Tjugo år gammal snö på Antarktis visar att vi utsatts av isotopen FE-60 för flera miljoner år sedan

 

Bild https://www.hzdr.de  Solsystemets bana ( i dag) genom det lokala interstellära molnet. Molnets profil är bevarad som ett interstellärt fingeravtryck i Antarktis is. Källa: B. Schröder/HZDR/ NASA/Goddard/Adler/U.Chicago/Wesleyan

Isotop Fe-600 bildas i insidan av massiva stjärnor och kastas ut i rymden när de exploderar som supernova. Geologiska arkiv visar att vårt solsystem träffats två gånger av Fe-60 från supernovor för miljontals år sedan. I senare tid har det dock inte förekommit några närliggande stjärnexplosioner – och därmed ingen direkt tillgång på  Fe-60. När forskare för tjugo är sedan upptäckte  Fe-60 i snö på den antarktiska ytan undrade de om dess ursprung.

"Vår teori var att det lokala interstellära molnet vi befinner oss i innehåller  Fe-60 och kan lagra det över långa tidsperioder. När solsystemet rör sig genom molnet kan jorden ansamla detta. Men vi kunde inte bevisa detta då," förklarar Dr. Dominik Koll från Institute of Ion Beam Physics and Materials Research vid The Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf  (HZDR).

Under senaste år analyserade teamet under ledning av Koll och professor Anton Wallner ytterligare prover, inklusive upp till 30 000 år gamla djuphavssediment. Fe-60 hittades också i dessa sediment. De nya antarktiska isproverna är 40 000 till 80 000 år gamla. Deras analys gör det nu tydlig det lokala interstellära molnet är den troliga källan. "Detta betyder att molnen runt solsystemet är kopplade till en spernovaexplosion. För första gången ger detta oss möjlighet att undersöka ursprunget till dessa moln," beskriver Koll.

Vårt solsystem gick in i det lokala interstellära molnet för flera tiotusentals år sedan och kommer att lämna det igen om några tusen år. För närvarande är vi beläget nära dess kant.

För sin studie analyserade forskarna en iskärna från perioden kring den misstänkta inträdet i molnet. Alfred Wegener-institutets Helmholtz Centre for Polar and Marine Research (AWI) tillhandahöll ett prov från det europeiska isborrningsprojektet EPICA. Att jämföra Fe-60-innehållet med tidigare djuphavs- och snöprover visade att mellan 40 000 och 80 000 år sedan nådde mindre Fe-60 jorden än idag. "Detta tyder på att vi tidigare befann oss i ett läge i universum med lägre Fe-60-innehåll eller att molnet självt uppvisar starka densitetsvariationer," förklarar Koll.

Fe-60-signalen förändras alltså under bara några tiotusentals år vilket är snabbt på kosmisk tidsskala. Med denna insikt kunde forskarna utesluta alternativa förklaringar till källan till Fe-60-inflödet, såsom den gradvisa avtagandet av miljon år gamla stjärnexplosioner.

För mätningarna transporterade teamet omkring 300 kilo is från AWI i Bremerhaven till Dresden, där det kemiskt bearbetades en långdragen process som slutligen bara lämnade kvar några hundra milligram damm. Steg för steg isolerade de Fe-60 och var mycket försiktiga i att undvika förluster i varje steg.

Vid DREsden Accelerator Mass Spectrometry (DREAMS) laboratoriet vid HZDR kontrollerade de provet efter kemisk förberedelse med två andra radioisotoper: beryllium-10 och Al-26. De förväntade koncentrationerna av dessa isotoper i isen är välkända. Varje förlust av Fe-60 skulle också ha åtföljts av en minskning av dessa isotopers mängd. Teamet kunde dock utesluta detta.

För den slutliga mätningen använde teamet Heavy Ion Accelerator Facility (HIAF) vid Australian National University. Den enda anläggningen i världen som kan upptäcka så små mängder Fe-60. Med hjälp av elektriska och magnetiska filter separerade de oönskade atomer efter deras massa tills endast ett fåtal Fe-60 återstod av initialt 10 biljoner atomer.

"Det är som att leta efter en nål i 50 000 fotbollsarenor fyllda till taket med hö. HIAF hittar nålen på en timme," förklarar Annabel Rolofs från universitetet i Bonn.

"Genom många års samarbete med internationella kollegor har vi utvecklat en extremt känslig metod som nu gör det möjligt för oss att upptäcka tydliga tecken på kosmiska explosioner som inträffade för miljontals år sedan i geologiska arkiv idag," sammanfattar Wallner.

Teamet planerar redan ytterligare mätningar. Målet är att analysera en ännu äldre iskärna som dateras till innan solsystemet gick in i det lokala interstellära molnet. AWI är en nyckelpartner i projektet Beyond EPICA – Oldest Ice, som syftar till att återvinna iskärnor av denna ålder.

Studien är gjord av D. Koll, A. Rolofs, F. Adolphi, S. Fichter, M. Hoerhold, J. Lachner, S. Pavetich, G. Rugel, S. Tims, F. Wilhelms, S. Zwickel, A. Wallner. Publicerad som  Local Interstellar Cloud Structure Imprinted in Antarctic Ice by Supernova 60Fe, i Physical Review Letters, 

Rekordlångt radiostrålningsutbrott från solen.

 

Bild https://science.nasa.gov  Ett rekordstort radioutbrott från solen i augusti 2025 visade sig ha sitt ursprung i en funktion i solens atmosfär som kallas en helmet streamer (el koronaband förlängda spetsliknande strukturer i solens korona). Denna bild tagen under den totala solförmörkelsen den 21 augusti 2017 visar den klassiska V-formade helmet streamers. Miloslav Druckmüller, Peter Aniol, Shadia Habbal/NASA Goddard, Joy Ng

När NASA-forskare först observerade en särskild radioutbrotthändelse t från solen i augusti 2025 var det inget ovanligt med detta. Men  radioutbrottet bliv rekordlångt.

