NASAs Webb upptäckte en tredje planet i solsystemet Beta Pictoris

 

Bild: NASA, ESA, CSA, STScI; Naturvetenskap: Aidan Gibbs (UC San Diego), Jean-Baptiste Ruffio (UC San Diego); Bildbehandling: Alyssa Pagan (STScI)

 Det är den tredje planeten hittats omkring stjärnan Beta Pictoris som finns 63 ljusår bort i stjärnbilden Målaren och som är den ljusstarkaste stjärnan där. Beta Pictoris d är dess beteckning på denna upptäckta exoplaneten. Den syns i rekonstruerade bilder från NASAs James Webb Space Telescopes NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph).

Astronomer som använder NASAs James Webb Space Telescope har upptäckt en jätteplanet utanför vårt solsystem gömd inom ett av de mest intensivt studerade planetsystemen i vår Vintergata.

Den unga, närliggande stjärnan Beta Pictoris var redan känd för att hysa två jätteplaneter: Beta Pictoris b, en av de första exoplaneterna som någonsin avbildats direkt, och Beta Pictoris c. Den nyligen identifierade Beta Pictoris d gör detta solsystem till det andra planetsystem som är känt för att innehålla minst tre avbildade planeter. Till skillnad från Beta Pictoris b och c upptäcktes dock Beta Pictoris d inte genom att identifiera en ljuspunkt utan genom att upptäcka atmosfärens unika kemiska fingeravtryck, en teknik som nu kan förändra sökandet efter världar runt andra stjärnor.

Teamet uppskattar att Beta Pictoris d sannolikt är minst två gånger mer massiv än Jupiter vilket dock gör den till den minsta av de tre kända jätteplaneterna i Beta Pictoris system. Modellering tyder på att den sannolikt kretsar runt sin stjärna på ett avstånd av cirka 30 astronomiska enheter vilket är  jämförbart med det område som Neptunus kretsar runt vår sol. Det är den längsta  banan av de tre kända planeterna runt Beta Pictoris.

"Denna upptäckt lägger till ytterligare en del till ett redan fascinerande planetsystem, Beta Pictoris har länge tjänat som ett laboratorium för att förstå hur planetsystem bildas och utvecklas och nu har vi ännu en annan planet där som hjälper oss att berätta den historien." beskriver Aidan Gibbs postdoktoral forskare vid University of California, San Diego och huvudförfattare till en ny studie som publicerades nyligen i Astrophysical Journal Letters 

Två gigantiska jätteplaneter med en densitet mindre än sockervadd.

 

Bild Jämförelse av exoplaneterna i TOI-791-systemet med planeter i vårt solsystem. Bildkredit: NASA/Daniel Rutter. Bildkredit: NASA/Daniel Rutter.

Gasplaneterna TOI-791 b och TOI-791 c identifierades  som eventuella planeter 2019 respektive 2023 av volontärer som deltog i Planet Hunters TESS medborgarforskningsprojekt. I detta projekt söks i data från NASAs Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) efter möjliga exoplaneter. Forskarna mätte sedan planeternas densitet genom att kombinera observationer av deras storlek och massa med teleskop runt om i världen.

När en planet passerar framför sin sol dämpas stjärnans ljus något. Storleken av ljusets minskning avslöjar planetens storlek. I detta solsystem (TOI-791 ) upptäckte forskarna också subtila variationer i tidpunkten för passagerna orsakade av att de två planeterna genom gravitation dras mot varandra när de kretsar runt sin sol. Genom att analysera dessa tidsförskjutningar kunde teamet uppskatta planeternas massor och beräkna deras som det visade sig låga densitet.

Upptäckten byggde på åtta års observationer, inklusive  ASSTEPS (Antarctic Search for Transiting ExoPlanets)-teleskopet vid Concordia Station i Antarktis. Detta teleskop är gemensamt drivet av forskare från Université Côte d'Azur/Observatoire de la Côte d'Azur och internationella samarbetspartners. Den antarktiska vintern gav en unik fördel genom att månader av oavbrutet mörker gjorde det möjligt för astronomer att fånga planeternas exceptionellt långa passager vilka var och en varande mer än 11 timmar i en enda obruten observation. Detta är de längsta kontinuerliga planettransiterna som någonsin observerats i sin helhet från markteleskop.

