Vågsimuleringar med syftet att öppna ett nytt fönster till att finna mörk materia

 

Bild. https://hkiaa.hku.hk/news  Konstnärs illustration av hur vågliknande täthetsmönster produceras av ultralätt mörk materia  förvränger rymden och förändrar ljusets väg från en avlägsen källa. Då ljuset blir  gravitationlinsat  av ett objektet på sin väg mot jorden i en förvrängd bana formad av den omgivande massfördelningen. Den reflekterande sfären symboliserar den fortfarande okända naturen hos mörk materia. Bilden skapades med hjälp av 3D-datorgrafikprogram. (Foto med tillstånd: Amruth Alfred)

Astrofysiker från University of Hong Kong (HKU), i samarbete med ett forskarteam under ledning från Beijing Normal University (BNU), har utvecklat en mer fysiskt realistisk metod för att testa hur ultraljus eller mörk materia kan påverka gravitationslinsade bilder av objekt långt därute Studien är den första som gör gravitationslinssprognos direkt av tredimensionella vågsimuleringar av suddig mörk materia. Simuleringarna återger de observerade bildpositionerna för en välstuderad linsad kvasar bättre  än vanliga data odelleringsmetoder vilket belyser potentialen hos högupplösta gravitationslinsobservationer för att undersöka mörk materias natur. Resultaten från denna forskningsstudie har publicerats i The Astrophysical Journal Letters (se nedan).

I nästan ett sekel har fysiker arbetat med mysteriet mörk materia. Materia vi inget vet vad det är mer än att det ger effekter och antas utgöra 85 % av all materia i universum. Trots sin förekomst avger den inte eller absorberar eller reflekterar ljus och detekteras endast genom  gravitationseffekter. Mörk materia saknas också i standardmodellen för partikelfysik, vår för närvarande accepterade ram för att beskriva fundamentala partiklar och tre av universums fyra fundamentala krafter, en ram som ligger till grund för mycket av modern teknik. 

Under det senaste decenniet har ökande astronomiska bevis visat att mörk materia kan bestå av ultralätta partiklar. På grund av sina extremt låga massor kan dessa partiklar bete sig kollektivt som vågor och skapa komplexa interferensmönster liknande de som bildas när vågor möts på en strand. Sådana mönster kan lämna spår i flera bilder av galaxer och uppstår när gravitationen hos ett massivt objekt böjer och förvränger ljus från en mer avlägsen källa vilket förutspåtts av Einsteins gravitationsteori.

I strävan att lösa mysteriet med mörk materia gjorde forskarteamet, inklusive professor Jeremy Lim och Dr. Amruth Alfred från HKU:s fysikinstitution och Hong Kong Institute of Astronomy and Astrophysics (HKIAA), förutsägelser om egenskaperna hos gravitationslinsade bilder om galaxer verkligen består av ultralätt mörk materia. Detta är första gången sådana förutsägelser har gjorts med hjälp av direkta datorsimuleringar för att noggrant fånga de vågliknande massmönster som produceras av interaktioner mellan ultralätta partiklar. Simuleringarna återgav de observerade positionerna för de linsade bilderna närmare än jämförelsemodellerna som användes i studien. Resultaten tyder på att gravitationslinsade system skulle kunna erbjuda ett sätt att testa ultraljus-mörk-materia-modeller. Forskarna undersöker nu fler effekter, inklusive förändringar i ljusstyrkan hos gravitationslinsade bilder.

Projektet växte fram ur forskningsbesök av HKU-forskarna till BNU, då de samarbetade nära med medlemmar i professor Zong-Hong Zhus grupp, Dr. Zhengxiang Li och doktoranden Jiajun Zhou, studiens huvudförfattare. "Vi var mycket spända på att se vad simuleringarna förutspådde eftersom vi inte visste i förväg vilka observerbara signaturer vi kunde förvänta oss. Jiajun arbetade mycket hårt för att snabbt få fram dessa anmärkningsvärda resultat och vi tror att detta har öppnat helt nya vägar för framtida forskning om mörk materians natur med hjälp av linsning."

Dessa besök stöddes av flera forskningsbidrag och bidrog till att lägga grunden för samarbetet. Den nyligen invigda HKIAA vid HKU har banat väg för närmare samarbete med kollegor på det kinesiska fastlandet och kommer att öppna dörrarna för vidare banbrytande astrofysikforskning.

För detaljer om forskningen se denna tidskriftsartikeln "Gravitational Lensing Predictions from Wave Simulations of Fuzzy DarkMatter" 

Nancy Grace Roman Space Telescope kommer att vara i drift minst dubbelt så länge som beräknat

 

Bild NASA Roman teleskopet. Rymdtelekopet som snart är i drift och som har stora förväntningar på sig. Det  söker  i det infraröda  strålningsområdet vilket är skillnad mot Hubbleteleskopet som söker i det synliga optiska fältet. Fältet där det mänskliga ögat ser. 

 NASAs Nancy Grace Roman SpaceTelescopes mycket exakta första korrigering mitt i kursen till sin plats därute  tillsammans med andra bränslebesparingar förväntas mer än fördubbla uppdragets potentiella operativa livslängd.

"Tack vare planering från vårt team för omloppsdynamik briljant genomförande av operationsteamet och en exakt uppskjutning från SpaceX har Roman bränsle för minst 22 års potentiella vetenskapliga operationer," beskriver Jamie Dunn, centerdirektör vid NASAs Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland. Något som mer än fördubblar den beräknande livslängden vid dess konstruktion.

Den extra livslängden kommer från den första halvkurskorrigeringens noggrannhet, extra bränsle före uppskjutning och förväntade resultat från Romans kommande andra kurskorrigering och omloppsinsättning.

Roman är designad för ett femårigt primärt uppdrag, plus ett femårigt förlängt uppdrag  en totalt tio års bränslebudget. Eftersom bränsle är observatoriets primära förbrukningsresurs kan eventuella bränslebesparingar möjliggöra ytterligare år av observationer utöver den 10-åriga designlivslängden.

Det romerska teamet genomförde sin första bränning den 31 augusti för att justera observatoriets bana mot dess slutliga bana och har sedan dess analyserat dess effekter på uppdraget. Förutom att manövern utfördes med mer än 99 % noggrannhet krävde den mindre än 10 % av det bränsle teamet hade budgeterat för: cirka 18 kilo, ner från 200 kilogram.

Extra bränsle vid uppskjutning skulle möjliggöra ungefär fyra år till utöver beräknat. Detta överskott vid uppskjutning finns eftersom Roman sköts upp lättare än planerat. Teamet hade budgeterat bränsle med en  maxvikt nu av 9 800 kilo vilket är långt över observatoriets först beräknade vikt på 8 056 kilo. Den nu lättare rymdfarkosten behövde mindre bränsle för kurskorrigeringen och dess lägre vikt lämnade också utrymme för att fylla drivmedelstankarna utöver vad det tioåriga uppdraget krävde.

"En rymdfarkosts massa förändras under design- och byggprocessen, så vi baserar drivmedelsbudgeten på ett fastställt maxvärde som nu förändrats" beskriver Alison Rao, Romans framdrivningschef på NASA Goddard. "Vi beräknade drivmedlet som behövs baserat på faktisk massa under hela integrationen och testningen  för att säkerställa att vi hade reservkraft. Eftersom Romans drivmedelsbehov blev lägre än vad vi budgeterat för kunde vi fylla drivmedelstankarna till deras kapacitet istället för att bara fylla dem så mycket vi behövde för 10-årskravet."

Tack vare den första halvvägskorrigeringen förväntas den andra bränningen bli mycket liten och spara ännu mer bränsle. Teamet kan också vänta längre med att genomföra denna uppföljande bränning, som nu är planerad till slutet av september början av oktober. Det kommer att ge observatoriet den sista energin som krävs för att nå sin målposition innan manövreringen till sin slutliga bana vid L2, cirka 100 dagar efter uppskjutningen, eller ungefär i början av december. Enligt nuvarande prognoser kommer båda manövrarna att använda mindre bränsle än planerat, vilket potentiellt sparar ännu mer för framtida vetenskap.

När Roman väl är i omloppsbana runt L2 (Larganpunkt) kommer den bara att behöva periodiska stationhållande bränslebränningar ungefär var 28:e dag.

Hubbleteleskopet kan tas som ett positivt exempel i vår tid, Det är fortfarande i full drift trots att dess ursprungliga beräknade livslängd var satt till 15 år när det sköts upp i rymden den 24 april 1990. Efter en del service genom åren är det fortfarande i drift och har nu levererat banbrytande vetenskap i över 36 år (2026)

Analys resultat av 2884 typ Ia-supernovor utmanar rådande mörk energiteorin

 

Bild wikipedia Schema över hur en supernova Ia blir till. En supernova typ Ia exploderar alltid vid samma massa och med samma kemiska innehåll vilket gör att de utstrålar samma mängd ljus. Skeendet kommer ur  en exploderande vit dvärg i ett dubbelstjärnsystem tillsammans med en röd jätte. Därför kan explosionen användas som en metod att mäta långa avstånd i rymden genom att man observerar hur mycket ljus som når jorden och räknar ut avståndet med inversa kvadratlagen

Forskare vid University of Queenslands School of Mathematics and Physics var ledare till en global insats för att sammanställa en datamängd som innehåller information om 2 884 stycken  typ Ia-supernovor som används för att mäta kosmiska avstånd.