Vanligtvis varar solradioutbrott några timmar eller några dagar. Men den här var annorlunda. När det var över hade radioutbrottet varat i 19 dagar  långt över forskarnas förväntningar och det tidigare rekordet som låg på fem dagar. Denna typ av radioutbrott, kallade typ IV-utbrott, uppstår från elektronreservoarer som fångats av solens magnetfält. Även om radiovågorna i sig är ofarliga kan samma magnetiska miljöer också producera solaktivitet som skickar farliga partiklar mot jorden vilka kan påverka satelliter och rymdfarkoster.

För att analysera händelsen kombinerade forskarna data från NASAs STEREO (Solar Terrestrial Relations Observatory),  Parker SolarProbe och Wind-uppdrag samt ESA (Europeiska rymdorganisationen) och NASAs Solar Orbiter. Varje observatorium observerade radioutbrottet under några dagar under dess 19 dagar, medan solens rotation förde utbrottet i synfältet för de olika ovan nämnda teleskopen som var utspridda över det inre solsystemet. Forskarna utvecklade en ny teknik med data från STEREO och kunde då  lokalisera källan till radioutbrottet till en stor magnetisk formation i solens atmosfär som kallas en helmet streamer. Forskarna tror att tre explosiva utbrott, så kallade koronamassutkastningar i samma region kan ha drivit den långvariga händelsen.

Resultatet av studien publicerades i tidskriften AstrophysicalJournal Letters och här visas hur forskare lättare i framtiden kan  identifiera radioutbrott och förbättra rymdväderprognoser.

Svarta hål kolliderar och ger ifrån sig en ton som av en vibrerande gitarrsträng

 

Bild https://www.simonsfoundation.org  När två svarta hål kolliderar och smälter samman ges gravitationsvågor. Dessa vågor kan detekteras av känsliga instrument på jorden vilket gör det möjligt för forskare att bestämma massan och rotationen hos det svarta hålet som nu bildas. Den klaraste signalen för sammanslagning av svarta hål hittills, namnet på händelsen är är GW250114 och spelas in av LIGO i januari 2025 ger nya insikter om dessa mystiska objekt. Maggie Chiang för Simons Foundation.

När svarta hål slås samman ger kollisionen ett nytt, större svart hål som avger en ton som en vibrerande gitarrsträng (eller klockklang) medan det stabiliserar sig i sin slutgiltiga  form. Men istället för ljudvågor ger det nya nu större svarta hålet av gravitationsvågor: krusningar i rumtiden något som först förutspåddes av Albert Einstein.

Det nya svarta hålet vibrerar vid en specifik uppsättning frekvenser beroende på dess massa och rotation något som sedan hjälper forskare att lära sig mer om objektet som bildades i kollisionen.

Dessa vibrationer kan ses som fingeravtrycket från ett svart hål. Att upptäcka dem är centralt för att testa Einsteins allmänna relativitetsteori i universums mest extrema gravitationsmiljöer.

Nu har forskare från University of Cambridge utvecklat en metod för att identifiera och katalogisera dessa lägen med större noggrannhet än tidigare. I tidskriften Physical Review Letters beskriver hur de sållade igenom datorsimuleringar av sammanslagningar av svarta hål och identifierade inte bara den grundläggande tonen som det svarta hålet gav utan också övertonerna de svagare harmoniska tonerna som försvinner snabbare.

"Även om det högsta läget rutinmässigt observeras i gravitationsvågsdata, är många tystare lägen mycket svårare att upptäcka, och det har pågått debatt om vilka lägen som finns och när de uppträder," sade Richard Dyer från Cambridges Institute of Astronomy, studiens försteförfattare. "Vår metod ger ett systematiskt, datadrivet sätt att lösa denna osäkerhet, och våra resultat fungerar som referens för både teoretiska studier och verkliga observationer."

Forskarna baserade sin metod på bayesiansk analys, en statistisk teknik som systematiskt väger bevis för att avgöra den mest sannolika förklaringen till en given datamängd.

Förutom de grundläggande tonerna och övertonerna fann forskarna också ovanliga 'icke-linjära lägen i data vibrationer som uppstår när två eller flera av grundfrekvenserna interagerar med varandra. Dessa är analoga med de komplexa toner en elgitarr kan producera när den spelas med kraftig distorsion. Att upptäcka dessa lägen kräver högkvalitativ data och noggrann analys för att skilja dem från brus.

"Ringdown spectroscopy är en av de mest direkta undersökningarna av svarta hål vi har," beskriver huvidförfattaren till studdien Richard Dyer from Cambridge’s Institute of Astronomyr. "Men att extrahera all information som denna är svårt. Vi ville ha ett principfast, datadrivet sätt att göra det."

Dyer och hans medförfattare Dr Christopher Moore tillämpade sin metod på en offentligt tillgänglig katalog av mycket exakta simuleringar som modellerar gravitationsvågor till den teoretiska gräns där de kan mätas rent. De registrerade vilka lägen som kunde detekteras och när över ett brett spektrum av simulerade kollisioner med svarta hål med olika massförhållanden och rotationskonfigurationer.

Forskarna säger att deras resultat kommer att vara användbara för att tolka data från aktuella gravitationsvågsdetektorer som LIGO och Virgo, samt för nästa generations detektorer. Att veta vilka frekvenser man ska söka efter i en given kollision kan göra det möjligt för forskare att utföra ännu mer precisa tester av allmän relativitetsteori till exempel att kontrollera att egenskaperna hos det slutliga svarta hålet är förenliga med vad Einsteins ekvationer förutsäger.

