Den neptunuslika planeten Planeten TOI-3261 b sveper runt sin sol på kort avstånd.

 

Bild https://science.nasa.gov  Konstnärs koncept av "het Neptunus" TOI-3261 b. NASA/JPL-Caltech/K. Miller (Caltech/IPAC)

Ett internationellt forskarlag som använt NASA:s rymdteleskop, TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) upptäckte en ny exoplanet som de gett beteckningen  TOI-3261 b (en planet utanför vårt solsystem) och gjorde därefter ytterligare observationer med markbaserade teleskop i Australien, Chile och Sydafrika.

Mätningarna placerade den nya planeten i en kategori av planeter med få likartade medlemmar enbart tre tidigare har upptäckts. Exoplaneten liknar Neptunus i storlek och sammansättning och kretsar extremt nära sin sol.

I det här fallet är ett "år" på TOI-3261 b endast  21 timmar långt. En så snäv omloppsbana ger den här planeten plats i en exklusiv grupp planeter vilka har klassificeras som ultrakortperiodiska heta Neptunuslika planeter vars massor har kunnat bestämmas. Planeten finns ca 980ljusår bort från oss.

Ett internationellt forskarlag under ledning av astronom Emma Nabbie vid University of Southern Queensland publicerade en artikel om upptäckten, "Surviving in the Hot Neptune Desert: The Discovery of the Ultrahot Neptune TOI-3261 b", i The Astronomical Journal i augusti 2024.

Månarnas rörelse över Uranus kan visa om hav finns under dess yta.

Bild wikipedia. Uranus, bild tagen av Voyager 2 den 24 januari 1986.

När NASA:s Voyager 2 flög förbi Uranus 1986 tog den korniga fotografier av stora istäckta månar. Nu, nästan 40 år senare, planerar NASA att skicka ytterligare en sond till Uranus, den här gången utrustad för att söka efter om de isiga månarna har flytande vatten under sin yta.

Uppdraget är i ett tidigt planeringsskede. Men forskare vid University of Texas Institute for Geophysics (UTIG) förbereder sig genom att bygga en ny datormodell som kan användas för att upptäcka hav under isen med hjälp av sondens kameror. UTIG-forskningen, har publicerats i tidskriften Geophysical Research Letter och visar hur man kan förbättra möjligheten att upptäcka hav under månars yta. UTIG är en forskningsenhet vid Jackson School of Geosciences vid University of Texas i Austin.

Alla stora månar i solsystemet, inklusive Uranus månar är tidvattenlåsta. Det betyder att gravitationen har matchat deras roterande rörelse så att samma sida alltid är vänd mot Uranus medan de kretsar runt planeten (så även vår måne). Detta betyder dock inte att deras snurr är helt stoppad eller att alla tidvattenlåsta månar svänger fram och tillbaka när de kretsar. Att bestämma omfattningen av vinglingen är enligt studien nyckeln till att få veta om Uranus månar innehåller hav under sin yta och i så fall hur stora dessa är.

Månar med ett hav av flytande vatten som skvalpar omkring på insidan kommer att vingla mer än de som inte vinglar på sin färd. Men även de största oceanerna genererar endast en liten vingling. En månes rotation kan avvika bara några hundra meter när den färdas  i sin omloppsbana. Men det är tillräckligt för att förbipasserande sonder ska upptäcka det.

Tekniken har tidigare använts för att bekräfta att Saturnus måne Enceladus har ett inre globalt hav.

För att ta reda på om samma teknik skulle fungera på Uranus månar gjorde UTIG:s planetforskare Doug Hemingway, som utvecklat datamodellen. teoretiska beräkningar för fem av dess månar och kom fram till en rad troliga scenarier. Till exempel, om Uranus måne Ariel vinglar ca 90 meter är det troligt att den har ett hav som är 100 mil djupt omgivet av ett 20 mil tjockt isskal.

Att upptäcka mindre hav kommer att innebära att en rymdfarkost måste komma närmare eller ha extra kraftfulla kameror. Men datormodellen ger uppdragskonstruktörerna matematisk beräkning för att veta vad som kommer att fungera, säger Krista Söderlund, biträdande professor vid UTIG.

– Det kan vara skillnaden mellan att upptäcka ett hav eller att upptäcka att vi inte har förmågan att veta om hav finns den dag vi kommer fram, beskriver Söderlund som dock inte varit inblandad i den aktuella forskningen

Sombrerogalaxen på ny bild och vad vi ser.

