Webbteleskopet upptäckte en tidig supernova

 

Bild https://science.nasa  NASAs James Webb Space Telescope har funnit källan till ett superstarkt gammastråleutbrott. En supernova som exploderade när universum var endast 730 miljoner år gammalt. I Webbs högupplösta i nära infraröda bilder upptäcktes också supernovans värdgalax. Bild: NASA, ESA, CSA, STScI, Andrew Levan (Radboud University); Bildbehandling: Alyssa Pagan (STScI)

Teleskopet gjorde observationerna den 1 juli 2025 efter att en internationell grupp av teleskop upptäckt ett superstark ljusblixt, ett gammastrålningsutbrott, i mitten av mars 2025.  Med denna observation slog Webb sitt eget rekord: Den tidigare toppliste-supernovan exploderade när universum var 1,8 miljarder år gammalt.

"Endast Webbteleskopet kunde direkt visa att ljuset kom från en supernova, en kollapsande massiv stjärna," beskriver Andrew Levan, huvudförfattare till en av två nya artiklar i Astronomy andAstrophysics Letters  och professor vid Radboud University i Nijmegen, Nederländerna, samt University of Warwick i Storbritannien. "Denna observation visar att vi kan använda Webb för att hitta enskilda stjärnor när universum bara var 5 % av sin nuvarande ålder."

Medan ett gammastrålutbrott vanligtvis varar i sekunder till minuter, ljusnar sedan supernovor snabbt under veckor innan den sedan långsamt mattas av. I kontrast till detta blev denna supernova ljusstarkare under flera månader. Eftersom den exploderade så tidigt i universums historia sträcktes dess ljus ut när kosmos expanderade över miljarder år. När ljus sträcks ut ökar också tiden det tar för händelser att utvecklas. Webbs observationer gjordes under tre och en halv månad efter att gammautbrottet avslutats eftersom den underliggande supernovan förväntades vara som ljusast vid den tidpunkten.

Webbs observationer visar att denna avlägsna galax liknar andra galaxer som existerade då," beskriver Emeric Le Floc'h, medförfattare och astronom vid CEA Paris-Saclay (Commissariat à l'Énergie Atomique et aux Énergies Alternatives) i Frankrike.

Forskarna har planer på att åter anlita Webb i det internationella arbetet för att lära sig mer om gammastrålningsutbrott från objekt i det tidiga universum. Teamet har fått tillstånd att observera händelser med Webbteleskopet och har nu ett nytt mål. Målet att lära sig mer om galaxer i det avlägsna universum genom att fånga efterglöden från själva gammastrålningsutbrotten. "Det skenet kan hjälpa Webb att se mer och ge oss ett 'fingeravtryck' av galaxen," beskriver Levan.

Kosmisk explosion av gammastrålning

 

Bild https://uncnews.unc.edu/ Konstnärs avbildning av GRB 250702B:s ultrarelativistiska jetstrålar (de rör sig nästan i ljusets hastighet) som strålar ut frpn den dammiga, massiva värdgalaxen. (Källa: NOIRLab/NSF/AURA/M. Garlick.)

Astronomer vid University of North Carolina i Chapel Hill har medverkat i att avslöja nya ledtrådar om det längst varaktiga gammastråleutbrott som någonsin observerats. Det vilket varade under nästan sju timmar. Händelsen har fått beteckningen GRB 250702B.

Gammastråleutbrott är intensiva blixtar av högenergirikt ljus som produceras av katastrofala kosmiska händelser, vanligtvis varar dessa bara några sekunder eller minuter. Men GRB 250702B slog rekord. Efter den initiala upptäckten från rymdbaserade teleskop använde forskarna några av världens största markbaserade teleskop för att ta bilder av ett avtagande sken i den massiva, dammiga galax där händelsen skett.

Som en del av en samordnad internationell insats ledde UNC-teamet observationerna tillsammans med några av USA:s största markbaserade teleskop. Teamets data, tillsammans med observationer från European Southern Observatorys Very Large Telescope, NASAs Hubble Space Telescope och röntgendata från röntgenteleskop tyder på att denna explosion kan ha flera möjliga orsaker. Exempelvis kollapsen av en massiv stjärna, kollisionen av exotiska stjärnrester eller  en stjärna som slits sönder av ett svart hål. Men nuvarande observationsdata kan inte svara på vilken teori som stämmer.