Spårning av ursprunget till gasmolnet i Vintergatans centrum.

 

Bild https://www.mpe.mpg.de som visar den dynamiska miljön runt det supermassiva svarta hålet i Vintergatans centrum där  gasmolnet G2t tillsammans med tidigare kända moln G1 och G2 finns och vars liknande banor antyder ett gemensamt ursprung från dubbelstjärnsystem IRS16SW.© ESO/D. Ribeiro för MPE GC-laget

Under de senaste tjugo åren har astronomer upptäckt flera kompakta gasmoln nära Sgr A* (det svarta hålet i centrum av Vintergatan) med hjälp av infraröda observationer. Dessa gasmoln är viktiga ledtrådar för att förstå hur gas så småningom kan nå det svarta hålet. Men deras exakta ursprung och de fysiska processer som formar dem är osäkra.

År 2012 identifierade astronomer för första gången ett kompakt joniserat gasmoln vilket fick beteckningen G2. Det har en massa på några jordar och avger ljus från väte och helium, vilket är vanligt från dammig gas. G2 följer en förlängd bana runt Sgr A* och visar en svag efterföljande struktur av gas kallat G2t. Återbesök av tidigare observationer visade strax efter att ett liknande objekt som ex G1 rör sig längs en jämförbar bana.

G1, G2 och G2t föreslogs vara täta klumpar av gas inom en gemensam gasström. Måttliga densitetsfluktuationer kan leda till ett klumpigt utseende då molnets ljusstyrka ökar med kvadraten på dess densitet. Nyligen upptäckte forskare att gas från G2:s svans har kondenserats till en tredje kompakt klump som rör sig längs en liknande bana som man kunde  kalla G3, förutom att detta namn redan men det var upptaget av ett annat objekt och den nu upptäckta gasmolnet fick namnet G2t. Tillsammans bildar dessa objekt en sammanhängande struktur  G1–2–3-streamern som spårar material som flödar genom Vintergatans centrum.

Beräkningar visar att infallet av en sådan klump, ungefär av en jordmassa vart decennium, kan ge tillräckligt med material för att upprätthålla Sgr A*:s nuvarande aktivitet. Att förstå hur dessa klumpar bildas är därför avgörande för att förklara hur det svarta hålet drivs.

Förslag är och har varit stjärnvindar från massiva stjärnor explosiva händelser som novor eller tidvattenstripping av Sgr A*. För att testa dessa idéer använde ett internationellt team lett från Max-Planck-Gesellschaft (MPE)  adaptivoptikassisterade spektrograferna  SINFONI och ERIS, som möjliggör skarp infraröd spektroskopi. Med fokus på väte-Brackett-γ-emissionslinjen rekonstruerade de de tre molnens banor utifrån deras positioner och hastigheter.

Analysen visade att G1, G2 och G2t färdas på banor med nästan identisk orientering och form. Chansen att tre orelaterade objekt delar sådana specifika banparametrar är försvinnande liten. Detta indikerar ett gemensamt ursprung för alla tre klumparna. Genom att spåra gasströmmens rörelser bakåt i rymden och med radiell hastighet identifierade forskarna en möjlig källa. Den massiva binärstjärnan IRS 16SW, belägen i den liggande medurs skiva av unga stjärnor som kretsar kring Sgr A*. De små skillnaderna mellan G-molnets banor kan förklaras av dubbelstjärnans egen banrörelse.

Hydrodynamiska simuleringar stöder ytterligare denna slutsats. De visar att gasklumpar kan bildas där stjärnvindarna från binära stjärnor kolliderar med det omgivande mediet vilket skapar en chockvåg mellan de två stjärnorna. Där samlas gas och komprimeras för att så småningom lossna som individuella klumpar som rör sig inåt likt det som observeras i G1–2–3-strömmen.

Fyndet tyder på att stjärnvindar från massiva stjärnor i galaxens centrum kontinuerligt kan förse det svarta hålet med material. Resultatet kopplar samman stjärnutveckling, gasdynamik och svarta hål till en enhetlig bild  som visar hur stjärnbildning och tillväxt av svarta hål kan vara kopplade i galaxer.

En stilla galax i tidens gryning som förvånar astronomer

 

Bild https://www.ucdavis.edu/ Avsaknaden av färgkontrast i bilden av galaxen XMM-VID1-2075 (vänstra panelen) visar på en brist på rotationsrörelse jämfört med de andra två galaxerna (mitten och höger).

Astronomer som använde James Webb Space Telescope har gjort en överraskande upptäckt om en galax långt därute i tidens begynnelse. Den roterar inte!

"Den visar inga tecken på rotation vilket är överraskande och mycket intressant," beskriver Ben Forrest, a research scientist in the Department of Physics and Astronomy at the University of California.

Enligt nuvarande teorier, när de första galaxerna bildades, satte rörelsemängdsmoment från inflödande gas och gravitationens påverkan dem i rotation.

Under många miljarder år smälte vissa galaxer, särskilt de inom galaxhopar, samman med varandra flera gånger och deras kombinerade rotationer ökade denna eller utjämnande dessa rotationer. Det är därför vissa galaxer som ligger närmast jorden (och därmed också är relativt nya) kan visar liten total rotation men mycket slumpmässiga rörelser av dess stjärnor.

Denna process borde ta enormt lång tid så det är förvånande att galax XMM-VID1-2075 uppnådde detta tillstånd redan då universum var mindre än 2 miljarder år gammalt.

Forrest och dennes kollegor i MAGAZ3NE (Massive Ancient Galaxies at z>3 NEar-Infrared) hade tidigare observerat denna galax med W.M. Keck-observatoriet i Hawaiʻi.