Doktorand Ryan Camilleri beskriver att projektet sätter en ny global standard inom supernovakosmologi och ger den tydligaste bilden hittills av hur universum har expanderat över tid.

"Vi har byggt upp tre decennier av astronomiska observationer till en enda, konsekvent ram. Vi kombinerade våra data med andra kosmiska mätningar, inklusive relikljus från Big Bang och kartor över hur galaxer är fördelade i rymden. Istället för att bekräfta den standardmodell för kosmologi där man  antar att mörk energi är fast och oföränderlig har vi nu fått bevis för att mörk energi kan förändras över tid."

Datasetet kombinerar historiska mätningar med data från Dark Energy Survey (se nedan) (DES) som publicerades 2024.

För att enhetliggöra informationen analyserades äldre observationer på nytt med hjälp av modern teknik.

"Under åren har vi lärt oss mycket mer om hur supernovor beter sig, då vi har kunnat gå tillbaka och tillämpa den förbättrade förståelsen på äldre data," beskriver Mr Camilleri och tillägger. "Omfattande arbete har gjorts för att koppla samman observationer från olika teleskop med olika kapaciteter och ta hänsyn till frågor som kosmiskt damm och galaxens massa som kan påverka ljuset från en supernova. Vi inkluderade också mer subtila effekter som gravitationslinsning vilket ger böjning och förstoring av ljus runt stora objekt när det färdas från en supernova till jorden." 

Rumtiden är krökt kring ett massivt objekt till exempel en galaxhop eller ett svart hål linsning innebär att ljus böjs de ljusstrålar som är på väg mot oss från en ljuskälla bakom galaxen. Denna linseffekt kan förstora och förvränga bilden av ljuskällan

Astrofysikern professor Tamara Davis beskriver att datasetet var ett spännande steg mot att förstå vad mörk energi kan vara.

"Våra supernovadata från DES 2024 (namnet på undersökningen) visade först antydningar om att mörk energi kan variera över tid, och denna nya sammanställning visar också en avvikelse från standardmodellen, även om det går i en något annan riktning. På liknande sätt fann man från Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) antydningar om variationer i mörk energi i dessa undersökningar av relik-ljudvågor från det tidiga universum.

 Två helt oberoende mätningar har funnit tecken på tidsvariation i mörk energi, vilket utmanar standardmodellen för mörk energi att den inte förändras. "Vi vet att dessa två skilda teorier är enormt framgångsrika inom sina egna områden, så om vi kan lista ut hur vi sätter ihop dem vore det ett stort steg inom teoretisk fysik."

Framtida undersökningar kommer att läggas till data, inklusive de från Dark Energy Bedrock All-Sky Supernova-programmet (DEBASS) som upptäckt hundratals fler supernovor närmare jorden än DES-undersökningen.

Läs kosmologiresultaten på arXiv här och värdgalaxens massmätningar. 

Resultaten kommer från insatser från hundratals forskare som under många decennier tillsammans med personer som arbetat med Dark Energy Survey, Foundation Supernova Survey, PanStarrs I, Sloan Digital Sky Survey, Supernova Legacy Survey, Carnegie Supernova Project och Center for Astrophysics supernovasurvey. 

Det äldsta ljus vi kan se i universum

 

Bild  https://today.ucsd.edu CMB är en ögonblicksbild av det äldsta ljuset i vårt universum där vi kan se skillnader  av universum i ljus när universum  var 380 000 år gammalt. Tidigare var universum ogenomskinligt då enbart vätgas fanns och temperatur var likartad.  Bilden visar små temperaturfluktuationer som motsvarar områden med något olika densiteter och representerar fröna till framtida stjärnor och galaxer. (cr: Europeiska rymdorganisationen / Plancksamarbetet)

Cirka 380 000 år efter Big Bang gjorde spridningen av strålning från fria elektroner en liten mängd linjär polarisation av ljus vid tiden då universum blev genomskinligt. Processen är delvis analog med den polarisation som uppstår när solljus sprids i jordens atmosfär.

Forskare har funnit antydningar om att denna polarisation kan ha roterat något under sin resa över kosmos. Om det bekräftas kan detta fenomen, känt som kosmisk dubbelbrytning ge bevis för fysik bortom Standardmodellen och potentiellt ge ledtrådar om mörk materians och mörk energi.

Även ett minimalt fel i orienteringen av ett teleskops polarisationsdetektorer kan ge nästan exakt samma effekt. Forskare vid UC San Diego utvecklade en metod för att testa kalibreringen av relativ polarisationsvinkel för olika detektoruppsättningar. Teamet utvecklade en annan skattare och tillämpade den på befintliga observationer från Europeiska rymdorganisationens Planck-satellit. Nya analyser har antytt att CMB-polarisationen kan ha roterat endast en bråkdel av en grad under de nästan 14 miljarder år som ljuset har färdats.

Problemet är att samma rotation kan uppstå om de polarisationskänsliga detektorerna i ett teleskop är felkalibrerade med en liknande liten vinkel. Enbart utifrån CMB-signalen kan forskare inte skilja mellan en enhetlig kosmisk rotation och ett vanligt fel i detektorns orientering eftersom båda ger exakt samma observerade effekt. "Signalen vi letar efter är otroligt liten, så vi måste vara säkra på att vi ser universum och inte vårt instrument," beskriver Lonappan (vilken ledde studien se nedan). "Vår metod ger oss ett kompletterande sätt att kontrollera den skillnaden. Innan vi tolkar en liten rotation som ny fysik vill vi veta att kalibreringen i sig kan litas på."

Teamet tillämpade metoden på åtta Planck-polarisationskartor och jämförde det resulterande kalibreringsmönstret med det som erhållits från den etablerade analysen som för närvarande används för att separera instrumentell rotation från kosmisk dubbelbrytning känd som Minami–Komatsu-analysen. De två metoderna visade sig vara konsekventa, trots att de bygger på olika antaganden. 

Den nya tekniken är avsiktligt okänslig för någon rotation som är gemensam för alla kartor. Som ett resultat kan den avgöra hur väl olika detektoruppsättningar är kalibrerade i förhållande till varandra. Men den kan inte på egen hand fastställa den totala polarisationsvinkeln eller den absoluta kosmiska dubbelbrytningssignalen. Det kräver fortfarande en oberoende absolut kalibreringsreferens. Det finns två typer av CMB-polarisation: E-lägen och B-mod. E-moder, som först upptäcktes 2002, skapas av täthetsskiften i universum och har symmetriska mönster. B-lägen, å andra sidan har lockliknande mönster. 

Gravitationslinsning förvrängningen av CMB-ljus av materia mellan oss och det tidiga universum  producerar B-lägen som redan har observerats medan primordiala gravitationsvågor kan ge en ytterligare B-modesignal som ännu inte har upptäckts. "Upptäckten av primordiala B-lägen skulle förändra vår förståelse av det tidiga universum, så mätningen måste klara rigorösa kalibreringskontroller," beskriver Professor of Physics Brian Keating and Associate Professor of Physics Kam Arnold,. "Anto har utvecklat ett användbart nytt ramverk för att testa kalibrering av relativ polarisationsvinkel. Det handlar i slutändan om att veta när vi kan lita på en mätning."

Studien, ledd av postdoktoral forskare Anto I. Lonappan, Chancellor's Distinguished Professor i fysik Brian Keating och docent i fysik Kam Arnold, publiceras i Astrophysical Journal Letters. 

Nya viktiga mätningar av det tidiga universum

 

Bild NASA Forskarteamet fokuserade på 15 av de mest opåverkade  små, avlägsna galaxer som upptäckts för dessa artiklar (se nedan).

Ett internationellt team, inklusive forskare vid University of Minnesota Twin Cities, har nått en viktig milstolpe inom "precisionskosmologi" genom att mäta mängden helium som skapades under universums första fem minuter med en aldrig tidigare skådad noggrannhet.

Serien av fem artiklar publicerade i The Astrophysical Journal beskriver hur teamet kunde utnyttja 130 timmars observationstid på Large Binocular Telescope i Arizona för att minska osäkerheten kring detta fundamentala kosmiska värde till bara 0,5 %  tre gånger bättre än tidigare standarder. 

Studiens resultat ger nya ledtrådar om universums början och hjälper forskare att bättre förstå fysikens grunder. Experimentet  följer traditionen att testa standardmodellen inom fysiken, vilket historiskt många gånger har resulterat till teknologiska genombrott.

"Detta är ett fysikexperiment i stor skala gav en av de största upptäckterna i hela min 40-åriga karriär," beskriver Evan Skillman, University of Minnesota College of Science and Engineering Distinguished Professor vid School of Physics and Astronomy. "Det är ett grundläggande tal som berättar specifikt om universums tillstånd under dess första fem minuter. Den har diagnostisk kraft som talar direkt till Standardmodellen för fysik."

Big Bang-teorin visar hur universum expanderade från ett extremt högdensitets- och högtemperaturtillstånd för ungefär 13,8 miljarder år sedan. Teorin vilar på tre pelare: universums expansion, den kosmiska bakgrundsstrålning i form av mikrovågor och mängden lätta grundämnen som helium och deuterium. Den sista pelaren helium och deuterium  har inte studerats och mätts lika ingående som de två föregående pelarna.

För att nå denna precision gick teamet bort från traditionella extrapoleringsmetoder att uppskatta ett okänt värde genom att förlänga en trendlinje med kända data vilket kräver mätning av många galaxer och uppskattning av den initiala heliumnivån. Istället fokuserade de på 15 av de mest "orörda" små, avlägsna galaxer som någonsin upptäckts. Dessa galaxer är kemiskt outvecklade och fungerar som "tidskapslar", bevarade nästan exakt som de var strax efter Big Bang.

