Nu har ett av saknade svarta hål i den klotformade stjärnhopen Omega Centauri hittats

 

Bild wikipedia Den klorformiga stjärnhopen Omega Centauri som finns 15800 ljusår bort. Foto: ESO.

Den massiva klotformade stjärnhopen Omega Centauri har förbryllat astronomer i årtionden. Den borde vara fylld med svarta hål som lämnats kvar av exploderade stjärnor (supernovor), men sökandet efter dem har tills nu varit resultatlösa. Men nu har astronomer, som använt arkivdata från NASAs Hubble-rymdteleskop och stödjande observationer från NASAs James Webb-rymdteleskop äntligen lokaliserat sitt första svarta hål i denna hop. Att upptäcka den första av de saknade svarta hålpopulationer man anser bör finnas här kommer att hjälpa till att förfina nuvarande teorier om svarta håls bildning i miljöer som  den i Omega Centauri.

Omega Centauri består av 10 miljoner av gravitation bundna stjärnor. Även om det astronomiska samfundet tidigare funnit bevis tillsammans med Hubble för att ett svart hål med medelstor massa finns i dess centrum tyder modeller på att denna stjärnhop också borde innehålla cirka 10 000 mindre svarta hål med stjärnmassa (rester av supernovor inte att förväxla med det svarta hål som finns i centrum av flertalet galaxer). Denna anmärkningsvärda population av svarta hål undvek upptäckt i tidigare observationsstudier där man använde radiell hastighetsmetod eller letade efter radio- och röntgenstrålning från material som föll ner på svarta hål.

Man kan undra och begrunda hur galaxers centrala svarta hål bildats.

Jag kan tänka mig att de kan vara rester av liknande händelser som de små som blir resultatet efter en supernova. Men då som en explosion av betydligt större kraft frågan är om BigBang var resultatet av ett eller flera äldre universum som exploderade efter att ha imploderat?

Genom att sålla igenom mer än 20 år av Hubbleteleskopets arkivdata  tillsammans med nya Webb-data för att ytterligare få data till astrometriska mätningar lokaliserade teamet en stjärna som kretsar kring ett osynligt objekt så tungt att det måste vara ett svart hål. Objektet har namnet  oMEGACat BH-2. Det  är det första svarta hålet med stjärnmassa som upptäckts i Omega Centauri och det har några överraskande egenskaper. oMEGACat BH-2 har en lägre massa än väntat och tillsammans med sin synliga stjärngranne sker här den längsta omloppstiden av alla svarta hål-binärsystem som är kända hittills.

"Med Hubble- och Webb-data kunde vi se rörelsen hos den synliga stjärnan som är en del av denna dubbelstjärna (bestående av en stjärna och ett svart hål). Dubbelstjärnan finns cirka 18 000 ljusår bort i den stjärnrika miljön Omega Centauri," beskriver Matthew Whitaker från University of Utah, Salt Lake City, huvudförfattare till en ny  artikel (se nedan). "Precisionen i dessa mätningar är otrolig, ner till en bråkdel av en pixel på Hubble och Webbs detektorer. Det hade inte varit möjligt att hitta detta svarta hål utan dessa två rymdteleskop."

Baserat på insamlad data  från Hubble och Webbteleskopen  kunde teamet kartlägga stjärnans bana under 20 år och under dess närmaste avstånd det svarta hålet  då den också rörde sig snabbast. Utifrån de omfattande uppgifterna fastställde teamet att den synliga stjärnan kretsar kring oMEGACat BH-2 där ett varv tar 94 år, vilket gör den till det långperiodiga svarta hål-binärstjärnan som någonsin upptäckts.

Dess långa omloppstid ger också en ledtråd till ursprunget till detta binära system. Den bildades troligen dynamiskt, vilket betyder att stjärnan och dess svarta hål-följeslagare inte började tillsammans utan istället drogs till varandra i denna hop av gravitation. Forskarna beräknade att ett system som oMEGACat BH-2 kommer att existera knappt en miljard år innan det slits isär av möten med närliggande stjärnor, en mycket kortare period än klustrets ålder som är ungefär 12 miljarder år.