"Tidigare observationer MAGAZ3NE hade bekräftat att detta var en av de mest massiva galaxerna i det tidiga universum, med redan flera gånger så många stjärnor som vår Vintergata och det visade sig även att här inte längre bildades nya stjärnor, vilket gjorde den till ett attraktivt mål för uppföljande observationer," beskriver Forrest.

Teamet använde James Webb Space Telescope för att titta närmare på XMM-VID1-2075 och två andra galaxer av liknande ålder. De kunde mäta den relativa rörelsen av material inuti dem.

"Den här typen av arbete har gjorts mycket med närliggande galaxer eftersom de är närmare och större och därför kan man göra sådana studier från marken, men det är mycket svårt att göra med galaxer med hög rödförskjutning (galaxer som finns mycket långt bort) eftersom de ser mycket mindre ut på himlen," beskriver Forrest. 

Av de tre galaxer de undersökte roterar en tydligt, en rör sig oregelbundet och en har ingen rotation alls förutom då då slumpmässiga rörelser, beskriver Forrest. "Det stämmer överens med några av de mest massiva galaxerna i det lokala universum, men det var lite överraskande att hitta det så tidigt."  Hur blev denna galax en "långsam rotator" på mindre än 2 miljarder år? En möjlighet är att det inte är resultatet av flera sammanslagningar av galaxer utan en enda kollision mellan två likartade galaxer som roterade i motsatta riktningar (och rotationerna tog ut varandra). Den idén stöds av teamets observationer.

"För just den här galaxen ser vi ett stort överskott av ljus vid sidan. Och det tyder på något annat objekt som har kommit in och interagerar med systemet och potentiellt förändrar dess dynamik," beskriver Forrest.

Astronomerna letar nu efter andra liknande objekt i det tidiga universum. Genom att jämföra sina observationer med datasimuleringar kan de testa teorier om galaxbildning.

"Det finns vissa simuleringar som förutspår att det kommer att finnas ett mycket litet antal av  icke-roterande galaxer mycket tidigt i universum. Men att de är sällsynta. 

Ben Forrest är forskare vid institutionen för fysik och astronomi vid University of California, Davis, och huvudförfattare till en artikel om ämnet ovan som publicerades den 4 maj 2026 i Nature Astronomy. 

Ytterligare medförfattare till artikeln är: Brian C. Lemaux, UC Davis och Gemini Observatory, Hawaiʻi; Adam Muzzin och Adit H. Edward, York University, Toronto; Danilo Marchesini, Richard Pan och Nehir Ozden, Tufts University; Jacqueline Antwi-Danso, University of Toronto; Wenjun Chang, UC Riverside; M. C. Cooper och Stephanie M. Urbano Stawinski, UC Irvine; Percy Gomez, W. M. Keck Observatory, Kamuela, Hawaiʻi; Lucas Kimmig och Rhea-Silvia Remus, Ludwig-Maximilians-Universitätät München, Tyskland; Ian McConachie, University of Wisconsin-Madison; Allison Noble, Arizona State University; och Gillian Wilson och M. E. Wisz, UC Merced.

Arbetet stöddes av bidrag från NASA, Space Telescope Science Institute och National Science Foundation.

Ett udda exoplanetpar

 

Bild https://news.mit.edu Det udda planetparet av en mini-Neptunus och en het Jupiter bildades troligen i sen kallare delen av den protoplanetära skivan runt sin sol i dess första tid vari de bildades. Bild: Jose-Luis Olivares, MIT (Massachusetts Institute of Technology)

Det är på andra sidan Vintergatan cirka 190 ljusår från jorden från vår synvinkel sett som det kretsar ett par udda planeter runt en sol . En  het Jupiter tillsammans med en mini-Neptunus. En sällsynt och osannolik kombination som har förbryllat astronomer sedan systemets upptäcktes 2020.

Nu har MIT-forskare fått en skymt av atmosfären hos denna mini-Neptunus som kretsar inom den Jupiter-stora följeslagares bana och upptäckt ledtrådar som förklarar ursprunget till detta ovanliga planetsystem.

Deras mätningar visar att den mindre planeten har en "kraftig" atmosfär  rik på vattenånga, koldioxid, svaveldioxid och troligen metan. En så tung atmosfär skulle inte ha bildats om  planeten bildats på sin nuvarande plats så nära sin sol.

Forskarna  pekar på en alternativ ursprungshistoria. Både mini-Neptunus och den heta Jupiter kan ha bildats mycket längre bort, i den kallare delen av den protoplanära skivan. Där kunde planeterna långsamt bygga upp atmosfärer av is och andra flyktiga ämnen. Med tiden drogs planeterna sannolikt in mot stjärnan i en gradvis process som höll dem nära varandra med atmosfärerna intakta.

Teamets resultat är de första som visar att mini-Neptunus kan bildas bortom en stjärnas "frostlinje." Gränsen som avser det minsta avståndet från en stjärna där temperaturen är så låg att vatten omedelbart kondenserar till is.

"Det här är första gången vi observerar atmosfären på en planet som befinner sig inom en het Jupiters bana," beskriver Saugata Barat a postdoc in MIT’s Kavli Institute for Astrophysics and Space Research. Upptäckten 2020 av TOI-1130 och dess udda planetpar inspirerade Huang Torres Postdoctoral fellow at MIT (now on the faculty at University of South Queensland) och Andrew Vanderburg, a visiting assistant professor at MIT, and co-authors from multiple other institutions including the Harvard and Smithsonian Center for Astrophysics, the University of South Queensland, the University of Texas at Austin, and Lund University och deras kollegor att se närmare på planeterna och specifikt deras atmosfärer, med James Webb teleskopet. 

Som namnet antyder är mini-Neptunus planeter som är mindre massiva än Neptunus. De anses vara gasdvärgar som till största delen består av gas med en inre stenig kärna. Mini-Neptunus är den mest förekommande planeten i Vintergatan, även om det, Men det finns inte någon sådan värld i vårt eget solsystem. Astronomer har observerat många planeter som kretsar kring en mängd olika stjärnor i olika planetsystem. 