Med hjälp av avancerade spektrografer byggda vid Ohio State University analyserade forskarna mer än 10 heliumlinjer och 15 vätelinjer samtidigt. Detta gjorde att de kunde ta hänsyn till små systematiska effekter som tidigare ansågs försumbar men som blir avgörande när man siktar på noggrannhet under procent.

"MODS-spektrograferna tog 12 år att bygga från koncept till att analysera det första ljuset på himlen," beskriver Richard Pogge, professor i astronomi vid College of Arts and Sciences vid Ohio State University. "Det här är den typ av projekt vi designade dem för och att nu få leverera med dem är oerhört tillfredsställande. Det är inte varje dag man kan hjälpa till att bygga instrument som mäter något grundläggande om universum."

Den exakta mätningen bekräftar inte bara historien utan ger också en exakt bild av Standardmodellen för fysik. Genom att bestämma den exakta mängden helium kunde teamet beräkna antalet neutrinofamiljer de lättaste subatomära partiklarna som fanns i det tidiga universum.

"Vi lovade en halv procents osäkerhet i vårt förslag, och det kom vi igenom," tillade Skillman. "I vetenskapens oförutsägbara värld händer det inte särskilt ofta."

Förutom University of Minnesota Twin Cities och Ohio State University inkluderade teamet forskare från Gonzaga University, Northwestern University, University of Texas at Austin, Indiana University, University of California Santa Cruz, University of Illinois, Universidad Nacional Autónoma de México och TRIUMF.

Den yngsta planet som hittats.

 

Bild NASA Konstnärs koncept föreställande Elias 2-24 b, den yngsta exoplanet som upptäckts hittills och fortfarande växer i storlek  i den proplanetära skivan av damm och gas som omger den unga solen. Material från skivan bygger genom gravitation aktivt upp planeten som nu har massa som Jupiter och bildas i ett gap i skivan vilket stöder den ledande teorin om jätteplanetbildning. W. M. Keck-observatoriet/Adam Makarenko.

Astronomer har bekräftat en värld som är mindre än en miljon år gammal som den yngsta kända planeten, med hjälp av data från NASA-finansierade arkiv. Kallad Elias 2-24 b, den lilla planeten snurrar fortfarande i sin födelseskiva av damm och gas. Planeten finns 450 ljusår bort i riktning mot stjärnbilden ormbäraren på södra stjärnhimlen.

"Våra planetbildningsmodeller hade sedan tidigare svårt att förklara de tidigare rekordhållarna för den yngsta kända planeten Det var fyra stycken som var kandidater.  Två planeter som kretsar kring stjärnan PDS 70 och två planeter som kretsar kring stjärnan WISPIT 2  vilka alla är mer än 5 miljoner år gamla," beskriver Lucas Cieza, professor vid Instituto de Estudios Astrofísicos i Chile och medförfattaren till en artikel som beskriver resultaten (se nedan). "Elias 2-24 b visar oss att även våra bästa modeller för planetbildning fortfarande saknar några viktiga processer."

Med koronagrafen som blockerade ljuset från stjärnorna sökte astronomer efter exoplaneter som kretsade kring stjärnor där de kunde vara inbäddade i de dammiga skivorna. Planeter som finns utanför vårt eget solsystem kallas exoplaneter.

"Planeterna bör finnas inom springor i den protoplanetära skivan eftersom de skär hål i dem" beskriver Andrea Bernardi doktorand vid Universidad Diego Portales i Chile. "Och det var precis i en sådan vi hittade Elias 2-24 b."

Planeten som kretsar kring stjärnan Elias 2-24 är ungefär lika massiv som Jupiter och stjärnan finns cirka 450 ljusår från jorden. Att studera detta system erbjuder en slags tidsmaskin för forskare att utforska hur vårt eget planetsystem kan ha sett ut för miljarder år sedan.

Stjärnor föds i virvlande moln av gas och damm, en dimmig miljö. Planeter i omloppsbana bildas av överblivet material som klumpar ihop sig och gradvis formar en bana runt stjärnan. Men det är svårt att studera en exoplanets första bildningsskede på grund av allt damm som omsluter dem.

Studien som publicerades nyligen i The Astrophysical Journal Letters  var under ledning av Bernardi, doktorand vid Universidad Diego Portales i Chile och man fokuserade på arkivobservationer av sju stjärnor som observerades med hjälp av koronagrafen vid W. M. Keck-observatoriet på Hawaii. Observatoriet  har samarbetsavtal  med NASA. Var och en av dessa stjärnor rymmer en skräpskiva (protoplanetär skiva) full av damm, gas , is och stenbitar med strukturer som ger glipor i skivan vilket antyder att planeter kan bildas runt detta innehåll.

STScI-forskare (Space Telescope Science Institute, Baltimore) Berkeleypriset 2027

 

Bild Wikimedia Strax efter starten av NASA/ESA/CSA James Webb Space Telescopes vetenskapliga verksamhet märkte astronomer något oväntat i insamlad data: röda objekt små objekt  belägna i det avlägsna i tid och rum unga universum. 

Forskare från Space Telescope Science Institute (STScI) är medlemmar i samarbetet (UNCOVER-projektet) som hittade och undersöker dessa så kallade little red spot. De har nu  tilldelats 2027 års Lancelot M. Berkeley–New York Community Trust Prize for Meritorious Work in Astronomy som en del av sitt arbete med UNCOVER-projektet. Berkeleypriset delas årligen ut för mycket förtjänstfullt arbete med att främja astronomins vetenskapliga upptäckter under det föregående året.

Enligt prismotiveringen hedras UNCOVER-samarbetet med Berkeley-priset 2027 för att ha "kombinerat teleskopens och gravitationslinsnings kraft för att avslöja innehållet i det avlägsna universum." Genom spektroskopiska studier har teamet upptäckt galaxer vid den kosmiska gryningen, inklusive stora populationer av lysande galaxer och supermassiva svarta hål i det tidiga universum."

 Berkeley-priset delas ut årligen sedan 2011 av American Astronomical Society (AAS) och stöds av ett bidrag från The New York Community Trust och inkluderar ett penningpris samt en inbjudan att hålla den avslutande plenarföreläsningen vid AAS vintermöte. The 249:e AAS-mötet kommer att hållas i Salt Lake City, Utah, från 10 till 14 januari 2027.

Varje år väljer de tre AAS-vice ordförandena, i samråd med chefredaktören för AAS-tidskrifterna Berkeley-pristagaren för förtjänstfull forskning publicerad under de föregående 12 månaderna. Årets pris uppmärksammar UNCOVER-teamet för tre nyligen publicerade artiklar i The Astrophysical Journal. Den första och Den andra presenterar en översikt av UNCOVER-projektet, sammanfattar dess vetenskapliga mål och karakterisera den initiala avbildningen och slutliga spektroskopin från projektet. Den tredje introducerar ett nyckelresultat från projektet: bevis för att populationen av svaga, kompakta "little red dots" som JWST såg i det tidiga universum domineras av röda, aktivt ackreterande svarta hål snarare än bara dammiga stjärnbildande galaxer. Teamet visade att dessa över tid blev röda aktiva galaxkärnor och är mycket fler vid höga rödförskjutningar än vad som tidigare antagits.

Många fler i det tidiga universum än man trott. De är början till stjärnor och galaxer. Men då vi ser dem svarta hål med insamlande av gas enligt mig. Om dessa svarta hål  uppstod i samband med BigBang eller kort efteråt av gravitation eller fascinerande tanke kom med från ett tidigare universum då vårt universum och vår tid kom till får framtida studier svara på. 

The UNCOVER team består av mer än 50 personer över hela världen, under ledning av bland annat  Sedona Price vid STScI, inklusive STScI-astronomerna Dan Coe och Susan Kassin, tillsammans med Camilla Pacifici, tidigare vid STScI. Berkeley-priset kommer att tas emot på uppdrag av samarbetet med Ivo Labbé (Swinburne University of Technology) som, tillsammans med Rachel Bezanson, är medhuvudforskare för UNCOVER.

Panorama av stjärnbildning

 

Bild NASAs James Webb Space Telescope observation nyligen av IC 348, ett stjärnbildande område 1 000 ljusår från jorden. Webbteleskopet fann små bruna dvärgar några dubbelt så stora som Jupiter och unga stjärnor som slungade ut kraftfulla jetstrålar som kraschade in i omgivande gas och damm. Bild: NASA, ESA, CSA, Kevin Luhman (PSU), Catarina Alves de Oliveira (ESA), Mahdi Zamani (ESA/Webb)

Ovan vy av det närliggande stjärnbildande området IC 348 är en av de innehållsrikaste  bilderna som hittills släppts från NASAs James Webb Space Telescope. Med hjälp av telekopet sökte astronomer i IC 348 efter bruna dvärgar. Objekt som är mindre massiva än de minsta stjärnorna (så kallade misslyckade stjänbildningar).

Stjärnbildningsregionen IC 348 ligger 1 000 ljusår bort från oss i stjärnbilden Perseus. I områden som IC 348 kollapsar kalla moln av molekylär vätgas och bildar nya stjärnor, vilket skapar lysande  scener som ovan. Stjärnbildningsprocessen kan skapa mycket varierande objekt, från massiva stjärnor som kollapsar efter bara några miljoner år i kärnkollaps-supernovaexplosioner till de minsta och vanligaste stjärnorna, som är långlivade och producerar kraftfulla stjärnstormar. De minsta stjärnorna väger omkring 8 procent av solens massa.

