En stjärna kretsar så nära Vintergatans supermassiva svarta hål att den påverkas

 

Bild https://www.eso.org  Very Large telescope i Chile avbildat rörelsen från stjärnan S301 kring Sagittarius A* (Källa: ESO/GRAVITY collaboration)

Den hittills snabbast stjärna  i hastighet i Vintergatan som kretsar kring det fyra miljoner solmassor tunga svarta hålet i vintergatans centrum runt det svarta hålet Sagittarius A* upptäcktes   nyligen  med Europeiska sydobservatoriets Very Large Telescope Interferometer (ESO:s VLTI i Chile). Den når en hastighet av 25 000 km/s i sin bana runt det svarta hålet. Dess beteckning är S301.

S301 kommer närmare det svarta hålet än någon annan känd stjärna och passerar så nära att den påverkas av det svarta hålets rotation. ”Det speciella är att den kretsar kring Sagittarius A* i en mycket tät omloppsbana med en period av endast 8,7 år och därför kommer så nära det svarta hålet motsvarande endast 12 gånger jordens avstånd till solen. Det är exempellöst.”, beskriver Felix Mang, doktorand vid MPE och författare till studien som publicerades nyligen i Nature. 

Då den kommer som närmst det svarta hålet färdas stjärnan med en hastighet av cirka 25 000 kilometer per sekund 100 000 gånger snabbare än ett kommersiellt flygplan eller drygt 8 % av ljusets hastighet vilket gör den till den snabbaste stjärnan i Vintergatan. S301 kommer också närmare Sagittarius A* än någon annan stjärna som hittills observerats ungefär på samma avstånd från det svarta hålet som Saturnus avstånd från solen. Det gör den till den först kända stjärna som kan användas för att direkt mäta rotationen hos ett svart hål.

Liksom de flesta objekt i vårt universum förutspår astronomerna att Sagittarius A* roterar. Enligt Einsteins allmänna relativitetsteori drar ett roterande svart hål med sig rumtiden och vrider den vilket påverkar omgivande stjärnors banor. Effekten är starkast för objekt som kretsar mycket nära snabbt roterande svarta hål.

"Med hjälp av denna stjärna hoppas vi att inom de närmaste tio åren kunna mäta det svarta hålets rotation", beskriver Mang. MPE-forskaren Stefan Gillessen, som också hade en ledande roll i den nya studien. Han tillägger: ”För första gången skulle vi faktiskt kunna mäta rotationen hos ett massivt svart hål direkt vilket skulle innebära ett viktigt test av Einsteins teori.”

Juan Osorno, astronom vid LIRA Observatoire de Paris–PSL, Frankrike vilken också hade en nyckelroll i studien, tillägger: ”Utan denna stjärna skulle vi behövt mäta andra stjärnors rörelse i flera decennier för att ha en chans att mäta det svarta hålets rotation.”

Att hitta S301 som är två miljarder gånger svagare i ljusstyrka än Betelgeuse (den orangea stjärnan i stjärnbilden Orion) på himlen var ingen enkel uppgift. Forskarna använde VLTI, en anläggning vid ESO:s Paranalobservatorium i Chile, och dess GRAVITY-instrument, som efter en infrastrukturuppgradering nu benämns GRAVITY+. VLTI:s stora kraft ligger i dess förmåga att kombinera ljuset från fyra 8-metersteleskop för att skapa ett "virtuellt" teleskop med 15 gånger högre upplösning än ett enstaka 8-metersteleskop.

"Paranalobservatoriet är det enda i världen där man kan göra den här typen av observationer eftersom inget annat observatorium har fyra 8-metersteleskop som tillsammans kan fungera som en interferometer", beskriver medförfattaren Frank Eisenhauer, chefsforskare för GRAVITY+ och MPE.