"Det är viktigt att förstå svarta håls populationer i klotformiga hopar eftersom det råder osäkerhet kring deras fysik och bildning," beskriver Anil Seth vid University of Utah, medförfattare till studien. "Mer specifikt är förståelsen för processen att bilda svarta hål och sedan dynamiskt bilda dubbelstjärnor avgörande eftersom det påverkar vår förmåga att tolka och förstå gravitationsvågshändelser. Miljöer som Omega Centauri är de främsta platserna där vi tror att binära grupper dras samman och skapar gravitationsvågor."

Teamets resultat publicerades ntyigen i The Astrophysical Journal Letters. 

Att förstå tiden (händelseförloppet) innan en stjärna kommer till

 

Bild https://www.kyushu-u.ac.jp/en Illustration av jon-neutral drift i L1544:s prestellära kärna

De blå linjerna representerar magnetfältslinjerna, som böjs på grund av kärnans gravitations kontraktion. De röda och gröna prickarna visar jon- respektive neutrala molekylarter, och pilarna följer deras inflödesrörelse mot kärnans centrum (ju snabbare det sker desto längre är pilarna). Medan både jonerna och neutrala delarna är fästa vid magnetfältslinjerna i den inre delen av kärnan, kopplas de neutrala delarna bort från magnetfältslinjerna och faller snabbare än jonerna vilka förblir fästa vid fältlinjerna. Denna jonneutrala avkoppling, känd som ambipolär diffusion, krävs för att en gravitationskollaps av den prestellära kärnan ska uppstå, vilket kommer att producera en protostjärna i dess centrum och slutligen ett stjärnsystem liknande vårt eget solsystem.

Stjärnor som vår sol bildas genom kollapsen av stjärnobjekt kallade prestellära kärnor (tiden innan en stjärna bildas), kalla och täta koncentrationer av gas och damm som hålls samman av gravitationen. Även om många frågor kvarstår om de exakta mekanismerna bakom stjärnbildning, har forskare tack vare avancerade radioteleskop kunnat få ny kunskap om de inre mekanismerna hos unga stjärnor.

I en ny artikel i  Astronomy & Astrophysics beskriver forskare vid Kyushu-universitetet och Max Planck-institutet för utomjordisk fysik för första gången upptäckten av ett fenomen känt som ambipolär diffusion  som förekommer i en prestellar core. Detta fenomen leder till att kärnans magnetiska stöd försvagas vilket leder till gravitationskollaps och bildar början till en ny stjärna. En så kallad protostjärna. Dessa nya rön ger ytterligare insikt i de viktigaste processerna bakom tidig stjärnbildning och hur solsystem som vårt skapas.

" Pre-stellar_core är fascinerande stjärnkroppar. De är täta och kalla och en källa till mycket komplex kemi. Den kalla miljön gör det möjligt för molekyler att samlas till mer komplexa sådana och som föregångare till prebiotiska organiska molekyler," förklarar huvudförfattaren till ovan artikel Doris Arzoumanian biträdande professor vid Kyushu universitet Institutet för avancerade studier. "En av frågorna vi undersöker är magnetfältens roll i stjärnbildning. Starka magnetfält genomsyrar prestellära kärnor. Om det fältet är för starkt kan det fördröja gravitationskollaps och därmed stjärnbildning. Vi ville undersöka hur Pre-stellar_core minskar styrkan i sitt magnetfält."

Med hjälp av Institute for Radio Astronomy in the Millimeterre Range (IRAM) 30 m-teleskopet riktade forskarteamet blicken mot L1544, en Pre-stellar_core belägen i Taurus molekylmoln, en av de närmaste stjärnbildningsregionerna till jorden. I molekylmoln är gas delvis joniserad, vilket innebär att joner är starkt kopplade till magnetfält medan neutrala partiklar interagerar med fältet indirekt genom sammanslagningar. Att studera dessa molekyler är nyckeln till att förstå tillståndet hos kärnans magnetfält.