"Utbrottet passar inte in i någon av våra befintliga modeller för vad som orsakar gammastrålningsutbrott," beskriver Jonathan Carney doktorand i fysik och astronomi vid UNC-Chapel Hill och huvudförfattare till studien om fenomenet.

Gammastråleutbrott är bland de kraftigaste explosionerna i universum och astronomer måste skynda sig att samla in data innan ljuset bleknar när en sådan upptäcks. Denna händelse var mer utdragen och ovanlig och gav forskarna en sällsynt möjlighet att studera miljön med både information från själva explosionen och senare avbildning av galaxen där detta skett. Forskarna fann att explosionen kom från en avlägsen, massiv dammig galax  som blockerade synligt ljus och endast tillät infraröda och högenergiutsläpp att detekteras.

"Vi är inte säkra på vad som orsakade utbrottet," beskriver Igor Andreoni, medförfattare och biträdande professor i fysik och astronomi vid UNC-Chapel Hill. "Vi vet att det inträffade miljarder ljusår bort i en mycket dammig galax. Våra data visade att ett energirikt fenomen skickade iväg en smal materiastråle i vår riktning som färdades med minst 99 % av ljusets hastighet och trängde igenom tjocka lager av kosmiskt damm."

Händelsen GRB 250702B har satt en ny standard för hur astronomer studerar universums mest kraftfulla och mystiska explosioner. Forskningsartikeln finns tillgänglig online i The Astrophysical Journal Letters.

En av de största snurrande strukturer som hittills hittats därute

 

Bilden  https://www.ras.ac.uk  illustrerar rotationen av neutralt väte (höger) i galaxer som befinner sig i ett utsträckt filament (mitten), där galaxerna uppvisar en koherent bulkrotationsrörelse som följer det storskaliga kosmiska nätverket (vänster).Credit Lyla JungLicenstyp Attribution (CC BY 4.0)

En av de största roterande strukturerna som någonsin hittats i universum  liknas vid en tekoppkarusell i nöjesparker har observerats cirka 140 miljoner ljusår från jorden. Den gigantiska snurrande kosmiska tråden hittades av ett internationellt team under ledning av University of Oxford har en "rakbladstunn" rad av galaxer inbäddad i sig.

Kosmiska filament är de största kända strukturerna i universum. De är enorma, trådliknande formationer av galaxer och mörk materia som bildar  kosmiska fundament. De fungerar som motorvägar längs med vilka materia i stor  rörelse flödar in i galaxer.

Närliggande filament som innehåller många galaxer som snurrar i samma riktning och där hela strukturen verkar rotera är idealiska system att utforska om hur galaxer fick den rotation och den gas de har idag. Det kan även ge möjlighet att testa teorier om hur kosmisk rotation byggs upp över tiotals miljoner ljusår.

I den nya studien beskriver forskarna från oss 14 närliggande galaxer rika på vätgas, arrangerade i en tunn, utsträckt linje på cirka 5,5 miljoner ljusår lång och 117 000 ljusår bredd. Denna linjestruktur finns inuti ett mycket större kosmisk filament som är ungefär 50 miljoner ljusår långt och innehåller mer än 280 galaxer.

Anmärkningsvärt nog verkar många av dessa galaxer rotera i samma riktning som filamentet självt.

Detta utmanar nuvarande modeller och antyder att kosmiska strukturer kan påverka galaxers rotation starkt och under längre tid än man tidigare trott.

Forskarna fann även att galaxerna på vardera sidan av filamentets centrum rör sig i motsatta riktningar vilket tyder på att hela strukturen roterar. Med hjälp av datamodellering av filamentets dynamik drog de slutsatser om rotationshastigheten som blev 110 km/s och uppskattade radien av filamentets täta centrala region till cirka cirka 163 000 ljusår.

Medförfattaren Dr Lyla Jung vid University of Oxford beskriver: "Det som gör denna struktur exceptionell är inte bara dess storlek utan också kombinationen av spinnjustering och rotationsrörelse.