Med GRAVITY och GRAVITY+ lyckades forskargruppen få en första glimt av stjärnan våren 2023 och de har sedan dess följt dess rörelse för att kunna bestämma dess omloppsbana. Astronomerna kunde också spåra rörelsen för S301 tillbaka till 2017 och se att den senast närmade sig det svarta hålet i början av 2023. Stjärnans omloppsbana, plus det faktum att stjärnor inte kan bildas så nära ett massivt svart hål indikerar att den ursprungligen ingick i ett dubbelstjärnpar som slets isär av tidvattenkrafterna från Sagittarius A*. I processen blev S301 fångad av det svarta hålets gravitation medan dess följeslagare kastades ut med stor hastighet troligtvis tillräcklig hög för att stjärnan skulle lämna galaxen helt och hållet.

Uppföljande observationer med GRAVITY+ och MICADO-instrumentet på ESO:s kommande Extremely Large Telescope (ELT) kommer att vara avgörande för att kunna följa rörelsen för S301 under det kommande decenniet och under dess nästa närpassage 2031. Att observera minst två kompletta omloppsbanor för S301 gör att dess bana kan beräknas med tillräckligt hög precision för att direkt bestämma rotationen för Sagittarius A* för första gången. "Det skulle vara en dröm som går i uppfyllelse”, påtalar Mang.

Sammanslagningsmysteriet i Vintergatans början löst.

 

Bild https://science.nasa.gov  För ungefär 12 miljarder år sedan kolliderade en dvärggalax känd som LKH med den unga Vintergatan och blev en del av denna. Ovan konstnärs koncept skildrar  kollisionen. NASAs Hubbleteleskop har avslöjat säkra bevis för denna kollision genom att studera klotformade stjärnhopar. Illustration: NASA, ESA, Joseph Olmsted (STScI)

Vintergatan, växte till sin nuvarande storlek delvis genom att slås samman med  mindre galaxer. Nu visar nya data från NASAs Hubble-teleskop definitiva bevis på att en dvärggalax slogs samman med  Vintergatan i de tidigaste faserna av dess utveckling. Upptäckten ökar vår kunskap om galaxens historia 1,8 miljarder år längre tillbaka i tiden än vi tidigare haft kunskap om. Den senaste massiva sammanslagningen i vår galaxs historia ägde rum med en dvärggalax i Skyttens stjärnbild och började för över 6 miljarder år sedan och pågår än idag. När forskarna blickar tillbaka i än mer avlägsen tid upptäckte de att Vintergatan slukade en annan dvärggalax kallad Gaia-Sausage-Enceladus  för 10 miljarder år sedan. Denna uråldriga sammanslagning påverkade i hög grad strukturen på vintergatans skiva. Andra, mindre sammanslagningar skedde mellan de nämnda två.

Men vår galax historia slutar inte där. Både observationer och simuleringar har antytt att en annan stor sammanslagning föregick dessa två även om detaljerna kring händelsen har debatterats kraftigt. Hubbleteleskopet har nu avslöjat definitiva bevis på en tidigare sammanslagning som ägde rum för cirka 11,8 miljarder år sedan bara 2 miljarder år efter Big Bang.

"Vi vet ännu inte hur Vintergatan galaxen där började byggas upp," påtalar Davide Massari, huvudförfattare till Astrophysics and Space Science Observatory of Bologna i Italien. Enorma astronomiska undersökningar och precisionsdata från rymdfarkoster som ESA:s (Europeiska rymdorganisationens) Gaia-uppdrag har varit avgörande för att pussla ihop galaxens historia. Ju längre bak i galaxens historia forskare försöker se  desto svårare blir det att avgöra vad som hänt. När vår galax var ung var den mindre och lika i storlek som galaxerna den krockade med. Det var också mer kaotiskt, och det är möjligt att tecknen på sammanslagningar har suddats ut under tidens gång.

Forskare använde Hubbleteleskopet för att studera några av Vintergatans klotformiga stjärnhopar bestående av enorma, ungefär sfäriska samlingar av tiotusentals till några miljoner stjärnor. Klotformiga stjärnhopar innehåller några av de äldsta stjärnorna i vintergatan och de kan fungera som kosmiska arkeologiska platser som bevarar stjärnor från andra galaxer som Vintergatan har sammanslagits med.

"Tack vare den höga upplösningen och djupet i Hubble-avbildningen kunde vi mäta åldern och metallinnehållet i dessa kluster med en aldrig tidigare skådad precision," beskriver Chiara Zerbinati, medförfattare till studien vid universitetet i Bologna i Italien. "I kombination med mätningar från Gaia gjorde detta det möjligt att särskilja en population av klotformade hopar som skiljer sig från de andra.