Men eftersom Pre-stellar_core är mycket kalla fryser de vanligaste molekylära spårämnena fast vid dammkorn och gör dem osynliga. Därför var teamet tvungna att spåra och identifiera en ny uppsättning molekyler.

"Vi valde Diazenylium-d1 (N2D+), en jon, och para-monodeuterata ammoniak (para-NH2D), en neutral molekyl som våra spårämnen eftersom de vanligtvis finns i liknande högdensitetsområden inom Pre-stellar_core," beskriver andra författaren Silvia Spezzano, gruppledare på Max Planck-institutet för utomjordisk fysik. "Vi samlade därför in spektraldata från kärnan och modellerade hastigheten för de två molekylerna."

De fann en tydlig hastighetsskillnad mellan molekylerna på cirka 0,05 km/s, vilket tolkades som bevis på jonneutral drift. När densiteten i den Pre-stellar_core ökar blir den skyddad från strålning och joniseringen minskar. Detta försvagar kopplingen mellan molekylerna och magnetfälten, och så småningom kopplar neutrala partiklar loss och driver inåt på grund av gravitationen, medan jonerna förblir bundna till magnetfältet. När de neutrala partiklarna faller mot kärnans centrum ökar de hastigheten medan jonerna förblir kopplade till magnetfältet, vilket orsakar hastighetsskillnaden.

"Denna process kallas ambipolar diffusion. Hittills har det varit en stor utmaning att observera detta fenomen i en Pre-stellar_core ," beskriver Arzoumanian. "När ambipolär diffusion fortsätter minskar styrkan i magnetfältet. Så småningom blir gravitationen den primära drivkraften i kärnan vilket resulterar i dess gravitationskollaps till en protostjärna."

Teamet hoppas kunna ytterligare bekräfta sina resultat genom att observera ytterligare Pre-stellar_core och kartlägga hastighetsdriften hos jon- och neutrala molekyler.

"Våra resultat var möjliga tack vare ett tvärvetenskapligt samarbete mellan expertobservatörer och teoretiker inom gas dynamics, astrochemistry, and dust physics," beskriver Arzoumanian. "Att förstå stjärnbildning besvarar en grundläggande fråga om livets ursprung i planetsystem och hjälper oss att bättre förstå universum som helhet."

Euclidteleskopet upptäckt är den äldsta kvasar som upptäckts

 

Bild https://www.esa.in visar platser där 31 nya kvasarer upptäckts av Euclidteleskopet.

En Kvasar är en extremt ljusstark och avlägsen aktiv galaxkärna. Den avger enorma mängder elektromagnetisk strålning inom hela spektrumet från radiovågor till gammastrålning. Det är inte ovanligt att en kvasar  utstrålar energi motsvarande flera hundra vanliga galaxer.

Man har jagat universums allra första kvasarer i årtionden. Dessa objekt avslöjar vad som hände under kosmos tidigaste tid inklusive hur de första supermassiva svarta hålen och galaxerna kom till. Men kvasarer från denna tid är svåra att hitta. De är sällsynta då få galaxer ännu hunnit växa sig tillräckligt stora i tidens början och deras uråldriga ljus är både svagt och lätt att förväxla med det från stjärnor som ligger närmare oss.

Euclidteleskopet som lanserades 2023, gräver djupare in i denna mystiska del av den forntida kosmiska historien och resultaten är intressanta. Teleskopet har nu upptäckt 31 nya kvasarer i det tidiga universum. En tid då kosmos bara var 5 % av sin nuvarande ålder.

"Dessa tidiga kvasarer går tillbaka till universums tidigaste tid," beskriver Daming Yang vid Leiden University i Nederländerna, huvudförfattare till en artikel om upptäckten i Astronomy Astrophysics.  Genom att hitta och studera dem kan vi bättre förstå hur dessa enorma system bildades och växte till så snabbt."