Filamentet verkar vara en ung relativt orörd struktur. Dess stora antal gasrika galaxer och låga inre rörelse visar på ett så kallat "dynamiskt kallt" tillstånd och tyder på att det fortfarande befinner sig i ett tidigt utvecklingsstadium.

Eftersom väte är råmaterialet för stjärnbildning samlar eller behåller galaxer som innehåller mycket vätgas aktivt bränsle till att bilda stjärnor. Studier av dessa galaxer kan därför ge en inblick i tidiga eller pågående stadier i detta.

Det internationella teamet använde för studien data från Sydafrikas MeerKAT-radioteleskop, ett av världens mest kraftfulla teleskop, bestående av en uppsättning av 64 sammanlänkade parabolantenner.

Detta snurrande filament upptäcktes genom en djupgående undersökning av himlen kallad MIGHTEE vid MeerKAT teleskopet under ledning av astrofysikprofessorn Matt Jarvis vid University of Oxford. Arbetet kombinerades med optiska observationer från Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) och Sloan Digital Sky Survey (SDSS).

Studien involverade även forskare från University of Cambridge, University of the Western Cape, Rhodes University, South African Radio Astronomy Observatory, University of Hertfordshire, University of Bristol, University of Edinburgh och University of Cape Town.

Studien publicerades nyligen i Monthly Notices ofthe Royal Astronomical Society  och  här beskrivs  värdefulla nya insikter om hur galaxer bildades i det tidiga universum.

Vintergatans kemiska historia

 

Bilden från wikipedia  är en  avbildning av bråte i Gaia-Enceladus-galaxen. Gula pilar representerar positioner och hastigheter för stjärnor som härstammar från dvärggalaxen, data är hämtade från en simulerad sammansmältning med Vintergatan med liknande egenskaper som den man tror har ägt rum för 8-10 miljarder år sedan. Krediter: ESA (konstnärens tolkning och komposition); Koppelman, Villalobos och Helmi (simulering)

Ledtrådar om hur galaxer som vår Vintergata bildas och utvecklas och varför stjärnor uppvisar kemiska mönster  avslöjas i en ny studie (se nedan).

Den nya studien, skedde  under ledning av forskare vid Institute of Cosmos Sciences vid Universitetet i Barcelona (ICCUB) och Centre national de la recherche scientifique (CNRS). I arbetet användes avancerade datorsimuleringar (kallade Auriga-simuleringar) för att återskapa troliga bildandet av galaxer som Vintergatan i ett virtuellt universum. Genom att analysera 30 simulerade galaxer letade teamet efter ledtrådar om hur dess kemiska sekvenser bildas.

Att förstå Vintergatans kemiska historia hjälper forskare att förstå hur vår galax och  liknande galaxer kom till. Det inkluderar vår granngalax Andromeda. Historien ger också ledtrådar om förhållandena i det tidiga universum och rollen för kosmiska gasflöden och galaxsammanslagningar.

"Studien visar att Vintergatans kemiska struktur inte är en universell ritning," beskriver huvudförfattaren Matthew Orkney, forskare vid ICCUB och Institut d'Estudis Espacials de Catalunya (IEEC).

"Galaxer kan följa olika utvecklingsvägar för att nå liknande resultat och den mångfalden är nyckeln till att förstå galaxutveckling."

Studien visar att galaxer som Vintergatan kan utvecklas ur två distinkta kemiska sekvenser med olika mekanismer. I vissa fall uppstår två sekvenser från utbrott av stjärnbildning följt av perioder med liten aktivitet, medan den i andra fall beror på förändringar i gasinflödet från galaxens omgivning.

Tvärtemot tidigare antaganden är kollisionen med en mindre galax känd som Gaia-Sausage-Enceladus (GSE) inte en nödvändig förutsättning för att detta kemiska mönster ska uppstå. Istället visar simuleringarna att metallfattig gas från det cirkumgalaktiska mediet (CGM) spelar en avgörande roll i bildandet av den andra stjärnbildningssekvensen.

Dessutom är formen av dessa kemiska sekvenser nära kopplad till galaxens stjärnbildningshistoria.