 

Bild https://webbtelescope.org Sombrerogalaxen även katalogiserad som NGC 4594, är en spiralgalax med en massa som motsvarar 800 miljarder solar. Den finns mellan stjärnbilderna Jungfrun och Korpen.

Webbteleskopets bild av Sombrerogalaxen lyser inte med den karakteristiska glödande kärna som syns i synligt ljus istället avslöjas en slät inre skiva då bilden tas i infrarött ljus. Den skarpa upplösningen hos Webbs MIRI (Mid-Infrared Instrument) sätter fokus på detaljer i galaxens yttre ring vilket ger insikter om hur stoft som är en viktig byggsten i astronomiska objekt i universum fördelas. Galaxens yttre ring som verkade slät som ett snötäcke i bilder från NASA:s pensionerade rymdteleskop Spitzer visar intrikata klumpar i  infrarött ljus.

Astronomerna beskriver det som att stoftets klumpiga natur är vad MIRI detekterar som kolhaltiga molekyler som kallas polycykliska aromatiska kolväten vilket kan tyda på närvaron av unga stjärnbildningsområden. Men till skillnad från vissa galaxer som studerats med Webb, inklusive Messier 82, där 10 gånger så många stjärnor blir till som i Vintergatan är Sombrerogalaxen inte en av dessa där snabb stjärnbildning sker. Ringarna i galaxen producerar mindre än en solmassa av stjärnor per år, jämfört med Vintergatans ungefär två solmassor per år.

Det  supermassiva svarta hålet som är en aktiv galaxkärna, i mitten av Sombrerogalaxen är ganska foglig fast den har en massa på 9 miljarder solmassor. Det klassificeras som en aktiv galaxkärna med låg ljusstyrka, som långsamt drar till sig infallande material i form av gas och stoff från galaxen, samtidigt som den skickar iväg en ljusstark relativt svag jetstråle.

I Sombrerogalaxen finns cirka 2 000 klotformiga stjärnhopar, samlingar av hundratusentals gamla stjärnor som hålls samman av gravitation. Denna typ av system fungerar som ett pseudolaboratorium för astronomer att studera stjärnor – tusentals stjärnor inom ett system med samma ålder, med varierande massor och andra egenskaper vilket är en spännande möjlighet för jämförelsestudier.

I MIRI-bilden finns galaxer i olika former och färger i rymdens bakgrund. De olika färgerna på dessa bakgrundsgalaxer kan berätta för astronomer om deras egenskaper och innehåll inklusive hur långt bort de befinner sig.

Tiden med Webbteleskopet är mer konkurrenskraftig än någonsin. Det har kommit in 2 377 förslag från astronomer om önskad tid med teleskopet till slutdatumet för ansökningar den15 oktober 2024 och av cirka 78 000 timmars observationstid från juli 2025 och ett år framåt. Men allt kan inte godkännas då tiden inte räcker till för detta.

Förslagen täcker ett brett spektrum av vetenskapliga ämnen där avlägsna galaxer är bland de mest efterfrågade observationstiderna, följt av exoplaneters atmosfärer, stjärnor och stjärnpopulationer och exoplanetsystem.

Detta verkar finnas under ytan på Uranus och Neptunus

 

Bild https://vcresearch.berkeley.edu  En sprängskiss av en isjätteplanet som Uranus eller Neptunus. I en ny teori föreslås att under den täta atmosfären finns ett vattenrikt lager (blått) som har separerats från ett djupare lager av hett, högtryckskol, kväve och väte (bärnsten). Trycket pressar ut väte ur metan- och ammoniakmolekyler och skapar skiktade kolväteskikt som inte kan blandas med vattenskiktet, vilket förhindrar konvektionen vilket skapar ett dipolärt magnetfält. Bild med tillstånd av tidningen Quanta till https://vcresearch.berkeley.edu.

Planetforskare har två teorier  om vad som kan finnas under de tjocka, blåaktiga väte- och heliumatmosfärerna av isjättarna Uranus och Neptunus antingen finns  diamantregn eller superjoniskt vatten.

Burkhard Militzer, planetforskare vid University of California, Berkeley, föreslår nu en alternativ teori - att det inre av dessa planeter är skiktat i två lager och att dessa två lagren likt olja och vatten på jorden inte blandas. Denna konfiguration förklarar planeternas ovanliga magnetfält på ett troligt sätt och antyder att det är osannolikt att tidigare teorier om planeternas inre skulle bestå av diamantregn eller superjoniskt vatten inte är sant.