 De tidigaste kvasarerna vi kände till fram till nu är de sällsynta och ljusa avvikare som varit lättast att upptäcka. Vi hade helt enkelt inte hittat tillräckligt många kvasarer från universums tidiga dagar för att studera dem ordentligt som grupp. Euklides nya upptäckter förändrar allt detta och fångar inte bara de ljusa avvikarna utan större delen av den forntida kvasarpopulationen.

Daming beskriver "Tidigare kunde vi bara hitta ett fåtal av de allra ljusaste uråldriga kvasarerna, men Euclid låter oss söka mycket effektivare över enorma himlaområden för att fånga mycket ljussvagare objekt. Det är ett unikt verktyg för kvasarjakt."

Upptäckten lägger till 12 nya kvasarer och mätt utefter 'rödförskjutning' motsvarar det universums första 770 miljoner år.

De två äldsta i gruppen, EUCL J172902,75+641018,1 och EUCL J125308,55+705432,3, har rödförskjutningar på 7,77 respektive 7,69, vilket sätter nytt rekord och gör dessa till  äldsta kvasarerna som någonsin hittats. Båda ligger drygt 13 miljarder ljusår bort och uppstod under universums första 670 miljoner år.

"Denna upptäckt mer än fördubblar antalet kvasarer vi känner till som är så gamla," beskriver Antonio La Marca, ESA-forskare i Euclid-teamet. Upptäckten av de första ca tio kvasarerna vid en rödförskjutning på 7 eller mer tog astronomerna mer än ett decennium att finna. Men Euklides har redan upptäckt fler än så under ett enda år. Den näst äldsta kvasaren som Daming och kollegor hittade studerades nyligen mer noggrant av Silvia Belladitta och dennes  medarbetare. Dessa observationer visade att kvasaren är inbäddad i en dammig gasfylld galax där det bildas  nya stjärnor i snabb takt vilket antyder hur värdgalaxen för ett tidigt supermassivt svart hål kan se ut.

Kvasarerna anspelar på en fascinerande period i kosmisk historia känd som återjoniseringstiden  när allt skiftade från att vara kallt och mörkt till varmt 'joniserat' energirikt ljus (den fas i universums historia, för cirka 13 miljarder år sedan, då den första generationen av stjärnor och galaxer tände sina ljus. Deras ultravioletta strålning bröt ner den neutrala kosmiska vätgasen och joniserade den på nytt, vilket gjorde universum genomskinligt för ljus.). Denna övergångsepok var en avgörande era som lade grunden för allt vi ser idag.

"Forntida kvasarer är sällsynta upptäckter. De är intressanta i sig själva, men också tidsmaskiner som gör det möjligt för oss att utforska det tidiga universum och förstå hur den första generationen galaxer kom till," beskriver ESA Euclid Project-forskaren Valeria Pettorino. De 31 kvasarer som rapporterats här upptäcktes i data från Euclid Wide Survey projektet som kommer att täcka mer än en tredjedel av den totala himlen när undersökningen är klar (så fler kommer troligen att hittas).

GRITSS en resväskstor CubeSatellit är sänd upp för bättre positionsbestämningar

 

Bild NASA GRITSS-satelliten genomgår på bilden de slutliga förberedelser före uppskjutningen som skedde 7 juli från Vandenberg Space Force Base i Kalifornien där den följde med  upp med SpaceX:s Transport-17-uppdraget. (Bildkredit: ISISPACE)

Denna nya CubeSat kallad Geodetic Reference Instrument Transponder for Small Satellites, eller GRITSS  kommer att visa möjligheten av en ny teknik för att koppla samman tre oberoende observationssystem: Very Long Baseline Interferometry (VLBI)-stationerna, som använder radioteleskop, GPS-mottagare som använder navigationssatelliter och Satellite Laser Ranging som använder lasrar för att mäta avståndet från marken till en retroreflektor i rymden.