Astronomer debatterar fortfarande hur superpuffplaneter bildas. En ledande teori är att de har enorma väte- och heliumrika atmosfärer som utgör en betydande del av deras totala massa. Dessa gigantiska gasformiga inkapslingar kan ha insamlats när planeterna bildades långt från sin sol i kalla delar av protoplanetarskivan (En protoplanet är skiva är en roterande cirkumstellär skiva med tät gas som omger en mycket ung stjärna.) där gas kunde kylas och snabbt samlas runt en fast kärna. 

Forskarna avser att genomföra uppföljande undersökningar för att förstå mer om hur dessa planeter bildades och för att utesluta några av de ledande superpuff-förklaringarna. Professor Tristan Guillot (Université Côte d'Azur), huvudansvarig forskare för ASTEP och medförfattare till studien, beskriver 'Dessa multiplanetära system som komplexa med gravitationsinteraktioner mellan planeterna som utvecklats under långa perioder, tiotals år eller mer. 

Denna upptäckt understryker vikten av fortsatt internationellt samarbete inom astronomi. Att samla observationer från Antarktis, rymdteleskop och observatorier över flera kontinenter var avgörande för att avslöja den sanna naturen hos dessa extraordinära planeter.'

Studien ‘ASTEP confirmation of a pair of long-period Jupiter-sized planets with extremely low densities transiting TOI-79’ har publicerats i Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Finns att läsa här.

Asteroiden Eulalias moderkropp kan ha resulterat i ett massbombardemang av jorden och månen.

 

Bild wikipedia En modell av Eulalia utifrån dess ljuskurva.

I en ny studie vid Southwest Research Institute föreslås en koppling mellan en specifik kollision i huvudasteroidbältet och ett bombardemang av hela solsystemet som kan ha fått mätbara biologiska och geologiska konsekvenser för jorden. Forskningen tyder på att den katastrofala uppdelningen av asteroiden Eulalias originalstorlek vid kollisionen med en annan okänd asteroid kan kopplas till en nedslagsskur som drabbade de terrestra planeterna för cirka 800 miljoner år sedan.

"Den roll som effekter har spelat i att forma livets ursprung och utveckling i vårt solsystem är dåligt förstådd," beskriver Dr. William Bottke, executive director in SwRI’s  Solar System Science and Exploration Division in Boulder, Colorado. Bottke leder också Center for Lunar Origin and Evolution (CLOE), SwRI:s team vid NASAs Solar System Exploration Research Virtual Institute och är huvudförfattare till en artikel som beskriver denna studie (se nedan). "Månens kraftigt kraterfyllda yta påminner om de stora nedslagen i jordens förflutna, men hittills har endast Chicxulub-nedslaget  för 66 miljoner år sedan varit starkt kopplat till en specifik effekt på livet på jorden nämligen dinosauriernas massutrotning."

Att hitta geologiska bevis för nedslag äldre än 650 miljoner år tillbaka på jorden är utmanande på grund av den ständiga förändringen av jordens yta. Jordens landskap förändras ständigt när  krafter som vulkaner och plattektonik bygger upp och river ner ytan och destruktiva krafter som väder nöter ner den. Ett forskare har sökt efter ledtrådar om jordens förflutna för att studera asteroidregnshändelser.

"Dessa sällsynta händelser, utlösta av stora,kollisioner i huvudasteroidbältet, bombarderar alla världar i det inre solsystemet," beskriver Bottke. "Så bevis bevarade på månens mer syerila yta kan användas för att dra slutsatser om vad som hände på jorden och Mars i forntiden."