När nya teleskop som James Webb Space Telescope (JWST) och kommande  som PLATO och Chronos teleskop som kommer att ge mer detaljerade data om stjärnor och galaxer och då kommer forskare att kunna testa ny data och förfina vår bild av kosmos.

"Studien förutspår att andra galaxer kan uppvisa en mångfald av kemiska sekvenser. Något som kommer  att undersökas i 30-metersteleskopens era där sådana studier i yttre galaxer kommer att bli rutin," beskriver Dr Chervin Laporte från ICCUB-IEEC, CNRS-Observatoire de Paris och Kavli IPMU.

Studiens resultat publicerades nyligen i MonthlyNotices of the Royal Astronomical Society och i denna beskrivs ursprunget till en förbryllande egenskap i Vintergatan, förekomsten av två distinkta grupper av stjärnor med olika kemiska sammansättningar kända som "kemisk bimodalitet".

Närbilder på novor

 

Bild wikipedia Teckning av en blivande nova där den vita dvärgstjärnan drar till sig  massa från den röda jättestjärnan. 

Astronomer har tagit bilder av två stjärnexplosioner så kallade  novor under några dagar efter deras utbrott i en aldrig tidigare skådad detaljrikedom. Genombrottet ger direkt bevis för att dessa explosioner är mer komplexa än man tidigare trott då de innehåller  flera utflöden av material i utkastningsprocessen.

"Bilderna ger oss en närbild av hur material kastas ur stjärnan under explosionen," beskriver Georgia States Gail Schaefer, chef för CHARA Array vid Georgia state university . "Att fånga dessa tillfälliga händelser kräver flexibilitet och anpassning av vårt nattliga schema vid teleskopet när nya händelser är på gång." 

Novor uppstår när en tät stjärnrest så kallad vit dvärg genomgår en okontrollerad kärnreaktion efter att ha dragit till sig material från en följeslagarstjärna. Fram till nyligen kunde astronomer endast indirekt dra slutsatser om de tidiga stadierna av dessa utbrott, eftersom det expanderande materialet framträdde som en enda olöst ljuspunkt i telekopet.

Att avslöja hur utkastningarna skjuts ut och interagerar är avgörande för att förstå hur chockvågor bildas i novor vilka först upptäcktes av NASAs Fermi Large Area Telescope (LAT). Under sina första 15 år upptäckte Fermi-LAT GeV-emission från mer än 20 novor, vilket etablerade dessa explosioner som galaktiska gammastråleutsändare och lyfte fram deras potential som multibudbärarkällor.

Den internationella studien som nu blivit klar är publicerad i tidskriften Nature Astronomy 

 "Bilderna ger oss en närbild av hur material kastas bort från stjärnan under explosionen," beskriver Georgia States Gail Schaefer, chef för CHARA Array. "Att fånga dessa tillfälliga händelser kräver flexibilitet att anpassa vårt nattliga schema när nya möjligheter upptäcks."

Astronomer har upptäckt en av de största roterande strukturerna i universum hittills.

 

Bild https://www.ox.ac.u Bilden illustrerar rotationen av neutralt väte (höger) i galaxer som befinner sig i ett utsträckt filament (mitten), där galaxerna uppvisar en koherent bulkrotationsrörelse som följer det storskaliga kosmiska nätverket (vänster). Källa: Lyla Jung

Ett internationellt team under ledning från University of Oxford har identifierat en av de största roterande strukturerna som någonsin rapporterats i form av en 'rakbladstunn' rad av galaxer inbäddade i en gigantisk snurrande kosmisk tråd, 140 miljoner ljusår bort.

Kosmiska filament är de största kända strukturerna i universum. Det är enorma trådliknande formationer av galaxer och mörk materia som bildar ett kosmiskt mönster. De fungerar även som motorvägar längs vilka materia och rörelse flödar in i galaxer.

 Närliggande filament innehåller många galaxer som snurrar i samma riktning hela strukturer verkar rotera. Något som är idealiska system till att utforska hur galaxer fick det spinn och den gas de har idag. De kan också ge ett sätt att testa teorier om hur kosmisk rotation byggs upp över tiotals miljoner ljusår. I den nya studien fann forskarna 14 närliggande galaxer rika på vätgas, arrangerade i en tunn, utsträckt linje av en längd på cirka 5,5 miljoner ljusår och en bredd av117 000 ljusår. Denna struktur finns inuti en mycket större kosmisk tråd som innehåller över 280 galaxer och som är ungefär 50 miljoner ljusår lång.