Med en modifierad GPS-mottagare för att konvertera signaler för VLBI tillsammans med en traditionell laserretroreflektor mäter GRITSS det relativa avståndet mellan dessa system med målet att förbättra noggrannheten hos International Terrestrial Reference Frame ett globalt rutnätssystem för jordvetenskap och precisionsnavigation.

GRITSS-uppdraget kommer att ta emot GPS-signaler och direkt omvandla dem till en frekvens som Very Long Baseline Interferometry ground dishes kan läsa. CubeSat kommer att etablera en direkt länk mellan de två nätverken och skapa en standardmätning. Den har också utrustning för att reflektera lasersignaler tillbaka till satellitlaseravståndsnätverket.

Att använda denna teknik i rymden innebär en ingenjörsutmaning. När CubeSat kretsar mellan solen och jordens skugga kan temperaturerna variera med hundratals grader. För att säkerställa att GRITSS timing inte fluktuerar med mer än en biljondels sekund per omloppsbana runt jorden implementerade ingenjörsteamet termiska kontroller för att hålla satellitens interna temperatur inom en enda grad Celsius.

Projektet är utarbetat av NASAs Earth Science Technology Office och myndighetens NASAs Earth Science Research and Analysis-grupp. Partnerskap inkluderar NASAs Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland, University of Massachusetts Lowell och rymdföretaget ISISPACE.

Spöket i Orions hölje

 

Bild https://www.univie.ac.at/en 

Orionnebulosan är ett av de mest välkända objekten på natthimlen. Synlig även för blotta ögat har den studerats i århundraden och observerats med nästan alla moderna astronomiska instrument. Ändå har astronomer nu upptäckt att en av dess viktigaste komponenter till stor del förblivit dold.

Med hjälp av några av världens mest kraftfulla radioteleskop har ett internationellt team under ledning av Juan Diego Soler vid Wiens universitet tagit fram de djupaste kartor som någonsin gjorts av neutralt atomärt väte i Orionnebulosan. Observationerna avslöjar gigantiska expanderande skal, tidigare osedda håligheter och mystiska avlånga strukturer som omger det närmaste området av massiv stjärnbildning till jorden.

Väte är det mest förekommande grundämnet i universum. I sin neutrala atomära form sänder det ut svaga radiovågor med en våglängd på 21 centimeter, vilket gör det möjligt för astronomer att spåra annars osynlig gas mellan stjärnorna. För att upptäcka denna emission i en aldrig tidigare skådad detaljrikedom kombinerade forskarna observationer från Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) i USA och Five-hundred-meter Aperture Spherical Radio Telescope (FAST) i Kina.

Under tidigare studier har föreslagits att skalet runt Orion innehåller omkring tusen gånger solens massa. De nya väteobservationerna indikerar en massa nästan tio gånger lägre. "Att mäta massa är grundläggande," beskriver Soler, "Då det visar  vad som sker bland dessa nybildade stjärnor som formar sin omgivning med vind och strålning."

De nya kartorna visar också vad som verkar vara en andra expanderande hålighet inne i huvudhöljet tillsammans med en förlängd "utskjutning" av atomgas som sträcker sig ungefär fyra ljusår ut från bubblan. Dessa strukturer tyder på att Orionnebulosan har formats av flera episoder av stjärnhändelser  snarare än en enda expanderande bubbla.

Den komplexitet som dessa observationer avslöjar utmanar den nuvarande förståelsen av stjärnbildning, förklarar Daniel Seifried, medförfattare till publikationen och forskare vid Kölns universitet, "Dessa häpnadsväckande observationer fungerar som referens för många moderna astrofysiska simuleringar där man undersöker utvecklingen av gas och stjärnor i Vintergatan. Det här är den typ av bilder som utmanar de teoretiska modeller och numeriska simuleringar vi använder för att förstå hur massiva stjärnor påverkar sin närmsta omgivning."