Under denna massa finns en  klass av objekt som kallas bruna dvärgar. Bruna dvärgar bildas på samma sätt som stjärnor genom kollapsen av molekylmoln. Men till skillnad från stjärnor blir kärnorna hos bruna dvärgar aldrig tillräckligt varma för att smälta samman vanligt väte till helium (även om många kortvarigt fusionerar deuterium eller tungt väte, tidigt i sin existens).

Det som fortfarande är oklart, och som forskarna hoppades lära sig genom att använda Webbs känsliga instrument i studiet av IC 348, är hur små de minsta objekten som skapas vid stjärnbildningsprocesser är. Med andra ord, hur liten är den minsta bruna dvärgen?

Forskare som försökte besvara denna fråga använde först Webbteleskopet till att studera IC 348 under 2022 och upptäckte då bruna dvärgar med massor så låga som endast tre till fyra gånger större än Jupiters massa. Nu har samma forskarteam använt Webb för att undersöka ännu djupare i denna region i jakt på ännu mindre bruna dvärgar.

Teamet använde Webbs NIRCam (Near-Infrared Camera) 2024 för att fånga det varma skenet från unga bruna dvärgar och nybildade stjärnor som kan ses på ovan bild av IC 348. Efter att ha valt ut bruna dvärgar baserat på deras färg och ljusstyrka följde de upp med Webbs NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph) 2025 för att genomföra spektroskopiska observationer för att studera massorna hos de bruna dvärgarna.

Dessa djupa Webb-observationer avslöjade något anmärkningsvärt: bruna dvärgar med massor så låga som bara dubbelt så stora som Jupiters massa,  0,19 procent av solens massa. Det är mycket mindre än vad teorin förutspår att bruna dvärgar kan vara. Detta är de minst massiva bruna dvärgarna som är kända och deras existens utgör en utmaning för modellen av hur stjärnor bildas.

Förutom upptäckten av dessa oväntat lätta bruna dvärgar innehöll Webbs observationer ännu fler överraskningar. En av de lättaste nyfunna bruna dvärgarna visade tecken på en skiva, vilket antyder att små planeter kan bildas runt ett objekt som i sig bara är har massa som en större planet.

När de inspekterade spektra från IC 348:s bruna dvärgar fann forskarteamet också en egenskap de tillskrev ett oidentifierat kolväte, molekyler som endast består av väte- och kolatomer. Denna specifika formation har endast observerats i atmosfärer hos de bruna dvärgarna med lägst massa vilket tyder på att dessa extrema objekt kan existera i en egen spektral klass.

Stjärnorna och de bruna dvärgarna i IC 348 är inte de enda attraktionerna i bilden. En briljant detaljerad samling protostjärnor finns uppe i högra hörnet. Flera av dessa protostjärnor åtföljs av Herbig-Haro-objekt Objekt som är lysande områden som bildas när jetstrålar från växande nya stjärnor kraschar in i gas och damm runt stjärnan.

Den långa, smala formationen  horisontellt orienterad i detta hörn är Herbig-Haro-objektet HH 797. Vid närmare granskning avslöjas att denna källa är två protostjärnor med nästan parallella utflöden. Precis till höger om HH 797 finns den propellerformade Herbig-Haro-objektet HH 211, som har både smala jetstrålar och breda utflöden.

Ny teori om hur månen kom till.

 

Konstnärs tolkning av den enorma kollisionen mellan den tidiga jorden och "Theia", ett Mars-stort objekt som tros ha orsakat månens bildande. NASA/JPL-CalTech/T. Pyle.

För sin storlek och placering i solsystemet har jorden en stor måne. Men frågan om hur jorden fick sin måne har det teoretiserats över under lång tid. Den ledande teorin är Theiateorin.

Forskare vid Southwest Research Institute och University of Arizona har nu tagit hjälp av toppmoderna beräkningstekniker som avslöjar grundläggande skillnader i hur månen kan ha bildats vid kollisionen mellan ett Mars-stort objekt och jorden för ungefär 4,5 miljarder år sedan.

Tidigare studier av scenariot utgående från jättelika nedslag på jorden inkluderar en grundläggande artikel från 2001 av Robin Canup, vice ordförande för SwRI:s Solar System Science and Exploration Division i Boulder, Colorado och Erik Asphaug, professor vid Lunar and Planetary Laboratory  medförfattare till den nu aktuella studien. I det jättelika nedslagsscenariot på jorden utplånade skräpet från kollisionen mellan det Mars-stora objektet Theia och den tidiga jorden Theia, vilket spred Theiaresterna i en skiva runt jorden.

Dessa datasimuleringar och efterföljande jättepåverkande datamodeller av händelsen ignorerade dock materialstyrkan, som teoretiskt ansågs vara obetydlig för sådana högenergihändelser. Adeene Denton, en tidigare postdoktoral forskare vid Lunar and Planetary Laboratory som nu är vid SwRI och hennes team analyserade denna hypotes med moderna beräkningsmetoder som för första gången inkorporerar temperaturberoende geologisk styrka. "Vi upptäckte att den redan existerande geologin hos den Mars-stora protomånen spelade roll," beskriver Adeene Denton "När du simulerar jorden och månen som kolliderande objekt med deras  geologiska egenskaper förändras hur månen bildas vid nedslaget något som ingen undersökt tidigare."

"Eftersom kollisionen ansågs vara tillräckligt våldsam för att smälta och förånga stora delar av jorden och Theia, antogs i de tidigare artiklarna att det är möjligt att se objekten som vätskor," beskriver Asphau. "Baserat på våra nya resultat tycker vi dock att det är dags att ompröva det."

Denton återbesökte hypotesen för första gången med mer avancerade simuleringar av utjämnade partikelhydrodynamik som tar hänsyn till den strukturella styrkan hos de kroppar som är inblandade i kollisionen.

"Det visar sig att materialstyrka är väldigt viktig när man studerar kollisioner mellan mindre kroppar som asteroider, dvärgplaneter och månar," beskriver Denton, som fick idén att tillämpa konceptet på jordens måne när han arbetade på en tidigare artikel om bildandet av Pluto-Charon-systemet. "Vi var inte säkra på om det skulle spela någon roll för vår måne eller inte. När vi gjorde simuleringarna upptäckte vi att det spelar ganska stor roll."

Den nya teorin utvecklad vid University of A och universitetet i Bern i Schweiz, använder en styrkemodell som ger kropparna den typ av motståndskraft mot deformation som förväntas för realistiska geologiska material såsom sten och metall och även is som skulle ha utgjort Theia och proto-jorden.

Varmare kroppar är svagare än kallare  teamet fann att de olika utfallen av månbildningsscenarier är känsliga för temperaturerna hos de kolliderande kropparna. Vissa scenarier ger en helt intakt måne inom några timmar efter nedslaget medan andra resulterar i en protomåneskiva runt jorden som bildar månen över tid. Eftersom protoplaneter generellt börjar heta och svalnar över tid skapar detta en viktig ny koppling mellan tidpunkten för jättenedslaget och månens ursprungliga tillstånd och sammansättning.

"Beroende på hur varm jorden och månen var före kollisionen kan kollisionen förstöra Theia och skapa denna massiva skiva av bråte som så småningom bildar månen," beskriver Denton. "Men när vi använde samma parametrar som den ursprungliga nedslagsmodelleringen ner till lika temperaturstrukturer inuti båda kropparna framträdde en intakt måne inom cirka fem timmar."

Även om intakta månresultat har observerats i tidigare simuleringar visar detta arbete  att materialstyrka och temperatur spelar en central roll om månen formas intakt eller sätts ihop av material bearbetat inom en protolunarskiva.

"Dessa överraskande och spännande nya resultat antyder en potentiell koppling mellan månens fysiska egenskaper idag och eventuella flyktiga innehåll av jordens och Theias termiska tillstånd vid tiden för jättenedslaget," beskriver Canup vice ordförande för SwRI:s Solar System Science and Exploration Division i Boulder, Colorado. Canup var inte var involverad i studien. "Detta kan i sin tur hjälpa forskare att bättre avgränsa tiden när månbildningshändelsen inträffade."

Ytterligare en fråga är om likheten mellan material som utgör jorden och månen. Precis som med tidigare modeller är det fortfarande en öppen vetenskaplig fråga att förklara den nära sammansättningen mellan jorden och månen.

"Eftersom jorden och Mars bildades i samma närhet i solsystemet är de som syskon," beskriver Denton. "Månen och jorden är däremot mer som tvåäggstvillingar."

En möjlig förklaring är att Theia och proto-jorden bildades i en gemensam region i solsystemet medan Mars som är kompositionellt skild från jorden och månen bildades längre bort.

Studien är publicerad i The Astrophysical Journal Letters och kan läsas här. 

Ett vanligt händelsemönster av aktivitet i svarta hål formar närliggande galaxer

 

Bild wikipedia Galaxen NGC 2207 sedd från Hubbleteleskopet. Ett exempel på galaxer därute.

Forskning, baserad på observationer från VLT i Chile  very large teleskopets MUSE-instrument (Multi Unit Spectroscopic Explorer) visar att aktiva galaxkärnor (AGN), eller ljusstarka områden utifrån material som faller in i ett supermassivt svart hål, är kopplade till stjärnbildande ringar eller bågar, konformade områden av energirik gas och snabba "chockvågor", uppståenden från energiflöden som interagerar med omgivande gas.