Teamet analyserade Hubbles observationer av 39 klotformiga stjärnhopar i de inre av 20000 ljusåren i vår galax avståndmässigt, där bevis på de äldsta sammanslagningarna bör bevarats. De förväntade sig att analysen skulle innehålla klotformiga hopar som bildats inom den unga Vintergatan samt sådana som  Gaia-Sausage-Enceladus-dvärggalaxen som för cirka 10 miljarder år sedan slogs samman med det som skulle bli vintergatan. Med hjälp av Hubble fastställde de att det fanns en tredje population av klotformiga hopar i galaxens inre regioner. Teamet fann att dessa kluster är äldre än de som samlades in vid Gaia-Sausage-Enceladus-sammanslagningen, men yngre än de stjärnor som kom till i Vintergatan oavsett metallinnehåll. Dessa hopar kom därför från en separat och ännu tidigare sammanslagning.

Resultaten publicerades nyligen i en artikel tidskriften Nature Astronomy. 

Men något vi aldrig kan visa är vilken dvärggalax eller stjärnsamling som kan ses som utgångssamlingen till det som skulle bli vintergatan om nu inte det svarta hålet i centrum är det som är vintergatans  början.  

Så har troligen Mars måne Deimos bildats

 

Bild wikipedia En bild av Deimos tagen av Viking 1 sonden som sändes upp 1975.

Deimos är den mindre och yttersta av Mars två månar. Oval form med en djup sänka vid sin sydpol. Till skillnad från sin kraftigt ärrade systermåne Phobos är Deimos täckt av ett löst lager damm ett så kallat regolitlager vilket ger ett slätt och dammigt utseende. Även om många rymdsonder har gett alltmer detaljerade bilder av dess yta under de senaste decennierna är ursprunget till skräplagret (damm och sten) och sänkan vid sydpolen oklart.  För att undersöka hur sänkningen och ytstrukturen i Deimos kan ha bildats använde forskare Berns SPH-kod (Bern Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH)"-koden), utvecklad vid universitetet i Bern under två decennier.

Utformad för att simulera kollisioner mellan asteroider, kometer eller planeter. Med Berns datorkod bryts kolliderande kroppar ner i miljontals partiklar vars beteende vid kollision styrs av interaktionen mellan olika slag av variabler såsom gravitation, densitet och materialstyrka.

Universitetet i Bern är en global ledare inom numerisk modellering av nedslag och metoden användes även till att simulera kollisionen mellan NASAs DART-farkost och asteroiden Dimorphos. 

"Koden körs på ett högpresterande datorkluster här vid universitetet i Bern och är en av de få koderna som kan utföra denna typ av simulering," förklarar studieledaren Sabina Raducan, som bland annat är medordförande i Hera Impact Physics Working Group  för ESAs Hera-uppdrag. I många simuleringar varierade i storlek, hastighet och nedslagsvinkel på ytan liksom Deimos inre struktur. "Vi genomförde ungefär hundra datorsimuleringar där varje simulering tog ungefär en vecka." Forskarna jämförde sedan dessa simuleringar med observationsdata från ESAs rymdsond. Studiens resultat pekar tydligt på scenariot att det var en asteroid som slog ner i en 45-graders vinkel med en diameter på cirka 320 meter som orsakade den observerade Sydpolssänkningen och resulterade i månens ovala form.

Det förklarar även det tunna lager av regolitt som observeras över hela månen. Under kollisionen kastades stora mängder material ut över ytan vilket täckte många av ytformationerna på vissa ställen till ett djup av mer än tvåhundra meter. "Vår simulering visar alltså att en enda kollision var tillräcklig för att forma Deimos nuvarande landskap," förklarar medförfattaren till studien Martin Jutzi från the Division of Space Research and Planetary Sciences (WP) vid universitetet i Bern som även är medordförande i Hera Impact Physics Working Group. "Nedslaget var tillräckligt våldsamt för att omfördela material globalt, men inte så starkt att det det krossade månen."