"Denna studie är en spännande demonstration av kraften hos den senaste generationens radioteleskopens förmåga att avslöja nya pusselbitar i stjärnbildningspusslet", beskriver medförfattaren Claire Murray från Space Telescope Science Institute (STScI) i Baltimore, USA.

"Orion är bara början. Våra nyutvecklade metoder visar hur framtida interferometrar kommer att avslöja den dolda strukturen och dynamiken i det interstellära mediet  även i områden som astronomer redan trodde att de förstod väl," förklarar försteförfattaren till artikeln nedan Soler från Wiens universitet.

The Neutral Atomic Hydrogen in the solar neighborhood (NeAtHood) project I. Ghost in the shell: Neutral atomic hydrogen in the extended Orion nebula heter originalartikeln som publicerats i  Astronomy & Astrophysics av J. D. Soler, H. Beuther, S. C. O. Glover, R. S. Klessen, J. Ott, M. Rugel, J. W. Teh, S. E. Clark, P. Goldsmith, A. Hacar, A. Socci, M. Heyer, M.-Y. Lee, C. E. Murray, D. Seifried, S. Walch, B. Godard, M.-A. Miville-Deschênes..

Beta Pictoris b:s atmosfärs ursprung blev svår att fastställa.

 

Bild wikipedia Beta Pictoris b

Det unga och utvecklande planetsystemet vid den 23 miljoner år gamla stjärnan Beta Pictoris (Beta Pic) anses finnas i en  circumstellär dammskiva där minst tre stora gasplaneter finns. 2008 upptäcktes Beta Pic b den mest massiva av dessa gasplaneter med en massa av cirka 11 Jupiter-massor. Den kretsar runt sin sol Beta Pictoris i vid bana och som tar cirka 23 år per varv.

Astronomer från Max Planck-institutet (MPIA) i Heidelberg, Tyskland, Observatoire de la Côte d'Azur (OCA), Nice, Frankrike med flera observerade Beta Pic b för att försöka förstå  planetens ursprung och potentiellt atmosfäriska variationer med det nyligen uppgraderade GRAVITY+-instrumentet. Instrumentet är monterat på Very Large Telescope Interferometer (VLTI) och drivs av European Southern Observatory (ESO) i Chile. MPIA doktorand Antonia von Stauffenberg är huvudförfattare till studien som beskriver arbetet som publicerades som brev i tidskriften Astronomy & Astrophysics. 

Teamet tillämpade en metod som föreslogs för några år sedan som innebär att identifiera en planets tillkomstplats inuti en planetbildande skiva. Genom att mäta den relativa mängdkvoten mellan två olika versioner av kol (C) som är låst inne i kolmonoxidgas (CO) i Beta Pic b:s atmosfär bör det vara möjligt att dra slutsatser om planeten bildades utanför eller inuti ett område av dammskivan där kolmonoxid fanns som is. Med tanke på bestrålningen från solen som värmer skivan i dess centrum skulle detta direkt översättas till avståndet till dess sol från där planeten bildades. Den radie där temperaturen är tillräckligt låg för att omvandla gas till is kallas vanligtvis snölinjen.

Den tekniska termen för de olika formerna av ett grundämne såsom kol, är isotop. Isotoper uppvisar samma antal positivt laddade protoner i atomkärnan, men skiljer sig åt i antalet neutrala neutroner, som i de två kolisotoperna 12C och 13C. Som en följd har de något olika massor men uppvisar liknande kemiska egenskaper. I rymden hittas kol ofta i samband med syre och bildas till 12CO och 13CO-molekyler.

I ett tidigare försök att bedöma den diagnostiska kvoten mellan 12CO och de något tyngre 13CO använde MPIA-forskaren Matthieu Ravet det ursprungliga GRAVITY-instrumentet före dess uppgradering, vilket då gav en relativt låg kvot. Författarna till studien beskriver att de misstänkte att GRAVITY kan ha varit otillräcklig för att korrekt lösa nyckelsignalerna i denna datamängd och rekommenderade försiktighet vid tolkning av resultaten. Enligt resonemanget i det ovan nämnda scenariot, tyder detta påtryckande på att Beta Pic b kan ha vuxit till i den yttre skivan bortom snölinjen genom att samla CO-is snarare än CO-gas.