Forskare har föreslagit att en betydande ökning av stora månnedslag inträffade för cirka 800 miljoner år sedan, baserat på åldern på stora månkratrar och åldersfördelningen av slagglasmaterial som hittades under Apollo-uppdragen. Den största utmaningen har varit att identifiera och testa en trovärdig källa till detta

Forskningsresultatet visar att Eulalia-uppdelningen rimligen kan förklara de observerade månkratrarna som bildades för cirka 800 miljoner år sedan och kan ha haft omfattande konsekvenser över hela det inre av solsystemet. Studier visar att för varje stort nedslag som inträffade på månen, inträffade ungefär tjugo lika stora eller större nedslag på jorden.

"Eftersom toppen av dessa nedslag sammanfaller med en period av omfattande avkylning och stora förändringar i vår biosfär är det frestande att föreslå att det förstnämnda följde på det senare," beskriver Bottke. "På Mars skulle dessa nedslag ha utlöst betydande episoder av seismiska skakningar och kan kopplas i tid till en ökning av vulkanisk aktivitet. Tillsammans visar detta hur vissa katastrofala kollisioner i asteroidbältet kan ha fått långtgående konsekvenser för de terrestra planeternas historia."

Kan denna händelse ligga bakom att eventuellt liv och floder av vatten försvann på Mars efter detta? Min fundering.

För att läsa artikeln i Planetary Science Journal med titeln "An 800-Million-Year-Old Impact Shower on the Terrestrial Planets from the Breakup of the Eulalia Parent Body"

Solen innehåller mer silver än vi trodde.

 

Bild https://www.uu.se/en  I de optiska våglängderna (de våra ögon ser) undersöktes djupare lager av solens atmosfär och den  analys som blev resultatet och kan läsas nedan  baserat på dessa lager. Källa: NASA/GSFC/Solar Dynamics Observatory

Silver bildades ursprungligen i rymden genom kosmiska händelser som supernovor (stjärnexplosioner) och krockar mellan neutronstjärnor.

Forskare vid Uppsala universitet har beräknat att solen innehåller 55 procent mer silver än vad man tidigare uppskattat. Resultaten baseras på en mer realistisk modell av solens atmosfär och löser ett långvarigt problem med saknat silver i solsystemet.

Liksom de flesta stjärnor består solen nästan helt av väte och helium och endast 1,5 procent av dess massa består av tyngre grundämnen som ex kol, järn eller silver. Men dessa ämnen är viktiga. De fungerar som ett fossilt register över kosmos.

"Den nya kunskapen om solens sammansättning är viktig för förståelsen av andra stjärnor, planeter och kosmiskt material eftersom solen är en av astronomins viktigaste referenspunkter," beskriver Sema Caliskan, som utförde arbetet under sina doktorandstudier vid institutionen för fysik och astronomi vid Uppsala universitet. Med vår nya modell kunde vi tolka spektrallinjerna av solen för att bestämma solens silvermängd mer exakt," beskriver Sema Caliskan, som började sina doktorandstudier med att studera atomers struktur och senare använde sin expertis på detta inom stjärnastrofysik.

Det nya silvervärdet löser det långvariga problemet med att silver saknas i solsystemet. Hittills har silvermängden som uppmätts i solen varit betydligt lägre än den som hittats i kemiskt primitiva meteoriter vilka bildades samtidigt från samma moln av gas och damm som solen för 4,6 miljarder år sedan. Det nya silvervärdet i solen stämmer nu mycket bättre överens med dessa meteoriter.

De nya resultaten förbättrar också vår förståelse av hur silver och andra grundämnen produceras i stjärnor och stjärnexplosioner (supernovor) och senare införlivas i nya generationer av stjärnor och planeter. Samma studiemetod kommer nu att tillämpas på andra stjärnor.

"Genom att studera ljuset från stjärnor av olika typer och åldrar hoppas vi förstå var silver bildas i universum och hur det har spridits över Vintergatan över tid," beskriver Sema Caliskan.

Beräkningarna utfördes med den svenska superdatorn Tetralith vid Nationella superdatorcentret vid Linköpings universitet. Liknande metoder har tillämpats på andra grundämnen. Men detta är första gången metoden använts för att analysera silver i solen.