I en artikel som publiceras nyligen i tidskriften Proceedings of the National Academy of Sciences, hävdar Burkhard Militzer att en djup ocean av vatten ligger precis under molnlagren och under vattnet en mycket komprimerad vätska av kol, kväve och väte. Datorsimuleringar visar att temperaturerna och trycket i planeternas inre bildat en kombination av vatten (H2O), metan (CH3) och ammoniak (NH3) som skulle naturligt separeras i två lager, främst på grund av att väte skulle pressas ut ur metan och ammoniak som utgör en stor del av det  inre.

Dessa oblandbara lager skulle förklara varför varken Uranus eller Neptunus har ett magnetfält likt jordens. Det var en av de överraskande upptäckterna om vårt solsystems isjättar som gjordes av Voyager 2-uppdraget i slutet av 1980-talet. Då  en planet svalnar från sin yta och nedåt sjunker kall och tätare materia medan klumpar av varmare vätska stiger upp som kokande vatten - en process som kallas konvektion. Om interiören är elektriskt ledande kommer ett tjockt lager av konvekterande material att generera ett dipolmagnetfält som liknar det för en stavmagnet. Jordens dipolfält, skapat av dess flytande yttre järnkärna vilket producerade ett magnetfält som går i en slinga från nordpolen till sydpolen och är anledningen till att kompasserna pekar mot polerna.

Men Voyager 2 upptäckte att ingen av de två isjättarna har ett sådant dipolfält utan istället oorganiserade magnetfält. Detta innebär att det inte finns någon konvektiv rörelse av materia i ett tjockt lager i planeternas djupa inre.

För att förklara dessa observationer föreslog två olika forskargrupper för mer än 20 år sedan att planeterna måste ha lager som inte kan blandas vilket förhindrar storskalig konvektion och ett globalt dipolärt magnetfält. Konvektion i ett av lagren kan dock ge upphov till ett oorganiserat magnetfält. Men ingen av forskargrupperna kunde förklara vad dessa icke-blandande lager bestod av.

För tio år sedan försökte Militzer upprepade gånger lösa problemet med hjälp av datorsimuleringar bestående av cirka 100 atomer där proportionerna av kol, syre, kväve och väte speglade den kända sammansättningen av grundämnena i det tidiga solsystemet. Vid de tryck och temperaturer som förutspåddes för planeternas inre – 3,4 miljoner gånger jordens atmosfärstryck respektive ca 4450 Celcius kunde han inte hitta hur  dessa lager kunde bildas.

Förra året kunde han dock med hjälp av maskininlärning köra en datormodell som simulerade beteendet hos 540 atomer och fann då att lager bildas naturligt när atomerna värms upp och komprimeras.

– En dag tittade jag på modellen och då hade vattnet separerats från kol och kväve. Det jag inte kunde göra för 10 år sedan hände nu, beskriver han. Det ena är vattenrikt och det andra är kolrikt, och i Uranus och Neptunus är det det kolrika systemet som ligger under. Den tunga delen stannar i botten och den lättare delen stannar på toppen och den kan inte göra någon konvektion.'"

"Jag kunde inte upptäcka detta utan att ha ett större system av atomer detta  system kunde jag inte simulera för 10 år sedan", tillade han.

Mängden väte som pressas ut ökar med tryck och djup och bildar ett stabilt skiktat kol-kväve-väteskikt, nästan som  plastpolymer, beskriver han. Medan det övre, vattenrika lagret sannolikt konverterar för att producera det observerade oorganiserade magnetfältet, kan det djupare, stratifierade kolväterika lagret inte göra det.

När han modellerade gravitationen som produceras av Uranus och Neptunus i flera lager, matchade gravitationsfälten de som uppmättes av Voyager 2 för nästan 40 år sedan. Militzer förutspår att under Uranus 3 000 mil tjocka atmosfär finns ett vattenrikt lager som är cirka 5 000 mil tjockt och under det ett kolväterikt lager som även detta är cirka 5 000 mil tjockt. Uranus steniga kärna är ungefär lika stor som planeten Merkurius. Även om Neptunus är mer massiv än Uranus är den mindre i diameter med en tunnare atmosfär, men med lika tjocka vattenrika och kolväterika lager. Dess steniga kärna är något större än Uranus, ungefär lika stor som Mars.

Forskningen stöddes av National Science Foundation (PHY-2020249) som en del av Center for Matter at Atomic Pressures.