Men vid ett avstånd på cirka 10 au (astronomisk enhet = medelavståndet mellan solen och jorden; 1 au = 149,6 miljoner km) från värdstjärnan, cirklar Beta Pic b för närvarande tydligt mellan stjärnan och snölinjen, där CO borde ha funnits främst som gas. Om resultatet är korrekt skulle detta fynd indikera att Beta Pic b kan ha migrerat genom skivan.

Med hjälp av GRAVITY+ härledde von Stauffenberg och hennes medarbetare genom uppgraderingen av GRAVITY-instrumentet  mer exakt 12CO/13CO-skillnadskvoten i atmosfären på Beta Pic b, vilket blevbetydligt högre än det tidigare uppmätta värdet. Medan 12CO detekteras tydligt och dess innehåll var enkelt att fastställa medan mätbart 13CO kräver en mer sofistikerad metod. Intressant nog är kvoten förenlig med värdet som rapporterades i följeslagarartikeln av González Picos et al. (2026), som använde ett annat instrument. Detta visar den förbättrade datakvalitet som GRAVITY+ levererar jämfört med sin ursprungliga design. Det tidigare GRAVITY-resultatet påverkades tydligt av systematiska osäkerheter.

Dessutom fann astronomerna subtila ledtrådar om att de observerade nivåerna av flöde från planeten varierar över tid. Trots sin låga betydelse verkar de dominerande variationerna vara kopplade till planetens rotationsperiod på cirka 8,7 timmar. Om det stämmer kan detta antyda moln eller kemiska processer i Beta Pic b:s atmosfär. Dock krävs mer känsliga observationer för att bekräfta resultatet.

Antonia von Stauffenberg beskriver: "Förmågan att noggrant begränsa både isotopologer (molekyler med samma kemiska formel och bindningsstruktur, men som skiljer sig åt genom att minst en av atomerna har ett annat antal neutroner) och potentiell rotationsvariabilitet med markbaserade observationer av en konstaterad planet som Beta Pictoris b visar den exceptionell datakvalitet som uppnåtts med det uppdaterade GRAVITY+-instrumentet."

I det föreslagna förslaget att återta en gasjättes tillblivekseplats är det nya, mer precisa 12CO/13CO:s abundanskvot förskjuter tydligt Beta Pic b till det varmare, inre området av den plats av skivan där planeten bildades, vilket stämmer överens med planetens nuvarande position. Dessutom stämmer förhållandet i stort sett överens med värden som ofta finns i solsystemet och det interstellära mediet (ISM), som genomsyrar rummet mellan stjärnorna i Vintergatan.

12CO/13CO-kvoten är för närvarande inte tillräckligt avgörande för att säga något specifikt säkert om alla enskilda planetbildande miljöer.

Det är mycket sannolikt att astronomer missar någon avgörande fysik som styr CO-isens kemi i planetbildande skivor. Således gäller 12CO/13CO-kvoten kanske inte så mycket om skillnaderna mellan de mildare gasmiljöerna och den kalla CO-isfyllda miljön.

De första slutförda observationerna i Rocky Worlds-programmet i exoplanetstudier

 

Bild wikipedia Konstnärlig bild och storleksjämförelse av de två planeterna i GJ 3929-systemet med jorden.

Forskare som leder astronomisamfundets mest ambitiösa satsning på att studera stenplaneter utanför vårt solsystem har nått en viktig milstolpe.

Teamet har slutfört de samordnade observationerna av dess första mål, en jordstor stenplanet GJ 3929 b och den röda dvärgstjärnan den kretsar kring GJ 3929 (systemet finns 52 ljusår från oss). Arbetet gjordes med hjälp av NASAs James Webb och Hubble-teleskopen.