En artikel som beskriver  studien av: S. Caliskan, A. M. Amarsi, P. Jönsson, N. Grevesse och B. K. Sahoo; Ag I model atom and the 3D non-LTE solar silver abundance; A&A, 711 (2026) A155; kan läsas här  i skriften Astronomy Astrophysics.

Snart kan 50 000 spegelbärande satelliter finnas i omloppsbana runt jorden.

 

Bild https://www.reflectorbital.com/

Planen är att förvandla natt till dag. Nyligen godkände amerikanska tjänstemän ett projekt som innebär att skjuta upp en gigantisk spegel i rymden med syftet att den ska reflektera solljus till skuggade delar av jorden. Start-up-företaget bakom uppdraget siktar på att placera 50 000 speglar i omloppsbana till 2035, vilket möjliggör "fullt dagsljus" på utvalda platser.

Start-upföretaget, Reflect Orbital i Hawthorne, Kalifornien, beskriver att de avser att göra "ren, riklig energi tillgänglig på begäran". Företaget beskriver att dess fickor av tillverkad "dagtid" kan öka jordbruksproduktiviteten, hjälpa till vid naturkatastrofer och göra det möjligt för solpaneler att producera elektricitet på natten. Men många astronomer oroar sig för att strålar från de omloppsspegelliknande speglarna kommer att störa känslig teleskoputrustning och öka ljusföroreningen. " 50 000 satelliter av detta slag skulle  troligen innebära slutet för markbaserad astronomi, åtminstone optisk astronomi," beskriver Roohi Dalal, deputy director of public policy at the American Astronomical Society in Washington DC.

En talesperson för företaget säger att detta påstående "visar på en brist på förståelse för vår teknik" och att Reflect Orbital har skyddsräcken på plats för att säkerställa att deras teknik inte stör astronomernas arbete. Företaget har fört diskussioner med forskare och kommer att fortsätta göra det, påtalar talespersonen. "Feedback från astronomisamhället har redan väsentligt påverkat utformningen av våra rymdfarkoster och operativa planer."

Efter att ha fått godkännande från US Federal Communications Commission den 9 juli 2026 planerar Reflect Orbital att skjuta upp sin första satellit, Eärendil-1 senare i år, i en omloppsbana 625 kilometer ovanför jordens yta. Därifrån kommer det kylskåpsstora rymdskeppet att fälla ut en spegel som är lika stor som en tennisbana, men 28 gånger tunnare än ett människohår. Spegeln kommer att vinklas för att rikta solljus till flera testplatser och Reflect Orbital-teamet kommer att utvärdera utplacerings- och pekningsmekanismerna. Den första spegeln kommer att belysa ett område på ungefär 24 kvadratkilometer på jordens yta. Men kan släckas på begäran.

"Den här första satelliten kommer att bli ett test och vi kommer att få en chans att visa hur vi kan skapa gott i världen utan att kasta ljus där folk inte vill ha det," beskriver Reflect Orbitals medgrundare och vd Ben Nowack. Hans team har skapat hundratals prototypspeglar beskriver han. Företaget planerar att skjuta upp fler testuppdrag och ber oberoende forskare att studera effekterna av dess enheter.

En svarta hålteori i laboratorimiljö.

 

Bild https://asrc.gc.cuny.edu Konstnärlig avbildning av Penrose-superstrålning som innebär att elektromagnetiska vågor med utvalda rotationsmönster förstärks när de interagerar med ett system som verkar rotera i ljushastighet. (Kredit: Dalila Pasotti och Hadiseh Nasari).