Studien skrevs av ett internationellt forskarteam under ledning av Dr. Sabina Raducan, i samarbete med bland andra Observatoire de la Côte d'Azur, University of Arizona och University of Tokyo. Raducan var forskare vid avdelningen för rymdforskning och planetvetenskap (WP) vid Fysikinstitutet vid universitetet i Bern fram till oktober 2025 och är nu programchef för science vid International Space Science Institute samt senior fellow vid Vrije Universiteit Brussel. Med hjälp av högupplösta datorsimuleringar från "Bern Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH)"-koden kunde forskarna visa att den karakteristiska sänkan nära Deimos sydpol troligen bildades av en enda, icke-destruktiv asteroidnedslag. Studien är den första vetenskapliga publikationen som använder data från förbiflygningen av Deimos av ESA:s rymdsond Hera, som för närvarande är på väg till den avlägsna asteroidmånen Dimorphos. Studien publicerades i NatureAstronomy.  

Säkert helt riktiga resultat och slutsatser av månens bildande anser jag.

NASA-ingenjörer lyckades förlänga Voyager 2:s uppdrag

 

Bild NASAs rymdfarkost Voyager 2 som avbildas i denna konstnärs koncept, har tillräckligt med kraft för att fortsätta driva tre vetenskapliga instrument i interstellär rymd längre än väntat tack vare skicklig ingenjörskonst av teamet på NASA.  NASA/JPL-Caltech

Ingenjörer vid NASAs Jet Propulsion Laboratory har framgångsrikt frigjort kraft på Voyager 2 vilket förlänger hur länge rymdfarkosten kan fortsätta ta emot och sända information.

Smeknamnet "Big Bang" innebar insatsen och innebar att samtidigt stänga av vissa strömförsörjningsenheter och ersätta dem med lågströmsalternativ samtidigt som farkosten förblir tillräckligt varm för att fungera.

Voyagers 1-2 får sin kraft från radioisotop-termoelektriska generatorer innebärande apparater som omvandlar värme då plutonium omvandlas till elektricitet. På grund av att plutoniumförsörjningen ständigt minskar förlorar farkosterna cirka 4 watt effekt per år. Efter nästan ett halvt sekel sedan uppskjutningen har farkosternas effektmarginaler blivit mycket små vilket kräver att teamet lyckas hitta sätt att spara energi genom att stänga av icke-nödvändiga enheter och system.

Sedan 2024 har den minskande strömförsörjningen inneburit att de tvingats stänga av två vetenskapliga instrument på varje Voyager-farkost (varje farkost har 10 instrument flertalet tidigare  av de som endast användes för uppdragets planetmöten i vårt solsystem). Utan BigBang aktiviteten skulle man tvingats  stänga av något annat instrument på Voyager 2 innan slutet av 2026. Besparingarna bör ge kraft för att hålla dess tre instrument igång minst ett extra år.

Teamet planerar att genomföra samma byte på Voyager 1 som är längre bort från jorden än Voyager 2 och att slutföra detta under de kommande månaderna.

Voyager 2 sköts upp av NASA den 20 augusti 1977 några dagar efter Voyager 1. De befinner sig nu i den interstellära rymden (stjärnrymden) utanför solsystemets heliosfär på ett avstånd av ungefär 21 miljarder kilometer från jorden. Det är spännande att följa både Voyager 2 och Voyager 1 vem vet vad de upptäcker långt därute. Det kan göras i realtid genom att följa denna länk. 

Sprider sig högenergipartiklar i jordens strålningsbälten slumpmässigt eller inte.

 

Bild wikipedia Jordens inre och yttre strålningsbälten (van Allenbältena).

Medförfattaren till en studie om fenomenet Dr Oliver Allanson vid University of Birmingham beskriver "I över 60 år har forskare tolkat observationer i strålningsbältet som bevis på att partiklar sprider sig genom rymden på ett slumpmässigt och diffust vis. Nya fynd utmanar dessa antaganden om hur strålningsbälten fungerar vilket tyder på att vi kanske måste ompröva hur vi tolkar och förutsäger farliga rymdmiljöer runt jorden och andra planeter därute.