Studien är publicerad i Astrophysical Journal Letters. Här rapporterar forskarna nya mätningar av mini-Neptunus atmosfär gjorda med hjälp av NASAs James Webb Space Telescope (JWST).  

 

NEO Surveyors uppdrag blir att hitta närgångna asteroider

 

Bild https://science.nasa.gov  Del av NASAs NEO Surveyor som beräknas sändas upp under 2027 och som genomgick en testrunda vid BAE Systems Space & Mission Systems i Boulder, Colorado, i augusti 2025. Delen rymmer kraft-, framdrivnings-, avionik (samlingsnamnet för alla elektroniska system som ska användas) och kommunikationssystemen, alla isolerade från teleskopet och känsliga detektorer. BAE Systems Rymd- och Uppdragssystem

Near-Earth Object (NEO) Surveyor är NASAs första infraröda rymdteleskop som  designats för att upptäcka potentiellt farligt närgångna  asteroider och kometer och därmed en risk för jorden genomgår nu integration och testning. Med uppskjutning planerad tidigast till september 2027 arbetar team över hela USA med att bygga rymdfarkostens komponenter, planera vilken typ av undersökning och vetenskap den ska göra, samt utveckla mjukvaran för att bearbeta den enorma mängd data som uppdraget kommer att generera.

Det var 2005 som kongressen gav NASA i uppdrag att upptäcka potentiellt farliga nära jordsobjekt, (NEOs), många av dessa objekt är svåra att hitta med markbaserade teleskop. Vissa är lika mörka som kol, andra är pyttesmå och många finns i solens bländande sken där markbaserade optiska teleskop inte kan upptäcka dem. För att motverka detta byggs NEO Surveyor specialbyggt för att skanna solsystemet och upptäcka objekt som lyser i infrarött när de värms upp av solen  till skillnad från det optiska ljus de reflekterar, vilket markbaserade teleskop ser.

Rymdfarkosten kommer att färdas ungefär1,5 miljoner kilometer från vår planet i solens riktning till ett område med gravitationsstabilitet kallat  L1-punkten och kontinuerligt skanna stora delar av himlen i minst fem år i jakt på NEOs. NEO Surveyor är ett unikt uppdrag utformat för att lösa en specifik utmaning: att hitta asteroider och kometer som utgör den största risken för jorden," beskriver Jim Fanson, projektledare för uppdraget vid NASAs Jet Propulsion Laboratory i södra Kalifornien. Vårt fokus är att placera ut ett robust observatorium vid Sol-Jords L1-punkt, där det kommer att genomföra en kontinuerlig, flerårig infraröd undersökning.

Kameran består av två detektorer inställda på att generera detaljerade bilder av asteroider och kometer inom två infraröda band. Varje matris skapar en 16-megapixelmosaik av skyn. Att avbilda samma del av himlen över de två infraröda banden gör det möjligt för instrumentet att mäta temperaturen på en asteroid eller komet och ge en uppskattning av objektets storlek.

Rymdfarkosten kommer också att ha ett 6 meter långt solskydd som gör att den kan se nära solen genom att blockera solbländning från att tränga in i teleskopets öppning. Den klart största egenskapen hos NEO Surveyor är att strukturen också har solpaneler på sin solvända yta för att generera elektricitet till rymdfarkostens system.

Exoplanet LHS 3844 b är en stenplanet som är helt skyddslös mot kosmisk strålning

 

Bild wikipedia Bildmosaik tagen av Mariner 10, 1974  på Merkurius  vilken troligen liknar den av James Webbteleskopet upptäckta exoplaneten LHS 3844 b som finns 48,5 ljusår bort  i stjärnbilden Indus.

LHS 3844 b är en stenplanet 30 % större än jorden och kretsa runt en röd dvärgstjärna ett varv på ungefär 11 timmar. Planeten snurrar bara tre stjärndiametrar ovanför sin sols yta och är tidvattenlåst i sin bana. Som ett resultat vänder samma hemisfär på LHS 3844 b alltid samma sida mot sin sol vilket ger en konstant dagsida med en medeltemperatur på cirka  725 grader Celsius. När vi mäter denna strålning som ger värme kan vi inte se och mäta planeten direkt istället registrerar vi den upprepade förändringen i ljusstyrka vi får från stjärnan och planeten tillsammans.

MIRI (Mid-Infrared Instrument ett instrument på James Webb-teleskopet. MIRI är en kamera och en spektrograf som observerar mitten till lång infraröd strålning från 5 mikron till 28 mikron.) delade upp en del av planetens infraröda emission, från 5 till 12 mikrometer, i mindre våglängdssektioner och mätte ljusstyrkan per våglängdsband. Detta är vad astronomer kallar ett spektrum en regnbågsliknande fördelning av ljusets komponenter. En annan datapunkt, hämtad från observationer med Spitzer-teleskopet och publicerad för några år sedan, förstärkte analysen.

På samma sätt som exoplanetär atmosfärforskning har gynnats av klimatvetenskap, bygger detta framväxande område inom exoplanetär geologi på geologisk kunskap baserad på jorden. PhD student Sebastian Zieba (Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian, Cambridge, USA) and Laura Kreidberg, MPIA Director and study PI (principal investigator och deras medarbetare körde datamodeller och fick tillgång till mallbibliotek av bergarter och mineraler kända från jorden, månen och Mars för att se vilka infraröda signaturer de skulle producera under förhållandena på LHS 3844 b. Att jämföra observationsbaserade data med dessa beräkningar uteslöt med säkerhet en sammansättning jämförbar med jordens skorpa dom vanligtvis är silikatrik bergart som granit.