"När vi förstod hur detta skedde kunde vi se att de svarta hålen inte bara drar in saker utan också kastar iväg saker," beskriver Peixin Zhu, doktorand och astronom vid Center for Astrophysics. Skeendena är  beroende av varandra.

Studien fokuserade på galaxer vars centrala svarta hål aktivt drar in närliggande material mestadels bestående av gas och damm..

"Vi ser att svarta hål inte bara konsumerar material i galaxers centrum utan även aktivt omformar  sin omgivning," beskriver Lisa Kewley, astrofysiker vid Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian, chef för centret och Zhus rådgivare. "Detta arbete hjälper oss att förstå en komplex återkopplingscykel som spelar en viktig roll i galaxutveckling."

Teamet använde en ny tredimensionell teknik för att skilja mellan tre källor: stjärnbildning, strålning från det aktiva svarta hålet och excitation (energi tillförelse) genom chockvågor. Chockexcitation uppstår när höghastighetsutflöden från det centrala svarta hålet kolliderar med det interstellära mediet. Över hela provet fann forskarna att stjärnbildande ringar eller bågar uppstod på avstånd av cirka 0,8 till 6 kiloparsec från galaxens centrum. Joniserade koner av svarta håls strålning sträckte sig utåt från galaxernas skivor medan centrala regioner dominerade av snabba stötar som ofta sträckte sig vinkelrätt mot dessa områden.

Forskarna fann också bevis för stötar i vinkelräta  riktningar mot AGN-biconerna.  AGN innebär en aktiv galaxkärna. Zhu noterar att dessa stötar i stort sett är förenliga med interaktioner mellan AGN-jetsrålar och det interstellära mediet, även om vindar från det aktiva svarta hålet också kan bidra, särskilt i galaxer med lägre jetstråls händelser..

"Det mest intressanta fenomenet med chockvågorna är att de alltid går vinkelrätt mot området där det svarta hålets injicerade utflöden utgår," beskriver Peixin. "Detta är mycket vanligt och vi ser det ständigt dyka upp över alla de nio undersökta galaxerna."

Studiens resultat kombinerade högupplösta observationer och detaljerade teoretiska modeller. MUSE-instrumentet gav rumsligt upplösta optiska data, medan de toppmoderna teoretiska datamodellerna som byggdes av Zhu och hennes kollegor, astrofysikerna Lisa Kewley från Center for Astrophysics och Ralph Sutherland vid Australian National University, gjorde det möjligt  att jämföra observationer av förutsägelser av svarta håls aktivitet, stjärnbildning och chockvågsaktivitet. Chandra-röntgenobservationer stödde också forskarnas tolkning.

Resultatet visar att aktivt växande svarta hål har en komplex cykel av ackretion, utflöde och interaktion med sina omgivande galaxer. Genom att separera effekterna av svarta håls strålning, stjärnbildning och chockvåger ger studien en tydligare bild av den cykeln och dess relation till stjärnbildning.

Studien publicerades nyligen i The Astrophysical Journal där man  beskriver  perspektivet på hur AGN-återkoppling kan påverka galaxers tillväxt och utveckling. 

Centret för astrofysik | Harvard & Smithsonian är ett samarbete mellan Smithsonian Astrophysical Observatory och Harvard College Observatory. 

Kan detta vara den första bekräftade exomånen

Bild wikipedia Konstnärlig representation av CD-35 2722-systemet Källa: ESO/M. Kornmesser.

 I årtionden har astronomer letat efter månar bortom vårt solsystem. Flera exomånekandidater har föreslagits men ingen har blivit ett säkert bekräftat exempel.

I en nyligen genomförd SETI Live-intervju talade programledaren Dr. Franck Marchis med Universidad Diego Portales doktorand Kevin Hoy för att ta reda på om Hoys team faktiskt hade hittat en exomåne. Hoys svar var försiktigt. "För tillfället är vi inte säkra på att vi har hittat en exomåne," beskev han. "Jag skulle säga att vi förmodligen inte har det." Teamet är säkra på att föremålet är verkligt men vet inte vad det är. Detta objekt skiljer sig dock från tidigare exomånekandidater.

För de tidigare kandidaterna är bevisen för att objekten själva existerar osäkra. Om dessa objekt så småningom bekräftas skulle de nästan säkert beskrivas som exomånar. I det här fallet, sade Hoy, är teamet är mycket mer säkra på att de faktiskt har upptäckt ett objekt. Det de inte är säkra på är hur de ska klassificera föremålet.

En satellit är ett objekt som kretsar runt ett större objekt, utan att nödvändigtvis bestämmas som om det mindre objektet ska kallas måne i den vanliga planetära meningen.  Objektet kretsar inte runt  en konventionell planet. Den kretsar kring CD-35 2722 B, en brun dvärg (en brun dvärg är en misslyckad stjärnbildning, objekt mellan gasplaneter och stjärnor). Bruna dvärgar befinner sig i massa  mellan de största planeterna och de minsta stjärnorna. Ovanför ungefär 80 Jupiter-massor kan ett objekt upprätthålla vätefusion och bli en stjärna, medan ett objekt vid cirka 13 Jupiter-massor (gången större massa)  bara kan bränna deuterium. De är mellanliggande objekt som varken är stjärnor eller planeter.

Denna bruna dvärg är bara cirka 10 procent så massiv som sin värdstjärna, med en mycket excentrisk bana. Tidigare arbete satte excentrisiteten till runt 0,9, medan nyare observationer har sänkt uppskattningen till ungefär 0,8.

Kandidatsatelliten (den ev exomånan) verkar också ha en excentrisk bana, med en excentricitet på cirka 0,4.

Hur kunde ett sådant system ha bildats? Det finns inget enkelt svar. "Vi har egentligen nästan ingen aning om hur ett sådant system blir till," säger Hoy.

En möjlighet som teamet övervägde är gravitationell instabilitet. I det scenariot kan en tillräckligt massiv skiva bli instabil under sin egen gravitation och brytas upp i separata delar. Hoy föreslår att ett stort fragment kunde ha blivit den bruna dvärgen medan mindre fragment bildades parallellt och ett fragment blev så småningom det objekt med ungefär Jupiter-massa som nu upptäckts.

De excentriska banorna gör också systemet svårt att förklara, eftersom skivbildning generellt skulle ge mer cirkulära banor. Att upptäcka ett månliknande objekt som kretsar runt en brun dvärg kräver användning av radiella hastighetsmätningar. Observationerna gjordes med CRIRES+, en högupplöst infraröd spektrograf på Very Large Telescope (VLT) Teamet tror att de har ett verkligt objekt med planetär massa som kretsar runt den bruna dvärgen CD-35 2722 B. Radialhastighetssignalen är tillräckligt övertygande för att Hoy ska sätta sitt förtroende för detekteringen till omkring 90 procent, och den framgångsrika förutsägelsen av senare observationer utgör grunden för detta förtroende.

Men frågor kvarstår om objektets natur, dess formation och till och med om den enklaste tolkningen är korrekt. För tillfället är exosatellit det säkrare ordet. För min del tycker jag storleken gör att den istället bör klassificeras som en planet.

Det kan finnas mer i just detta system än ett enda objekt. En tvåsatellittolkning passar insamlad data något bättre, även om konfigurationen verkar dynamiskt instabil i teamets simuleringar.

Se hela SETI Live-samtalet här på you tube 

Ett överraskande resultat i sökandet efter mörk materia

 

Bild https://newscenter.lbl.gov  LUX-ZEPLIN är huvuddetektorn i ett ytlaboratorium innan installation under jord. (Källa: Matthew Kapust/Sanford Underground Research Facility)

LUX-ZEPLIN (LZ) är en världsledande mörk materia-detektor och specialiserat på att söka efter WIMPs, (svagt interagerande massiva partiklar).

I en ny LZ-studie hittades en partikelinteraktion som är svår att förklara med kända bakgrundsprocesser och som potentiellt kan ha orsakats av en WIMP.

LZ fortsätter att köras för att se om ytterligare data stärker eller försvagar antydan av en mörk materia-interaktion.

 Resultatet uppfyller ännu inte den statistiska tröskel som krävs för att bevisa upptäckten men är den mest övertygande ledtråden till mörk materia som experimentet rapporterat om hittills.

LZ är ett internationellt samarbete mellan 250 forskare och ingenjörer från 39 institutioner. Detektorn hanteras av USA:s energidepartements Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) och fungerar nästan en mil under jord vid Sanford Underground Research Facility (SURF) i South Dakota. I experimentet används 10 ton ultrarent flytande xenon i sökndet efter mörk materia och är optimerat för att leta efter WIMPs,  svagt interagerande massiva partiklar som kan passera genom xenon (en gas).

Resultaten presenterades i en vetenskaplig föreläsning vid TeV Particle Astrophysics-konferensen 2026 i Japan. Artikeln kommer att publiceras på det onlinebaserade arkivet arXiv och skickas in till tidskriften Physical Review Letters men kan läsas redan nu.

"Vi är mycket intresserade av denna händelse i data från den region där vi förväntar oss mörk materia och de konkurrerande bakgrunderna är mycket låga," beskriver Rick Gaitskell, professor vid Brown University och talesperson för LZ. "Med bara en händelse vill vi inte gå händelserna i förväg. Vi påstår inte att vi har sett mörk materia. Men vi har sett något intressant som vi vill dela med det vetenskapliga samfundet för att få deras synpunkter."