"Strålningsbälten innehåller högenergirika partiklar som kan skada satelliter, störa kommunikationen och påverka rymduppdrag. Vår studie antyder stora konsekvenser för hur forskare tolkar rymdfarkostdata och bygger modeller för partikelacceleration och transporter. Dessa bör efter  decennier nu omtolkas."

När en rymdfarkost färdas genom strålningsbältena tar den prov på partiklar som rör sig runt Jorden  i något olika hastigheter. På grund av dessa hastighetsskillnader liknar välorganiserade partikelstrukturer mycket vad som skulle förväntas om partiklar slumpmässigt sprids av vågor.

Huvudförfattaren till studien (se nedan) Dr Adnane Osmane från Helsingfors universitet beskriver: "Våra resultat visar att vissa observationer också kan förklaras av en fundamentalt annorlunda process. Huvudbudskapet är inte att diffusion inte sker, utan att observationer ensamma inte alltid kan skilja mellan diffus och icke-diffus transport.

"Detta har viktiga konsekvenser för hur vi tolkar rymdfarkosters insamlade data och utvecklar modeller av farliga rymdmiljöer runt jorden och andra planeter. Om olika fysiska processer kan se likadana ut i observationerna måste vi vara försiktiga med hur vi drar slutsatser om den underliggande fysiken."

Högenergipartiklarna i jordens strålningsbälte kan verka sprida ut sig slumpmässigt även när de rör sig på ett förutsägbart sätt. Detta beror på att rymdfarkostobservationer naturligt suddar ut den finskaliga strukturen hos partikelpopulationen (genom ex själva farkostens rörelser eller betraktningsriktning), visas i en ny studie.

Genom att publicera sina resultat i Physical Review Research visar forskarteamet från International Space Science Institute (ISSI) under ledning av University of Birmingham och Tjeckiska vetenskapsakademin att partiklar som rör sig på ett 'förutsägbart' sätt kan skapa mönster som liknar slumpmässiga rörelser eller 'diffusion' när de observeras av en rymdfarkost.

Ja vid mätningar av fenomen som detta bör man alltid ta hänsyn tull vem som mäter och var det mäter och riktningen och rörelsen av mätutrustning i detta fall rörliga farkosters mätningar.

CismoCub ska lyssna från månens baksida.

 

Bild https://www.cam.ac.uk  Konstnärs intryck av Cosmo Cube. Källa: Surrey Space Technology Lts

Ett internationellt forskarteam under ledning från University of Cambridge kommer att använda månens mörka sida som en 'sköld' så allt radiobrus från jorden stoppas till  satelliten  CosmoCube  då dennas uppdrag blir att lyssna efter en svag a signaler från det allra tidiga universum.

Den radiosignal det lyssnas efter är  21-centimeterslinjen, en signal som sänds ut av väteatomer under perioden mellan efterglöden från Big Bang den kosmisk gryning då kärnfusion lyste upp de första stjärnorna. Ingen har direkt observerat denna era tidigare.

Att upptäcka signalen från mer än 13,5 miljarder år tillbaka är extremt svårt med jordbaserade teleskop, då jordens jonosfär blockerar rätt frekvenser, och störningar från FM-radio, satelliter och telekommunikation dränker den.

Månen utgör  en naturlig sköld. När CosmoCube kretsar runt månens bortre sida kommer den att vara skyddad från alltbrus från jorden under ungefär 40 minuter per tvåtimmarsbana. Under ett förväntat tvåårigt uppdrag kommer farkosten att samla in 1000 timmar data om en av universums sista outforskade perioder vilket hjälper oss att förstå hur universum gick från mörkt och nästan tomt till den komplexitet vi ser idag.

Uppdraget har fått finansiering från den brittiska rymdmyndigheten, och forskarna hoppas att CosmoCube kan skjutas upp inom de närmaste fem åren. Detaljer om projektet har publicerats i tidskriften Nature Astronomy under titeln  Eloy de lera Acedo et al. The CosmoCube lunar mission for probing the dark ages and cosmic dawn via 21-cm cosmology.  

Det blir störningsfritt sökande till stor del, från jordens radiobrus.

