonalt över diagrammet.

När precisionen och känsligheten i modern astronomi förbättras kan astronomer placera stjärnor mer exakt på diagrammet. Gaia-data avslöjade en tidigare okänd formation. En smal, diagonal skiva av mestadels saknade stjärnor genom huvudserien i mitten av röddvärgregionen.

Så vad orsakar denna brist? Det verkar som att bränsle som samlats i deras centrum i vissa röda dvärgstjärnor kan utlösa en energiexplosion som leder till strukturell instabilitet i stjärnans inre. Med ett innehåll av 0,34 och 0,36 gånger solens massa genomgår röda dvärgar små variationer som ändrar deras storlek, ljusstyrka och temperatur. Ett fåtal stjärnor genomgår dock förändringar av massa och därför saknas röda dvärgar med dessa specifika ljusstyrkor (de kan då få större massa och då inte längre tillhöra de röda dvärgstjärnorna utan nästa högre grupp stjärnor de orange stjärnorna. Varför detta sker är däremot inte känt i dag. Inte heller varför det verkar ha hänt i stor skala här. min anmärkning). Detta återspeglas i HR-diagrammet som en brist. Gaia hittade bristen när teleskopet tittade på stjärnor i det lokala området, som vanligtvis är yngre än stjärnor i klotformiga hopar. Nu fann Euclid-teamet exakt samma process som sker i mer avlägsna stjärnor.

Denna upptäckt hade inte varit möjlig utan den mjukvara och de tekniker som ursprungligen utvecklades vid STScI för NASAs Hubble-teleskop under mer än två decennier. Teamet använde dessa verktyg, som främst utvecklades av STScI:s Jay Anderson, för att göra de högprecisionsmätningar som krävdes för att upptäcka denna egenskap i den extremt trånga miljön i en globformig hop. Även om Hubbles synfält är mycket, mycket mindre så var gapet tydligt när dessa verktyg kombinerades med Euklides panoramavy.

"Med dessa verktyg visar vi att vi kan tänja på gränserna för Euklides, och i framtiden det romerska rymdteleskopet, över ett brett synfält," sade teammedlemmen Mattia Libralato, tidigare på STScI och för närvarande vid Italiens nationella institut för astrofysik (INAF) i Padova, Italien. "Ytterligare undersökningar med Euclid och i framtiden Roman kommer förhoppningsvis att göra det möjligt för oss att bättre karaktärisera denna formation även i andra klotformiga hopar."

The Lagets resultat publicerad idag i Astronomi ochAstrofysik. 

Svarta hål, Higgsmassa och en sjudimensionell geometri

 

Bild https://websrv.saske.sk/uef/en  Förening av svarta håls stabilitet och elementarpartikelmassa via 7D-geometri  Schematisk illustration av ramverket som presenteras i den 7-dimensionella Einstein-Cartan-teorin på en G2-mångfald med torsion (syftar på deformationen av ett material när det utsätts för vridmoment eller rotationskrafter). Vänstra panelen (bilden) visar 7D G2-manifold torsionsknuten. Geometrisk torsion genererar en repulsiv kraft vid Plancktätheter (centralt infälld), vilket stabiliserar en svart hål-rest. Genom dimensionsreduktion identifieras torsionsvakuumförväntansvärdet med den elektrosvaga skalan (≈246 GeV) vilket naturligt ger Higgsfältvakuumförväntningsvärdet (VEV) och möjliggör för elementarpartiklar att förvärva massa i 4D-rumtiden. 

Ett av de största mysterierna inom modern fysik, "informationsparadoxen om svarta hål", kan äntligen ha funnit en elegant lösning, och svaret kan också avslöja ursprunget till massan hos fundamentala partiklar. 

På 1970-talet visade Stephen Hawking, genom semiklassiska beräkningar, att svarta hål inte är riktigt svarta utan avger en svag strålning som får dem att gradvis krympa tills de försvinner. Denna process medför dock ett enormt problem: den verkar orsaka en irreversibel informationsförlust, vilket bryter mot kvantmekanikens unitaritetsprincip (den  totala sannolikheten för alla möjliga händelser eller utfall alltid är exakt ett (1) eller 100% över tid). Med andra ord säger kvantfysikens lagar att information inte kan förstöras, men avdunstningen av ett svart hål antyder något annat.

Nu föreslår en ny studie publicerad i tidskriften General Relativity and Gravitation under ledning av Richard Pinčáks team i Institute of Experimental Physics SAS Slovak Academy of Sciences i Slovakien en innovativ lösning baserad på den komplexa geometrin i ett rum med extra dimensioner.