Jordliknande, silikatrika skorpor tros bildas genom en långvarig raffineringsprocess som kräver tektonisk aktivitet och vanligtvis förlitar sig på vatten som smörjmedel. Det steniga materialet smälter och stelnar upprepade gånger när det blandas med mantelmaterialet vilket lämnar de lättare mineralerna på ytan.

"Eftersom LHS 3844 b saknar en sådan silikatskorpa kan man dra slutsatsen att jordliknande plattektonik troligen inte gäller för denna planet," beskriver Sebastian Zieba. "Den här planeten innehåller troligen bara lite vatten." den mörka ytan på en sammansättning som påminner om jordbunden eller månbasalt eller jordens mantelmaterial.

En statistisk analys av hur väl detta spektrum passar olika mineralblandningar och konfigurationer visade att utsträckta fasta områden av basalt eller magmatisk bergart bäst matchade observationerna. De är rika på magnesium och järn och kan innehålla olivin. Krossat material, såsom stenar eller grus, passar också ganska bra, medan korn eller pulver inte stämmer överens med observationerna på grund av sitt ljusare utseende.

Utan en skyddande atmosfär utsätts planeter för rymdväder, främst drivet av hård, energirik strålning från sin sol och nedslag av meteoriter.

"Det visar sig att dessa processer inte bara långsamt löser upp hårda bergarter till regolit, ett lager av fina korn eller pulver som finns på månen," förklarar Zieba. "De mörknar också lagret genom att tillsätta järn och kol, vilket gör regolitens egenskaper mer förenliga med observationerna."

Denna bedömning lämnade astronomerna med två scenarier för planetens yta som matchar data lika väl. En av dem involverar en yta dominerad av mörk, fast berggrund bestående av basaltiska eller magmatiska mineraler. Jämfört med geologiska tidsskalor förändrar rymdväder i form av olikartad strålningsnivå egenskaper snabbt. Därför drar astronomerna slutsatsen att ytan i detta scenario bör vara relativt färsk, orsakad av nyligen geologisk aktivitet, såsom utbredd vulkanism.

Det andra scenariot föreslår också en mörk yta då jämförbar med vår måne eller Merkurius. Ändå förklarar det långvarig rymdvädret vilket leder till utsträckta områden täckta av ett mörkt regolitlager, ett fint pulver som också finns på månen.

Dessa två alternativ skiljer sig åt i graden av nyligen krävd geologisk aktivitet. På jorden och andra aktiva objekt i solsystemet är ett typiskt fenomen under sådan aktivitet utgasning. Svaveldioxid (SO2) en gas som ofta förknippas med vulkanism. Om det finns på LHS 3844b i rimliga mängder borde MIRI ha upptäckt det. Därför verkar en nylig vulkanism period osannolik vilket får astronomerna att föredra det andra scenariot. Om det stämmer kan LHS 3844 b likna Merkurius.

För att testa sin idé driver Zieba, Kreidberg och deras kollegor redan en mer direkt strategi. De har erhållit ytterligare JWST-observationer, vilket bör göra det möjligt för dem att urskilja ytförhållanden genom att utnyttja små skillnader i hur fasta plattor och pulver avger eller reflekterar ljus. Detta koncept tillämpas framgångsrikt för att karakterisera asteroider i solsystemet. "Vi är övertygade om att samma teknik kommer att göra det möjligt för oss att klargöra naturen hos LHS 3844 b:s skorpa och, i framtiden, andra steniga exoplaneter," avslutar Kreidberg.Laura Kreidberg är den enda MPIA-astronomen som är involverad i denna studie.

Studien av Sebastian Zieba, Laura Kreidberg, et al.  The dark and featureless surface of rocky exoplanet LHS 3844 b from JWST mid-infrared spectroscopy Nature Astronomy (2026). 

Andra forskare i studien var: Sebastian Zieba (Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian, Cambridge, USA), Brandon P. Coy (Institutionen för geofysik, University of Chicago, USA), Aaron Bello-Arufe (Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology, Pasadena, USA [JPL]), Kimberly Paragas (Division of Geological and Planetary Sciences, California Institute of Technology, Pasadena, USA), Xintong Lyu (Peking University, Peking, Kina), Renyu Hu (The Pennsylvania State University, University Park, USA och JPL), Aishwarya Iyer (NASA Goddard Space Flight Center, Greenbelt, USA), Kay Wohlfarth (Technische Universität Dortmund, Tyskland)

NY teknik för framdrivning av styrraketer i framtida resor till Mars

 

Bild https://www.jpl.nasa.gov  Prototypens Styrraket är innesluten i JPL:s (Jet Propulsion Laboratory i södra Kalifornien) vakuumanläggning för kondenserbart metalldrivmedel CoMeT  , en unik nationell tillgång utformad för att säkert testa styrraketer ( i denna länk visas tydligt vad styrraketer är de raketer som håller kursen beroende vilken som vid behov  tänds) med metallånga som en del av potentiella megawattklass elektriska framdrivningssystem. Källa: NASA/JPL-Caltech

En teknik som kan driva bemannade uppdrag till Mars och robotdrivna rymdfarkoster i hela solsystemet testades nyligen vid NASAs Jet Propulsion Laboratory i södra Kalifornien. Den 24 februari 2026 skedde detta och för första gången på flera år och med effektnivåer som översteg alla tidigare tester i USA startade ett team en elektromagnetisk styrraket som drivs av litiummetallånga.

Denna prototyp uppnådde effektnivåer över de mest kraftfulla elektriska styrraketer på någon av myndighetens nuvarande rymdfarkoster. Värdefulla data från den första avfyrningen av denna styrraket kommer att hjälpa till att konstruera en kommande testserie.