Sir Roger Penrose föreställde sig för mer än femtio år sedan ett scenario där energi kunde utvinnas från ett svart hål som snurrar i extrem hastighet. Han föreslog att en partikel som går in i sin ergosfär innebärande ett område utanför händelsehorisonten (Händelsehorisonten är den såkallade ytan kring ett svart hål, som utgör gränsen mellan hålets innandöme och omvärlden. Händelsehorisonten markerar gränslinjen för platsen där eftersom ingenting, vare sig ljus eller materia, som befinner sig innanför händelsehorisonten kan undkomma utan snart dras det som finns där in i det svarta hålet.) på ett roterande svart hål, där rymdtiden dras med i rotationen och energi teoretiskt kan utvinnas. En del kunde falla in i det svarta hålet medan den andra delen undkom och bar på mer energi än den ursprungliga partikeln. 

Med utgångspunkt i denna teori förutspådde fysikern Yakov Zel'dovich senare att en våg som interagerar med ett tillräckligt snabbt, roterande objekt kan utvinna energi från det och denna kan förstärkas.

Inspirerade av denna teoretiska konstruktion har forskare vid Advanced Science Research Center at the CUNY Graduate Center 85 St. Nicholas Terrace, New York, (CUNY ASRC) publicerat en artikel i Nature som visar ett nytt tillvägagångssätt för vågförstärkning genom interaktion med roterande kroppar (har ej hittat denna artikel).

 Istället för att mekaniskt rotera materia konstruerade teamet en radiofrekvensenhet med egenskaper modulerade i rum och tid för att efterlikna spinn. Enheten skapar en syntetisk form av ultrasnabb rotation som möjliggör tillgång till rotationshastighet långt bortom vad som kan uppnås mekaniskt vilket gör det möjligt för forskare att övervinna begränsningar som länge har hindrat experimentella studier av ultrasnabb rotationsdynamik.

"Vår metod underlättar en ny metod för våg–materia-interaktion där vågor med utvalda rotationsegenskaper utvinner energi från syntetisk tidskonstruerad rotation, vilket ger en form av bredbandsselektiv förstärkning," beskriver huvudforskaren Andrea Alù, Distinguished Professor och Einstein-professor i fysik vid CUNY Graduate Center samt grundande direktör för CUNY ASRC:s Photonics Initiative.

"Detta framgångsrika experiment flyttar idéer om extrem rotationsdynamik från teori till praktik och skapar en mångsidig experimentell plattform för att utforska ett brett spektrum av fenomen i skärningspunkten mellan astrofysik, vågfysik och kvantvetenskap," beskriver huvudförfattaren Hadiseh Nasari, postdoktoral forskare vid CUNY ASRC:s Photonics Initiative. "Arbetet har betydelse för framsteg inom grundforskning samt inom kommunikation, optik och fotonik."

I kärnan av teamets arbete fanns en grundläggande fråga: Kan elektromagnetiska vågor som skickas till en kvarvarande enhet fortfarande bete sig som om de interagerade med ett objekt som roterar i ultrahöga hastigheter och utvinna energi från denna form av syntetisk rörelse?

För att besvara frågan byggde forskarna ett ringformat nätverk av elektroniska resonatorer (en enhet, ett objekt eller ett system som svänger (oscillerar) med en naturligt högre amplitud vid vissa specifika frekvenser, så kallade resonansfrekvenser) vars egenskaper snabbt modulerades i en noggrant tajmad sekvens vilket skapade ett färdmönster runt ringen. Även om enheten i sig inte rörde sig gjorde färdmönstret att de elektromagnetiska vågorna uppfattade systemet som roterande i ultrahög hastighet.

"Vågor med lämpliga rotationsegenskaper extraherade energi från systemet och blev förstärkta, vilket återgav den essentiella fysiken i Penrose–Zel'dovich-processen," beskriver medförfattaren Hady Moussa, tidigare doktorand vid CUNY ASRC Photonics Initiative. "Vår metod bygger på konstruerade metamaterial som är designade för att kontrollera hur vågor fortplantar sig.

Syntetisk rotations förmåga att simulera rörelser bortom ljusets hastighet ger forskare ett kraftfullt sätt att studera extrema tillstånd i en kontrollerad laboratoriemiljö. Teamets prestation öppnar en ny experimentell lekplats för att undersöka fysik som annars skulle vara otillgänglig och ger anmärkningsvärda möjligheter för trådlös kommunikation samt klassiska och kvantoptikapplikationer.