Även om planeten i sig är vetenskapligt intressant, beskriver forskarna att det är en milstolpe i exoplanetforskning.

"Detta var vår provplats," beskriver Néstor Espinoza, ledare för Rocky Worlds Director's Discretionary Time (DDT)-program och uppdragsforskare för exoplanetforskning vid Space Telescope Science Institute (STScI) i Baltimore. "Att slutföra dessa första observationer visar att programmet fungerar tekniskt, vetenskapligt och samarbetsinriktat."

Rocky Worlds DDT-program utformades för att skapa en grundläggande, datamängd för studlier av steniga exoplaneter tillsammans med Webb och Hubbleteleskopets insamlade data. Medan Webb mäter mellaninfrarött ljus från varje planet för att avgöra om den har en atmosfär, analyserar Hubble ultraviolett ljus från varje värdstjärna för att bedöma planetens strålningsmiljö.

STScI leder arbetet med att utforma observationsstrategin, hantera programmets tekniska implementering och bygga det samarbetsramverk som kopplar forskare över hela exoplanetgemenskapen.

"Teamets insatser speglar det bästa av institutets unika förmåga att samla expertis inom vetenskaplig drift, teknik, schemaläggning, mjukvaruutveckling och storskalig programhantering för att genomföra några av astronomins mest tekniskt utmanande observationer och besvara några av universums största frågor," beskriver STScI:s direktör Jennifer Lotz.

GJ 3929-systemet blev programmets första färdigställda mål efter att tidigt ha framstått som en av de starkaste kandidaterna för initiala observationer. Forskare valde stjärnan och dess planet genom en flerstegsprocess i gemenskapen som involverade diskussioner i Science Advisory Council, mini-undersökningar och återkoppling från forskare inom exoplaneten.

Teamet betonar att målet inte valdes eftersom det förväntades ge den mest dramatiska upptäckten. Istället representerar den en viktig balans: vetenskapligt värdefull, observationsmässigt genomförbar och idealisk för att hjälpa teamet att lära sig hur man genomför ett komplext program som involverar kompletterande observationer, varav några fångas samtidigt, från flera flaggskeppsobservatorier.

Observationerna krävde att forskarna exakt förutspådde när planeten skulle passera bakom sin stjärna, en händelse som kallas en sekundär förmörkelse. Även för ett relativt gynnsamt mål som GJ 3929 b skapade osäkerheter i planetens bana betydande tekniska utmaningar.

Att slutföra observationerna visade att teamet kunde övervinna dessa utmaningar och etablera en ram för framtida mål, varav många förväntas bli ännu svårare.

"Det är precis därför Rocky Worlds-programmet finns," tillade Hannah Diamond-Lowe, vice ledare för programmet och assisterande astronom vid STScI. "Det här är högrisk- och högbelöningsobservationer. Att slutföra detta första mål visar att vi vet hur man gör det."

Milstolpen belyser också programmets anmärkningsvärt samarbetsinriktade natur. Forskare från hela världen delade opublicerade stödjande observationer, inklusive radialhastighetsmätningar som användes för att förfina planetens bana och förbättra schemaläggningsprognoser, för att hjälpa till att utveckla och förfina observationsplanerna.

Samtidigt bygger Rocky Worlds-teamet nya system som syftar till att uppmuntra öppet samarbete samtidigt som man minskar dubbelarbete inom området och ökar programmets omfattning, genomslag och vetenskapliga återkomst, inklusive den nyligen lanserade Rocky Worlds DDT Data Challenge. Det nya Community Involvement Initiative erbjuder också ett öppet forum för forskare och forskare för att underlätta informationsutbyte om analystekniker, kompletterande och uppföljande observationer, projektidéer och planer för publikationer.

Insamlad data är tillgängliga omedelbart så snart de laddats ner från teleskopet och den har snabbt väckt vetenskapligt intresse i samhället. Vissa forskare har redan börjat analysera data och den och publicerat sina slutsatser.