LZ-samarbetet studerar experimentella data i omgångar. I det nya resultatet analyserade forskarna 220 dagar av data insamlade mellan mars 2023 och april 2024. Samarbetet hade tidigare sökt i denna datamängd efter svaga signaler från de enklaste typerna av WIMP-interaktioner. Den nya analysen sökte i ett bredare spektrum av möjliga WIMP-interaktioner som kunde avsätta mer energi i detektorn. LZ är särskilt känslig för sådana signaler samtidigt som falska positiva signaler minimeras. Om den anomala händelsen orsakades av mörk materia skulle WIMP:n sannolikt ha en massa på minst 200 GeV/c2 (gigaelektronvolt), eller mer än 200 gånger massan av en proton. Det skulle också antyda en specifik typ av interaktion mellan WIMPs och vanlig materia bortom den enklaste modellen. LZ-resultaten har inte nått "5-sigma"-signifikans, den statistiska tröskel som anses vara en upptäckt inom fysiken. Den nya analysen är 2,6 sigma, vilket innebär att det finns ungefär 0,5 % chans att händelsen kan förklaras av kända bakgrunder.

Med ytterligare data kan forskare testa om upptäckten fortsätter att öka i betydelse eller om den bleknar bort.

Meteoritstoft visade sig innehålla magnetism

 Bild https://news.mit.edu  "Övergången från ett sfäriskt moln till en protoplanetär skiva, är en av de mest betydelsefulla händelserna i  solsystemets historia," beskriver Benjamin Weiss, the Robert R. Shrock Professor of Earth and Planetary Sciences at MIT(Massachusetts Institute of Technology)  Weiss. Källa: Hernán Cañellas

För cirka 4,6 miljarder år sedan var solsystemet mestadels bestående av en gigantisk boll av gas och damm. Under de följande miljonerna åren genomgick denna "solnebulosa" en enorm omvandling, där den plattades till en skiva av materia som sedan kondenserade och bildade  solen och planeter i omloppsbana runt denna.

Forskare har antagit att det tidiga solsystemet formades huvudsakligen av gravitation. Men en ny studie visar att magnetism sannolikt spelade en stor roll.

MIT-forskare har upptäckt spår av uråldrig magnetism i de äldsta meteoritproverna från nedslag  på jorden. Teamet analyserade mikroskopiska korn inbäddade i en meteorit som upptäcktes i Antarktis 2008. Dessa kalcium-aluminium-rika blandningar i meteoriter  (CAI:er) bildades ursprungligen under solsystemets första 200 000 år vilket gör proverna till det äldst kända materialet från solsystemet.

Resultaten tyder på att ett magnetfält existerade mycket tidigt, under  solnebulosan era. Forskarna uppskattar att detta nebulosamagnetfält var starkare än jordens magnetfält av idag och sannolikt spelade en betydande roll i att dra samman urmaterien för att bilda den tidiga solen.

"Denna övergång, från ett sfäriskt moln till en protoplanetär skiva (skivan som omgav den unga solen och i vilken planeter bildades)  är en av de mest betydelsefulla händelserna i hela solsystemets historia," beskriver Benjamin Weiss, Robert R. ShrockProfessor of Earth and Planetary Sciences at MIT. "Det har länge teoretiserats att gravitationen ensamt orsakade detta men våra mätningar visar att magnetism sannolikt också spelade en roll."

Weiss och hans kollegor rapporterar sin upptäckt i en artikel som publiceras denna vecka i Proceedings of the National Academy ofSciences. Studiens medförfattare vid MIT är huvudförfattare Cauê Borlina PhD '22, Elias Mansbach PhD '24 och Nilanjan Chatterjee, tillsammans med Xue-Ning Bai från Tsinghua University, Po-Yen Tung och Richard Harrison från Cambridge University, François Tissot från Caltech och Kevin McKeegan från University of California i Los Angeles.

Kvasaren H1821+643 ett exempel på krafter vi inte trodde kunde existera.

Bild wikipedia Chandrateleskopets  röntgenobservatoriebild av kvasar H1821+643.

Kvasarer  avger enorma mängder elektromagnetisk strålning från radiovågor till gammastrålning. En enskild kvasar kan utstråla energi motsvarande minst flera hundra vanliga galaxer där dessa inte finns. Energikällan är att kvasarer är aktiva galaxkärnor. Konkret ett supermassivt svart hål omgivet av en ackretionsskiva och liggande i centrum av en galax. Kvasarens strålning är ett resultat av att gas som närmar sig det svarta hålet hettas upp i ackretionsskivan och genom jetstrålar avger energi mängder av energi.

Ett forskarteam har upptäckt att vindarna som genereras av supermassiva svarta hål är 100 gånger kraftfullare än man tidigare trodde och de sprider energi över avstånd på cirka 300 000 ljusår från källan. Upptäckten visar att dessa explosiva vindar påverkar enorma områden bortom galaxerna där de finns.

"Svarta hål är till stor del kända för att suga in materia, men de släpper också ut gas i form av kraftfulla vindar," beskriver Satoshi Yamada, biträdande professor vid Tohoku Universitys Frontier Institute for Interdisciplinary Sciences (FRIS). "Dessa vindar troddes vara inneslutna inom den galax där det sker. Men i en ny studie visades att kraften är oerhört starkare än man tidigare trott."

Yamada och hans team, bestående av kollegor från Kanazawa University och Tokyo Metropolitan University bland flera, använde röntgenastronomisatelliten XRISM för att observera aktiviteten hos kvasaren H1821+643, belägen i stjärnbilden Draken, cirka 3,4 miljarder ljusår från jorden. Kvasarer är extremt ljusstarka objekt som drivs av supermassiva svarta hål som aktivt konsumerar gas. Det snabbt växande svarta hålet finns i centrum av en galaxhop där det driver turbulens i den omgivande heta gasen och avger röntgenstrålar. Forskarna bestämde noggrant gasens rörelse genom att analysera emissionslinjerna från järnjoner.

Högprecisionsobservationer med XRISM ( röntgenastronomisatellit) visade att högtemperaturgasen runt det svarta hålet inte förblir statisk utan sprider sig våldsamt över ett stort område på grund av turbulens. Forskarna bekräftade också att gasflödet sträcker sig bortom galaxen och når avstånd av cirka 300 000 ljusår bort från källan. Mängden energi som uppmättes involverad i turbulensen var ungefär 100 gånger kraftigare än tidigare uppskattningar och motsvarade flera miljarder supernovaexplosioner. De explosioner som sker när stjärnor når slutet av sin livslängd.

"För första gången har vi visat att svarta hål påverkar den bredare kosmiska miljön genom en chockvåg av häpnadsväckande kraft," tillägger Yamada. "Svarta hål är nyckelfaktorer för gasflöden och rörelse i rymden och transporterar enorma mängder energi till olika delar av kosmos."

Studien är publicerad som ”Vigorous turbulence driven by quasar-mode feedback in a cluster core” i Nature Astronomy  och skribenter är, Satoshi Yamada, Shutaro Ueda, Hirofumi Noda, Yutaka Fujita, Misaki Mizumoto, Kentaro Nagamine, Claudio Ricci, Shoji Ogawa, Taiki Kawamuro, Shinya Yamada, Yuichi Terashima, Yoshihiro Ueda

Avlägsna solsystemsobjekt kan ge kunskap om solsystemets förflutna

 

Bild https://science.nasa.gov  En konstnärs koncept som avbildar ett transneptuniskt objekt, en liten  isig kropp som kretsar runt solen bortom Neptunus bana. Dessa objekt är så små att NASAs Hubble- och Webb-teleskop bara ser dem som små ljuspunkter. NASA, ESA, Leah Hustak (STScI)

För första gången använde forskare NASAs Hubble- och James Webb-rymdteleskop till att studera några av de mest avlägsna kropparna i vårt solsystem, Transneptunska objekt (TNOs). Några av dessa är de minsta och svagast lysande som någonsin setts direkt. Forskarna fann oväntat färre små TNO:er än de förväntat sig och att färgerna på dessa kroppar hade samma relationer som deras större familjemedlemmar. 

Objekt som vanligtvis är små, svaglysande, iskalla objekt som kretsar runt solen bortom Neptunus bana. De flesta är mer än 100 miljoner gånger mörkare än objekt som är synliga för blotta ögat. I två kompletterande artiklar publicerade på tisdagen i The Astronomical Journal analyserade teamen färg, sammansättning och storleksfördelning för 27 nyupptäckta små, svaga TNO:er (se nedan).

Dessa små objekt erbjuder den bästa inblicken i ett tidigt stadium av planetbyggande tiden då en skiva av damm och småsten i omloppsbana runt solen samlade till planeter  men var materia ännu inte hade smält samman till fullstora planeter. Bortom Neptunus inträffade aldrig detta andra stadium (sammansmältningen) utan och lämnade kvar en frusen population av materia som aldrig blev annat än små bitar.

I den djupaste TNO-undersökningen hittills undersökte team ledda av doktorander från University of Victoria i Kanada, under ledning av National Research Council of Canada, och Northern Arizona University i Flagstaff en himmelsfläck samtidigt med Hubble, observerade TNOs i synligt ljus och Webb, som observerade i infrarött ljus. Forskarteamet mätte objektens färger, som är som ett fingeravtryck av ytans sammansättning, samt deras storlekar och bestämde deras banor.