 Anmärkningsvärt nog verkar många av dessa galaxer snurra i samma riktning som filamentet självt. Detta utmanar nuvarande modeller och antyder att kosmiska strukturer kan påverka galaxernas rotation starkare och under längre tid än man tidigare trott.

Forskarna fann att galaxerna på vardera sidan av filamentets centrum rör sig i motsatta riktningar vilket tyder på att hela strukturen roterar. Med hjälp av datamodeller av filamentets dynamik drog de slutsatsen  att rotationshastigheten var 110 km/s och uppskattade radien för filamentets centrala region till cirka 163 000 ljusår.

Det internationella forskarteamet använde insamlad data från Sydafrikas MeerKAT-radioteleskop, ett av världens mest kraftfulla radioteleskop, bestående av en uppsättning av 64 sammanlänkade parabolantenner. Det snurrande filamentet upptäcktes genom en djup undersökning av himlen kallad MIGHTEE /  under ledning av astrofysikprofessorn Matt Jarvis (Fysikinstitutionen, University of Oxford). Datan kombinerades med optiska observationer från Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI)   och Sloan Digital Sky Survey (SDSS) till att avslöja en kosmisk filament som uppvisar både koherent galaxspinnjustering och bulkrotation.

Resultaten, av  studien har publicerats i Monthly Notices of the Royal AstronomicalSociety. 

Han fick Change Award priset för forskning om universums tyngsta grundämnen

 

Bild https://www.ox.ac.uk/  Professor Stephen Smartt från Oxfords universitets fysikinstitution

Professor Stephen Smartt vid Oxfords universitets fysikinstitution är medlem i ett internationellt samarbete som har uppmärksammats med det första Into Change Award från Danmarks ministerium för högre utbildning och vetenskap. Priset hedrar framstående europeiska forskargrupper vars arbete ger vetenskapliga genombrott, gynnar samhället och speglar kärnvärden som nyfikenhet, samarbete och öppenhet.

Priset erkänner ENGRAVE-samarbetet (elektromagnetiska motsvarigheter till gravitationella vågkällor vid Very Large Telescope) i att spåra ursprunget till universums tyngsta grundämnen, skapade av supernovaexplosioner. Genom att göra detta har det hjälpt till att avslöja själva byggstenarna i vår existens.

Priset hyllar ENGRAVE som en modell för vetenskaplig excellens och samarbete, särskilt för dess gemensamma europeiska samordning av teleskop och datainsamling, öppen vetenskaplig ansats och aktiva engagemang av unga forskare. Professor Smartt var en av grundarna av ENGRAVE-samarbetet och den första ordföranden för styrelsen. I september 2022 började professor Smartt vid Oxford University som Wetton Professor i astrofysik och är direktör för Hintze Centre for Astrophysical Surveys.

Professor Smartt beskriver: 'Det är fantastiskt att få detta pris. Jag är mycket stolt över att det europeiska samfundet samlades 2018 för att kombinera sina talanger och beslutade att arbeta tillsammans med dessa sällsynta källor istället för att konkurrera om teleskoptid. Det har varit fantastiskt att se de yngre forskarna i teamet arbeta entusiastiskt tillsammans och dela idéer och svara på ny data i realtid. Det finns verklig energi och insikt från teamet varje gång vi svarar på en gravitationsvågsvarning.'

'Det är en ny era av multibudsastronomi, där gravitationsvågor och ljus tillsammans hjälper oss att besvara grundläggande frågor om vårt universum och vilka vi är genom ENGRAVE har vi visat vad vi kan uppnå med europeiskt samarbete.'

Into Change Award har en prissumma på 8 miljoner danska kronor (cirka 1 miljon euro). Priset 2025 möjliggjordes tack vare generösa bidrag från Carlsberg Foundation, Novo Nordisk Foundation och Villum Foundation. Den kommer att presenteras den 15 december 2025 på Köpenhamns operahus.

Ytterligare information finns på ENGRAVE:s webbplats