En upphittad meteorit från Mars ger ledtrådar till Mars förflutna

 

Bild https://www.eurekalert.org  Konstnärs skildring av jättelikt nedslag som inträffade på Mars för 4,5 miljarder år sedan. Nedslag  som dessa frigör bitar av nedlaget från planeten och kastar ut dem i rymden vilka kan hamna på jorden. Forskare vid Boston College har fastställt att en meteorit som upptäcktes i Algeriet 2019 härstammar från Mars och är 1,27 miljarder år gammal.

Stenar från Mars måste slås bort från planetens yta genom  någon form av nedslag vilket har begränsat antalet prover som forskare har tillgång till för studier. Men   cirka 400 meteoriter är hittade på jorden som är fragment från nedslag på Mars. Prover från den vanligaste gruppen av magmatiska marsbergarter kallade shergottymeteoriter som tidigare hittats har nästan alla varit under 600 miljoner år gamla. 

Mellan den tidpunkten och de näst äldsta karaktäriserade shergottymeteoriterna går tillbaka 2,4 miljarder år däremellan finns ett ungefär 1,8 miljarder år långt glapp i förståelsen av Mars geologi och historia, en period då forskarna inte haft några shergottymeteoriter för att berika information om geologisk aktivitet på Mars, beskriver rapportens medförfattare vid Boston College Professor of Earth and Environmental Sciences Ethan Baxter.

Teamet har nu studerat en marsmeteorit kallad Northwest Africa (NWA) 13441 som upptäcktes i Algeriet 2019. Baxters team vid BC fick ett litet prov av denna från en kollega vid Appalachian State University som rengjordes och krossades, samt en tunn bit  NWA 13441 monterad på en glasskiva.

Provet hade ännu inte karaktäriserats. I samarbete med kollegor från Scripps Institution of Oceanography och Storbritanniens The Open University satte Baxters team igång för att bekräfta det misstänkta marsianska ursprunget fastställa dess kristallisationsålder och analysera dess kemiska sammansättning jämfört med andra marsmeteoriter.

Centralt i studien var analysen av neodym, ett naturligt förekommande men sällsynt grundämne som består av sju isotoper. Neodym-isotopsammansättningen i provet stämmer överens med värdet för det ursprungliga i solsystemet, till skillnad från alla andra shergottymeteoriters, rapporterade teamet. 

"Marsmeteoriter av denna typ är antingen yngre än 600 miljoner år gamla, eller ungefär 2,4 miljarder år gamla," beskriver medförfattaren Dylan M. Seal, doktorand i BC. "Vi daterade detta prov till att vara 1,273 miljarder år gammalt, vilket fyller ett ungefär 2 miljarder år långt gap där vi inte hade några shergottyprover för att ge information om magmatisk och vulkanisk aktivitet på Mars under den persioden." Mars bildades mycket snabbt, noterar Seal, mindre än cirka 5 miljoner år efter solsystemets tillkomst. På Mars finns inte plattektonik som på jorden vilket gör att dessa tidigt bildade sammansättningar är orörda.

Förutom dess ålder på 1,27 miljarder år var meteoritens kondritiska initialisotopsammansättning lika överraskande vilket ger viktiga nya gränser för de processer som skedde i  solsystemet tidigaste tid  då Mars bildades, rapporterade Baxter och Seal tillsammans med medförfattarna Melody Z. Chen  grundutbildningsforskare och tidigare postdoktoral forskare och nuvarande Lunar and Planetary Institute-forskaren Robert W. Nicklas.

Baxter beskriver att hans laboratorium vid Boston College fortsätter att studera det viktiga meteoritprovet tillsammans med grundutbildningsstudenter och externa samarbetspartners.

"Vårt mål är att analysera ytterligare isotopsystem som hjälper oss att bättre förstå hur detta unika prov relaterar till andra marsianska meteoriter på Mars tidigaste tid," beskriver Baxter.

Studien kan läsas i Geochimica et Cosmochimica Acta med titeln Implications for martian mantle reservoirs from petrogenesis of the 1.27 Ga olivine-phyric shergottite Northwest Africa 13441

Fortfarande finns mycket kvar att lära och förstå av vad Mars är i dag och dess historia för att inte tala om vad Mars kanske kan betyda för mänskligheten en i framtiden.