I de samordnade observationerna studerade teamen två olika typer av TNO:er. De första, dynamiskt kallade "cold" TNO:erna, befinner sig på sina ursprungliga, relativt cirkulära banor runt solen i solsystemets plan. Den andra typen, dynamiskt "hot" TNO:er, bildades mellan de nuvarande platserna för Uranus och Neptunus men pressades ut där de är idag finns när de yttre gasjättarna migrerade tidigt i solsystemets historia. Idag befinner de sig i starkt elliptiska banor och rör sig in och ut ur planet i vårt solsystem.  Både de "hot" och "cold" populationerna verkar behålla samma färger som när de bildades, med liten förändring sedan solsystemets födelse.

Webb-data gjorde det också möjligt för forskare att mäta antalet objekt av varje storlek. De fann att de övergripande storleksfördelningarna för båda populationerna var förvånansvärt lika.

"Det är mycket intressant att processen med planetesimalbildning ger samma storleksfördelning för både cold och hot populationer, trots att de bildades i olika regioner i det tidiga solsystemet. Processen verkar vara okänslig för diskförhållanden och ger liknande planetesimalstorlekar oavsett om skivan är varm eller kall, tät eller fluffig," beskriver doktoranden Marielle Eduardo vid University of Victoria, som ledde studien om storleksfördelning.

Forskarna fann också färre av dessa mycket små kroppar än de förväntade sig baserat på vissa planetbildningsmodeller. Webb upptäckte 27 nya, anmärkningsvärt svaga TNO:er, en så svag att den motsvarar att stå på jorden och se en liten svärm eldflugor på månen. Den minsta de observerade har en diameter på cirka 5 kilometer vilket är ungefär fem gånger mindre än vad som är möjligt att upptäcka med de mest känsliga markbaserade teleskopen.

"Det är mycket intressant att processen med planetsimalbildning ger samma storleksfördelning för både kalla och heta populationer, trots att de bildades i olika regioner i det tidiga solsystemet. Processen verkar vara okänslig för diskförhållanden och ger liknande planetesimalstorlekar oavsett om skivan är varm eller kall tät, eller fluffig," beskriver doktoranden Marielle Eduardo vid University of Victoria, som ledde studien om storleksfördelning och som kan läsas här.

Här bildas ett massivt dubbelstjärnesystem.

 

Bild https://www.almaobservatory.org  Den inbäddade cirkeln visar en ALMAbildutdrag av 0,9 mm  bild av det centrala binära systemet IRAS 07299−1651 (som finns i riktning mot stjärnbilden stora hunden ca 5300 ljusår bort från oss) med de rekonstruerade banorna överlagrade. Den röd- och blåförskjutna väterekombinationslinjeemissionen följer rotationen av de joniserade cirkumstjärna skivorna runt de två bildande stjärnorna, medan pilarna visar riktningarna för de bipolära jetstrålarna. Bakgrund: Mellaninfraröd bild av regionen tagen med JWST (rött = F470N, grönt = F405N, blått = F360M). Källa: NASA, ESA, CSA, STScI, J. DePasquale (STScI), ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Y. Zhang.

Med hjälp av Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMAteleskopet i Chile) har astronomer  fångat en av de mest detaljerade tredimensionella vyerna hittills av ett massivt dubbelstjärnsystem medan det fortfarande håller på att bildas. Genom att följa rörelserna hos två unga, massiva stjärnor under nästan åtta år fann teamet att paret följer en mycket utsträckt bana och omges av starkt lutande gasskivor både i förhållande till varandra och till stjärnornas banor. Fyndet tyder på att de två stjärnorna inte bildades tillsammans från en enda roterande skiva av material, som ofta antas, utan istället bildades oberoende och senare kom samman i en nära gravitationskonfrontation vilket visar ett nytt inte tidigare upptäckt sätt för massiva dubbelstjärnsystem att bildas. Vanligt vis bildas dubbelstjärnorr i samma ackretionsskiva.

De flesta massiva stjärnor bildas i ett massivt gasmoln och minst 90 % tros existera i binära (dubbelstjärnor)  system. Dessa massiva dubbelstjärnor formar sin omgivning dramatiskt, genom supernovaexplosioner och produktion av tunga grundämnen. Men eftersom de flesta kända massiva dubbelstjärnor bara studeras långt efter att de har bildats har astronomer haft få tillfällen att fånga tiden då de bildas.

Ett internationellt team lett av Yichen Zhang från Shanghai Jiao Tong University fick möjlighet att  studera stjärnhopen IRAS 07299−1651. Ett system som innehåller två massiva protostjärnor, (stjärnor som fortfarande växer genom att dra till sig omgivande gas och damm genom sin gravitation). Teamet hade studerat detta system redan 2019, när ALMA-observationer först gav direkta dynamiska data av  paret. Vid den tiden verkade resultaten i stort sett förenliga med den vanliga bilden: två stjärnor som bildades tillsammans genom fragmenteringen i en stor gemensam ackretionsskiva. Men en detalj stämde inte riktigt: skivorna runt de två stjärnorna såg redan märkligt feljusterade ut. "Varje teleskopundersökning avslöjade en annan bild," beskriver Rubén Fedriani, medförfattare till studien. "Kombinationen av radio- och infraröda observationer ger den mest utsökta detaljrikedomen om bildandet av detta massiva protobinära system."

Det de fann överraskade dem. Istället för en prydlig, ungefär cirkulär bana följer stjärnorna en mycket excentrisk bana. Istället för att vara i linje, som man skulle förvänta sig om stjärnorna bildades i och av samma skiva lutar deras omgivande skivor i en skarp vinkel mot varandra och mot själva banan. "Det kändes som att lösa ett tredimensionellt pussel," beskriver Yao Wang, studiens förstaförfattare. "Varje ny observation lade till en ny del och till slut förenades dess bana, skivor och jetstrålar till en enda, sammanhängande bild."

Denna kaotiska arkitektur är svår att förklara om de två stjärnorna kom till tillsammans i samma skiva  i det scenariot skulle de förväntas ha liknande rörelser. Istället pekar bevisen på en annan ursprungshistoria: de två stjärnorna började troligen bildas separat, i sina egna individuella ackretionsskivor innan en slumpmässig närkontakt förde dem till deras nuvarande konfiguration medan de fortfarande var insvepta i sitt egna moln. I representativa omloppslösningar passerade stjärnorna närmast varandra bara cirka 60 år före observationerna, praktiskt taget ett ögonblick på kosmiska tidsskalor. De kompaktdiskar som ses idag verkar ha klarat mötet och behållit väldefinierade rotationsstrukturer.

"Denna studie visar att stjärnors tidiga liv kan vara ganska kaotiskt, med ett slumpmässigt möte som  resulterat till denna gravitationsdans och sdubbelstjärnsystem," beskriver Jonathan C. Tan, medförfattare till studien.

Det är fortfarande osäkert om de två stjärnorna kommer att förbli gravitationellt bundna till varandra för gott och deras nuvarande rörelse ligger nära gränsen mellan en bunden bana och en som så småningom kan falla isär och interaktioner med den omgivande gasen kan fortfarande påverka deras öde åt ena eller andra hållet. Framtida observationer kommer att hjälpa till att fastställa hur det blir.

Mer generellt öppnar studien ett nytt sätt att undersöka hur massiva dubbelstjärnor kom samman. Genom att tillämpa samma långsiktiga övervakningsmetod på andra unga massiva binära grupper hoppas astronomer få veta hur ofta närkontakt som denna snarare än en gemensam tillblivelse i en enda ackretionsskiva bygger de massiva binära system som ses över vintergatan. Denna artikel baseras på det ursprungliga pressmeddelandet från National AstronomicalObservatory of Japan (NAOJ), en ALMA-partner på uppdrag av Östasien.

Svarta hål med hårliknande materiautkast

 

Bild https://en.nagoya-u.ac.jp.

När två svarta hål kolliderar och smälter samman ringer det nybildade svarta hålet som en klocka av gravitationsvågor med specifika frekvenser som avtar över tid. Detta korta, avtagande vågmönster kallas ringdown och kan dölja vad som finns runt svarta hål.

Enligt Einsteins grundläggande regler för den enklaste typen av svarta hål beror ringdownvågor  på två saker: ett svart håls massa och hur snabbt det snurrar. Men tänk om svarta hål har oupptäckt materia omkring  sig. Om så är skulle denna materia också  påverka egenskaperna hos ringdownvågorna.  Ringdown kan därmed innehålla information om oupptäckt materia runt det svarta hålet. Inom teoretisk fysik kallas denna eventuella extra struktur ofta för “black hole hair.”

Forskare testar ännu om Einsteins allmänna relativitetsteori rätt beskriver svarta hål och vilka avvikelser som kan finnas i teorin.

Att hitta tecken på svarta håls hår är svårt eftersom olika typer av eventuellt oupptäckt materia eller ny fysik kan förändra ringdown på olika vis. Studien (som finns att läsa i länken nedan) ger forskarna en tydligare bild av vilka mönster man ska leta efter i framtida ringdown-data.

"Hårliknande strukturer  på svarta hål kan representera materia runt det svarta hålet eller avvikelser från den enklaste typen av svarta hål som förutsägs av allmän relativitetsteori. Eftersom de så kallade håren kan ändra ringdown-signalen något, kan detektering eller uteslutning av dessa förändringar ge oss ett nytt sätt att testa gravitationen i denna extrema region," beskriver huvudförfattaren Ariadna Uxue Palomino Ylla, doktorand vid Nagoya University’s Graduate School of Science. I beaktande ska även tas att ett svart hål förvränger rumtiden och därför böjer ljusets och gravitationsvågornas bana.