I en artikel publicerad i General Relativity and Gravitation utforskade forskarna de fenomenologiska konsekvenserna (Fenomenologi är läran om hur vi upplever världen. Som filosofisk metod strävar den efter att beskriva fenomen ("det som visar sig") exakt så som de uppfattas av vårt medvetande, utan att vi låser in dem i teoretiska förutfattade meningar.)av en gravitationsteori, känd som Einstein-Cartan-teorin, formulerad i 7 dimensioner på en specifik matematisk struktur kallad G2-mångfald med torsion". Till skillnad från standard allmän relativitet tillåter denna teori rumtiden inte bara att böja sig utan också att "vrida" (den så kallade rumtidstorsionen).

Resultatet av denna modell är fascinerande: vid extrema tätheter, typiska för Planckskalan (Planckskalan är fysikens minsta teoretiska gräns där konventionella lagar för gravitation och kvantmekanik smälter samman). Den definieras av fundamentala konstanter som ljusets hastighet och Plancks konstant. Skalan representerar den punkt där rumtiden upphör att vara slät och istället beskrivs som ett kaotiskt "kvantskum".) och genererar denna geometriska torsion en repulsiv kraft. Denna kraft motverkar gravitationskollaps och stoppar dynamiskt det sista stadiet av Hawkingavdunstningen. Som ett resultat försvinner inte det svarta hålet i intet, utan lämnar efter sig en stabil "rest" vars förväntade massa är ungefär 9*10-41 kg.

Om det svarta hålet inte försvinner, vad händer då med informationen om all materia som föll in i det? Forskarna föreslår att denna stabila rest fungerar som ett verkligt minnesarkiv. Resten av strukturen ger en konkret mekanism för att lagra information genom spektrumet av dess "kvasi-normala modul" (karakteristiska egenskapssvängningarna hos öppna eller dissipativa fysikaliska system.).

I praktiken kodas och fångas kvantinformation inom de långlivade "vibrationerna" i torsionsfältet i restens geometri. Teamet beräknade att en rest som härstammar från ett svart hål med solens massa skulle kunna lagra den otroliga mängden cirka 1,515*1077 Qubits av information, precis tillräckligt för att lösa paradoxen.

Det som gör denna studie särskilt intressant är dess djupa koppling till partikelfysik. Forskarna visade att dimensionsreduktionen (från 7 till 4 dimensioner, vår uppfattbara rumtid) av denna geometri utgör en naturlig källa för den elektrosvaga skalan ~246$ GeV). Denna skala är känd för att vara associerad med Higgsfältet, som ger massa till elementarpartiklar.

I denna teoretiska ram identifieras vakuumförväntansvärdet (VEV) som antags av torsionsfältet dynamiskt med den elektrosvaga skalan (cirka 246 GeV). I huvudsak erbjuder samma geometriska egenskap som räddar svarta hål från att försvinna och bevarar kvantinformation också en rent geometrisk förklaring till masshierarkiproblemet inom partikelfysiken. Varför har vi inte bevis på dessa extra dimensioner än? Svaret ligger i de häpnadsväckande energiskorna som är involverade. Forskarna beräknade att partiklarna kopplade till dessa dimensioner (Kaluza-Klein-excitationer) har massor runt 8,6*1015 GeV. Detta är sju storleksordningar utanför räckvidden för Large Hadron Collider (LHC), men "osynlig" för kolliderare betyder inte "otestbar"

Teorin är långt ifrån ren spekulation eftersom den bygger på stela geometriska relationer. Om modellen är korrekt gör den specifika, falsifierbara förutsägelser som kan jagas i universums djup snarare än i ett laboratorium. Först, de stabila resterna av svarta hål (9*10-41 kg) som förutspåddes av studien kan vara en komponent i den mystiska mörka materian.

Att upptäcka gravitationssignaturen hos dessa "Planck reliker" skulle ge direkt bevis för teorin. Dessutom erbjuder informationen som kodas i deras "vibrationer" (kvasi-normala moder) en konkret matematisk ram som skiljer denna modell från alla andra. Slutligen är energinivåerna typiska för det mycket tidiga universum, vilket innebär att fingeravtryck av denna sjudimensionella geometri kan vara dolda i den kosmiska mikrovågsbakgrunden eller i primordiala (de första gravitationvågorna) gravitationsvågor. Genom att överbrygga gapet mellan de minsta skalorna av svarta hål och Higgsfältets enorma omfattning antyder denna forskning att informationsparadoxen kanske inte kräver att vi skriver om kvantmekaniken. Istället bjuder den in oss att omfamna en djupare, sjudimensionell förståelse av själva väven i vår verklighet.

 Originalpublikationen av Pinčák, R., Pigazzini, A., Pudlák, M. m.fl. Pinčák, R., Pigazzini, A., Pudlák, M. et al. Geometric origin of a stable black hole remnant from torsion in G-manifold geometry. Gen Relativ Gravit 58, 29 (2026) kan läsas här.