"På NASA arbetar vi med många saker samtidigt och vi har inte glömt bort Mars. Den framgångsrika prestandan hos vår styrraket i detta test visar verkliga framsteg mot att skicka en amerikansk astronaut att sätta sin fot på Mars," beskriver NASA:s administratör Jared Isaacman. "Detta markerar första gången i USA som ett elektriskt framdrivningssystem har fungerat vid så höga effektnivåer som upp till 120 kilowatt. Vi kommer att fortsätta göra strategiska investeringar som driver på nästa stora rymdsprång."

Under fem tändningar lyste volframelektroden i styrraketens centrum starkt vitt och nådde över 5 000 grader 2 800 grader Celsius. Arbetet utfördes i JPL:s Electric Propulsion Lab,  den kondenserbara metalldrivmedelsvakuumanläggningen vilken är  en unik nationell tillgång för säker testning av elektriska styrraketer som använder metallånga på upp till megawattklass effektnivåer. För att se testet kikade JPL:s seniorforskare James Polk genom en liten portal in i den 8 meter långa vattenkylda vakuumkammaren. Inuti flammade styrraketen igång, dess munstycksformade yttre elektrod glödde glödande när den avgav en livfull röd plym. Polk har forskat på litiummatade MPD-styrraketer i årtionden, efter att ha arbetat med NASAs Dawn-uppdrag och myndighetens Deep Space 1, den första demonstrationen av elektrisk framdrivning bortom jordens omloppsbana.

Teamet siktar på att nå effektnivåer mellan 500 kilowatt och 1 megawatt per styrraket under de kommande åren. Eftersom hårdvaran fungerar vid så höga temperaturer kommer det att vara en stor utmaning att bevisa att komponenterna tål värmen under många timmars testning. Ett bemannat uppdrag till Mars kan behöva 2 till 4 megawatt effekt, vilket kräver flera MPD-startraketer som måste fungera i mer än 23 000 timmar.

Litiummatade MPD-styrraketer har potential att arbeta vid höga effektnivåer, använda drivmedel effektivt och ge betydligt större dragkraft än nuvarande elektriska styrraketer. Fullt utvecklade och kopplade till en kärnkraftskälla kan de minska uppskjutningsmassan och stödja nyttolaster som krävs för bemannade Marsuppdrag.

MPD:s styrraketarbete, som har utvecklats under de senaste 2 1/2 åren, under ledning vid  JPL i samarbete med Princeton University i New Jersey och NASAs Glenn Research Center i Cleveland. Arbetet finansieras av NASAs Space Nuclear Propulsion-projekt, som 2020 började stödja ett megawatt-klass kärnkraftsdrivningsprogram för bemannade Marsuppdrag genom att fokusera på fem kritiska tekniska element varav det elektriska framdrivningsdelsystemet är ett av dem. Projektet, som är baserat vid myndighetens Marshall Space Flight Center i Huntsville, Alabama, är en del av NASAs Space Technology Mission Directorate.

Långt borton Neptunus finns en liten dvärgplanet med atmosfär som fylls på men hur sker detta?

 

Bild https://www.nao.ac.jp  Konstnärs uppfattning i bild över  denna forskning visar en föreställd tidssekvens när en stjärna passerar bakom ett TNO (transneptunska objekt, objekt  bortom Neptunus bana) med atmosfär. (Kredit: NAOJ)

Ett team av professionella och amatörastronomer i Japan fann bevis för en tunn atmosfär runt en liten kropp i det yttre av solsystemet. Objektet är så litet att det inte borde ha en varaktig atmosfär vilket väcker frågor om när och hur denna atmosfär bildades. Framtida observationer för att bättre karaktärisera atmosfären för att lösa detta mysterium

I de kalla delarna av det yttre i solsystemet finns tusentals små objekt som kallas transneptunska objekt (TNO) då de ligger utanför Neptunus bana. En tunn atmosfär har observerats runt Pluto, den mest kända av dessa  TNO, men studier av andra TNO:er har gett negativa resultat då det gäller en atmosfär. De flesta TNO:er är så kalla och deras ytgravitation så svag att de inte förväntas kunna behålla atmosfärer.

Men astronomer vill gärna hitta det oväntade, så de utnyttjade ett lyckosamt "naturligt experiment" för att leta efter en atmosfär runt ett TNO känt som (612533) 2002 XV93. Detta objekt, förkortat 2002 XV93 har en diameter på cirka 500 km. Som referens är Plutos diameter 2 377 km. Omloppsbanan för 2002 XV93 är sådan att sett från Japan, passerade den rakt framför en stjärna i bakgrunden den 10 januari 2024. När stjärnan försvann bakom 2002 års XV93 bleknande stjärnans sken vilket indikerar att ljuset dämpats när det passerade genom en tunn atmosfär alternativt skulle skenet plötsligt slockna när den glider bakom den solida ytan på TNO.

Ett team av professionella och amatörastronomer, ledda av Ko Arimatsu vid NAOJ Ishigakijima Astronomical Observatory, observerade stjärnan som 2002 XV93 passerade framför från flera platser i Japan. De erhållna uppgifterna är förenliga med ljusdämpning av en atmosfär.

Beräkningar visar att atmosfären som man såg runt 2002 XV93 förväntas hålla mindre än 1000 år om den inte fylls på (så den borde inte funnits då objektet var kanske miljarder år gammalt). Så dvärgplaneten bör ha bildats för mycket kort tid sedan eller fylls atmosfären på kontinuerligt. Men då är frågan hur detta kan ske. 