Om det finns dold materia eller ny fysik som påverkar gravitationen skulle effekterna vara mest uttalade precis där gravitationen är som starkast. Detta gör svarta hål till den bästa platsen att söka på efter dold materia eller okänd fysik. För att kontrollera hårteorin förlitade sig teamet på följande. Vilket vis ljus skulle kretsa runt ett svart hål motsvarar hur dess ringdownvågor beter sig, genom detta synsätt kan forskare  räkna ut det ena från det andra. De lade till en liten mängd dold materia till standardmodeller för svarta hål och använde Einsteins ekvationer för att beräkna hur den materian ändrar ringdown frekvens och fade-out-hastighet.

Forskarna testade denna metod på tre välkända teoretiska svarta hål. De utvidgade det också till rotation av svarta hål och studerade ljus som kretsar med rotationen av svarta hål och ljus som kretsar mot det.  Rotation gör beräkningarna mer komplexa eftersom ljus som cirklar vid det svarta hålets spinn skulle bete sig annorlunda än ljus som cirklar mot det. Sådant skulle också ändra ringdowns frekvens och fade-out-hastighet olika, beroende på rotationsriktningen. Det exakta mönstret beror på vilken typ av material som är inblandat. OBS ett svart hål kan rotera runt sin egen axel i nära ljusets hastighet 300000 km/sek

Istället för att studera varje möjlig typ av hårstruktur på svarta hål från grunden, ger den nya metoden forskare ett gemensamt sätt att förutsäga hur denna eventuella materia eller ny fysik kan förändra ett svart håls ringdown. Även om resultaten är tidiga uppskattningar hjälper denna forskningsmetod forskare att veta vad de ska leta efter om de någonsin upptäcker något märkligt i ett verkligt svarta håls signal. I framtiden kan detta tillvägagångssätt hjälpa forskare att använda dessa gravitationsvågor till att lära sig om ett svart håls storlek, rotation och eventuella svarta håls hårstrukturer.

Eventuellt kan det vara mörk materia inblandat. Ingen vet ännu vad detta är. För min del tvivlar jag på existensen av mörk materia. Men de som anser den finns (och det gör majoriteten av forskareliten) kan denna materia vara lösningen på det som de kallar okända materian de söker ovan Jag anser dock att ingen okänd materia är inblandad.

Studien nedan har författats av Ariadna Uxue Palomino Ylla, Kosuke Makino, Akane Tanaka, Akihiro Ishibashi och Chul-Moon Yoo, 2026 under titeln "Ringdown waves from hairy black holes"  i  Journal of Cosmology and Astroparticle Physics.    

Den mest detaljerade tekniska analysen hittills av ett Galileo-teleskop

 

Bild wikipedia Målning av Justus Sustermans, från 1636 på Galileo Galilei som levde mellan  15 februari 1564 i Pisa i hertigdömet Florens, död 8 januari 1642.

Ett  historiskt  fynd av en forskare vid University of Limerick kan ge den mest detaljerade tekniska analysen av ett teleskop som bevisat tillverkats av den berömde astronomen och vetenskapsmannen Galileo Galilei.

Det är en tidigare okänd beskrivning från 1600-talet av ett fyrlinsigt teleskop tillskrivet Galileo som upptäckts av Dr José María Moreno Madrid, forskare vid UL:s School of History and Geography.

Dr Moreno Madrid gjorde upptäckten när han studerade ett manuskript från 1666 skrivet av en spansk dominikansk munk vid namn Ignacio Muñoz. I ett dokument med titeln De Tellescopiis Stellarum gav Muñoz beskrevs en  komponent-för-komponent beskrivning av ett fyrlinsteleskop som  'fabricatum a Galilaeo',( 'tillverkat av Galileo').

Bevarade historiska dokument placerar de första tillverkade fyrlinssteleskopen till omkring 1643–1645. Teleskopproduktionen i Europa var utbredd från 1640-talet och framåt.

I Annals of Science ger Dr Moreno Madrids forskning bevis som tyder på att inte bara experiment med det fyrlinsiga teleskopet skedde tidigare än vad man trott och dokumenterat utan att det kan tillskrivas ingen mindre än Galileo själv. 

"Om, som texten påstår i det hittade dokumentet det analyserade teleskopet verkligen tillverkades av Galileo, skulle de tidigaste kända experimenten med fyrlinsteleskop behöva skjutas tillbaka i tid till senast 1630 och tillskrivas honom. Dessutom skulle munken Muñoz dokument De Tellescopiis Stellarum bli den mest detaljerade tekniska analysen av ett teleskop som bevisligen tillverkats av Galileo och handla om ett fyrlinsteleskop snarare än den galileiska design som slutligen kom att bära hans namn," beskriver Dr Moreno Madrid. 

Enligt Muñoz manuskript överlämnades teleskopet till honom av Antonio Sebastián de Toledo Molina y Salazar, dåvarande vicekung av Nya Spanien och markis av Mancera, som en del av ett test av Muñoz vetenskapliga förmögenhet. Efter att ha blivit landsförvisad i portugisiska Indien för sin roll i ett försök att olagligt etablera en ny orden av dominikanbröder på Filippinerna dit han först rest från Spanien hade Muñoz skrivit till den spanske kungen Filip IV och lovat ett revolutionerande nautiskt förslag för att förbättra de hispaniska (spansktalade länder och folk) flottornas prestanda runt om i världen. I utbyte skulle monarken sponsra hans återkomst till sitt hemland via Manila Galleon med dess sedvanliga stopp i Nya Spanien (Mexiko och Centralamerika).

Vicekungen i Nya Spanien var misstänksam mot Muñoz vetenskapliga färdigheter och orolig för att han kunde lura kungen att finansiera sina resor så han beordrade honom att noggrant analysera instrumentet. Han fortsatte med att ge en detaljerad beskrivning av ett omvänt avsmalnande fyrlinsigt teleskop med ett uppställbart okular, med konvexa linser separerade med dubbla brännvidden. Avgörande är att manuskriptanteckningen även innehåller detaljerade diagram och ritningar av instrumentet.

Galileo hävdade enligt källor att han aldrig hade och aldrig skulle sälja några av sina teleskop. Och även om inget av de åtta teleskop som tillverkades under första halvan av 1600-talet och som har överlevt till idag entydigt kan hänföras honom (två teleskop finns på museet i Florens har krediterats honom, men denna källa accepteras inte allmänt), lämnade Galileo dessutom inga tekniska analyser av sina egna teleskop.

Enligt historiska källor gav Galileo ett stort och två mindre teleskop till Filip IV och hans hustru i ett försök att vinna gunst vid hovet och förbättra sina chanser att få den generösa belöning som erbjöds för att lösa det så kallade longitudproblemet som då kunde ge den som löste detta problem för sjöfarten en betydlig penningbelöning. 

Dr Moreno Madrid föreslår att det fyrlinsteleskop som beskrivs i Muñoz manuskript om det faktiskt tillverkades av Galileo, kan ha hamnat i markisen de Manceras händer som en gåva från den spanska kungafamiljen och som erkännande för hans diplomatiska och politiska framgångar för hovet i Madrid.

Då  teleskopet inte nämns ytterligare i markis de Manceras korrespondens med det spanska hovet, presenterar detta enda dokument bevis som kan förändra vår förståelse av tidiga moderna teleskops historia och då särskilt av Galileos.

Dr Moreno Madrid sade: "Jag tror att den entydiga tillskrivningen av teleskopet i manuskriptet, tillsammans med dokumentbevisen för att tre teleskop tillverkade av Galileo vars optiska konfiguration fortfarande är ospecificerad  kan ha varit tillgängliga för Mancera genom hans kontakter vid det spanska hovet åtminstone inbjuder det till övervägande av denna möjlighet."

Nu hoppas Dr Moreno Madrid att hans forskning ska utgöra grunden för vidare utforskning och upptäckt: "Det är att hoppas att nya dokumentära eller materiella bevis snart kommer att framstå för att bekräfta teleskopets attribution och ytterligare förbättra vår förståelse av det."

Nu är BepiColombo på väg till Merkurius

 

Bild BepiColombos logga.

BepiColombo kommer att bli det andra och mest komplexa uppdraget någonsin som  kretsar runt Merkurius. Planeten som är svårare att nå än Saturnus Det är en ökenvärld och den minst utforskade planeten i det inre av solsystemet. Att lära sig mer om Merkurius kommer att kasta ljus över hela solsystemets historia.

Fylld med vetenskapliga instrument kommer uppdraget innebära att försöka besvara många olösta frågor om Merkurius. Såsom: Varför finns det is i polarkratrarna på den heta planeten? Varför har Merkurius ett magnetfält? Vad är de mystiska håligheterna på ytan?

Schema;

Uppskjutning: 20 oktober 2018 med en Ariane 5-raket från Europas rymdhamn

Status nu: I drift; på väg till Merkurius

Förbiflygningar av Merkurius : 1 okt 2021, 23 juni 2022, 19 juni 2023, 4 sept 2024, 1 dec 2024, 8 jan 2025

Ankomst till Merkurius bana.  December 2026

Början av rutinmässiga vetenskapliga operationer vid Merkurius April 2027