Framöver måste resultaten anpassas i praktisk teknik, och samma koncept kan utvidgas till fotoniska och kvantplattformar, vilket möjliggör nya sätt att manipulera ljus, bearbeta information och undersöka vågfenomen inspirerade av några av universums mest extrema miljöer.

Forskningen stöddes av USA:s försvarsdepartement, USA:s National Science Foundation och Simons Foundation.

Advanced Science Research Center vid CUNY Graduate Center lyfter vetenskaplig forskning och utbildning vid CUNY och bortom genom initiativ inom miljövetenskap, nanovetenskap, neurovetenskap, fotonik och strukturell biologi. Centret främjar samarbete mellan etablerade forskare, tidiga forskare och studenter som arbetar över discipliner för att hantera komplexa vetenskapliga frågor och samhällsutmaningar.

I stora planeters ultravioletta sken i atmosfären kan mörk materia anas.

 

Bild wikipedia Storleksjämförelse mellan jorden och Jupiter.

Ett forskarteam under ledning av Carlos Blanco vid Princeton University undersökte om de enorma gravitationsbrunnarna på de yttre planeterna kunde fånga mörka materiepartiklar som driver omkring i Vintergatan. När dessa partiklar väl är instängda kan de annihilera (sker då en subatomär partikel kolliderar med sin antipartikel och förintas och den totala energin då frigörs då den massekvivalenta energin plus partiklarnas rörelseenergi omvandlas direkt till elektromagnetisk strålning frigörs energi som exciterar vätemolekyler i den omgivande atmosfären och då ger ett svagt sken i ultraviolett område).

Den föreslagna mekanismen skiljer sig från tidigare arbete av Blanco och Rebecca Leane vid SLAC National Accelerator Laboratory, som fokuserade på infraröda signaturer kopplade till den jonhärledda molekylen H₃⁺. Ultraviolett luftglöd, däremot är  en planetomfattande markör som kan sökas efter hos alla gasjättars atmosfär. När mörkmaterieannihilation ger energirika elektroner kan dessa partiklar tillföra molekylärt väte, vilket får processen att avge ultravioletta fotoner. Forskarna började med att avgöra om eventuell överskottsljusstyrka utöver det naturligt förekommande skenet kunde bero på sådana partikelinteraktioner. För att isolera denna potentiella signal vände sig teamet till arkivdata från Voyager 1, Voyager 2 och New Horizons förbiflygningar av Jupiter, Saturnus, Uranus och Neptunus.

Genom att jämföra teoretiska emissionsmodeller med de observerade ultravioletta spektrainsamlandet härledde de övre gränser för styrkan i mörk-materia–interaktioner vilket fastställde några av de strängaste begränsningarna för denna detektionsstrategi. Underjordiska detektorer på jorden är designade för att fånga sällsynta partikelkollisioner. Men vissa mörkmateriakandidater förlorar för mycket energi genom att färdas genom berg för att nå  instrumenten. I kontrast skapar de enorma vätehöljena och djupa gravitationspotentialerna hos gasjättar en distinkt miljö där dessa partiklar kan samlas och visa sig. Jupiters massiva och heta atmosfär kan fånga ett annat spektrum av partiklar än de kallare, mindre massiva isjättarna Uranus och Neptunus, vilket gör det möjligt för forskare att testa ett bredare spektrum av teoretiska scenarier.

Studien belyser också osäkerheter kring hur länge fångade partiklar förblir bundna inom en planet och hur intern temperatur påverkar den slutliga ultravioletta utströmningen. Även om ingen definitiv mörk materiesignatur har framkommit ännu från ultravioletta mätningar visar de nyetablerade gränserna att planetatmosfärer kan komplettera jordiska experiment i den globala strävan att nysta upp kosmos osynliga uppbyggnad.

En artikel om studien kan läsas här i PhysicalReview Letters