James Webb Space Telescope visar inga tecken på frusna gaser på ytan av 2002 XV93 som kan sublimera och bilda en atmosfär. En möjlighet är att någon händelse för frusna eller flytande gaser från djupt inne i TNO:n till ytan. En annan möjlighet är att en komet kraschade in i 2002 XV93, och släppte ut gas som bildade en tillfällig atmosfär (vilket då bör skett nyligen). Ytterligare observationer behövs för att skilja mellan dessa två scenarier (ett tredje alternativ är det bara fantasin som kan testa fullt ut), Studien kan läsas under titeln och av   Ko Arimatsu et al. "Detection of an atmosphere on a trans-Neptunian object beyond Pluto", i Nature Astronomy,

Nu börjar snart jakten på de svårfångade neutronstjärnorna

 

Bild https://www.nasa.gov  Astrometrisk mikrolinsning uppstår när ett förgrundsobjekt, som en neutronstjärna passerar framför en mer avlägsen bakgrundsstjärna. Neutronstjärnans gravitation böjer den avlägsna stjärnans ljus och delar det i flera banor som når teleskopet. Även om dessa förvrängda bilder inte kan upplösas, framstår deras sammansatta ljus som ljusare och något förskjutet från den avlägsna stjärnans verkliga position. När justeringen mellan de två objekten förändras över tid, följer denna till synes förskjutning ett litet elliptiskt mönster på himlen. Storleken på den ellipsen beror på hur starkt ljuset böjs, vilket innebär att mer massiva objekt ger större förskjutningar, vilket gör det möjligt för astronomer att direkt mäta massan hos den utan linsning osynliga neutronstjärnan. NASA, STScI, Joyce Kang (STScI)

Astronomer har länge vetat att neutronstjärnor som består av de täta kärnor som lämnas kvar efter att massiva stjärnor exploderat (vanligast 20 km i diameter, men har en massa motsvarande 1,4–3 solmassor), bör finnas över hela Vintergatan. De flesta av dem är dock i praktiken osynliga. En ny studie publicerad i Astronomy and Astrophysics antyder att NASAs kommande Nancy Grace Roman Space Telescope ändå bör kunna upptäcka dem.

Genom att använda detaljerade datorsimuleringar av Vintergatan och Romans framtida observationer visade forskarna att flaggskeppsobservatoriet kan identifiera och karakterisera dussintals isolerade neutronstjärnor genom en subtil effekt kallad gravitationslinsning.

"De flesta neutronstjärnor är relativt svagt lysande," beskriver Zofia Kaczmarek från Heidelbergs universitet i Tyskland som var den som ledde studien. "De är otroligt svåra att upptäcka utan någon form av hjälp."

Neutronstjärnor packar mer massa än solen i en sfär ungefär lika stor som en medelstor stad. Att studera dem hjälper oss att förstå hur stjärnor är, slocknar och sprider tunga grundämnen i universum. De ger också en möjlighet att studera vad som händer under de mest extrema förhållanden (under tryck och densitet) man kan tänka sig.

Men om de inte blivit pulsarer (en extremt tät, snabbt roterande neutronstjärna) som sänder ut i radiovåglängder eller lyser i röntgenstrålar kan de förbli dolda även för de mest kraftfulla teleskopen.

Roman (planerad uppskjutning 2027) kan söka efter dem på ett nytt vis. När ett massivt objekt som en neutronstjärna rör sig framför en avlägsen bakgrundsstjärna, vrider dess intensiva gravitation rumtiden och avleder bakgrundsstjärnans ljus. Denna mikrolinseffekt gör att bakgrundsstjärnan tillfälligt blir ljusare och ser ut att vara förskjuten från sin verkliga position på himlen.

Medan många teleskop kan upptäcka den tillfälliga ljusningen,kan Roman även  mäta både ljusningen (fotometri) och den lilla positionsförskjutningen (astrometrin) hos den linsade stjärnan med exceptionell precision. Eftersom neutronstjärnor är relativt massiva producerar de en större astrometrisk signal än mindre täta objekt vilket gör att  Roman inte bara kan upptäcka dem utan även väga dem i vissa fall, något som är nästintill omöjligt med enbart fotometri.

"Det som är riktigt intressant med att använda mikrolinsning är att man kan få direkta massmätningar," beskriver  artikelns medförfattare Peter McGill från Lawrence Livermore National Laboratory. "Fotometri visar att något passerade framför stjärnan, men det är hur mycket stjärnans position förskjuts som talar om hur massivt det objektet är. Genom att mäta den lilla avböjningen på himlen kan vi direkt väga något som annars är osett."

Jorden var beroende av vissa sällsynta metaller för att liv skulle uppkomma.

 

Bild https://science.nasa.gov  Ovan visas en tidslinje över jordens historia under miljarder år. Den nya studien visar att livets utveckling använde molybden så långt tillbaka som för 3,3 till 3,7 miljarder år sedan, långt innan nivåerna av molybden i haven ökade till nutida nivåer. Andra händelser i jordens historia markeras i kontext ovan. NASA

NASA-finansierade forskare har upptäckt att livet på jorden för mer än 3 miljarder år sedan var beroende av metallen molybden vilken var otroligt sällsynt i miljön vid den tiden  På jorden idag finns mer men ändå inte i stor mängd (halten i jordskorpan är ca 14 ppm innebärande 14 miljondelar av denna). Molybden hjälper till att påskynda viktiga biokemiska reaktioner i celler. Metallen är en komponent i essentiella enzymer som driver flera stora biologiska reaktioner i organismer. Detta är inte bara viktigt för de enskilda organismerna utan även för biogeokemiska cykler, såsom kvävecykeln vilken påverkar hela vår planet. Utan molybden skulle dessa viktiga reaktioner fortfarande kunna ske i naturen men de skulle vara för långsamma för att upprätthålla liv.

"Molybden finns i det katalytiska centrumet för enzymer som driver stora kol-, kväve- och svavelreaktioner," beskriver Betül Kaçar, chef för Kaçar-laboratoriet vid University ofisconsin-Madison och huvudförfattare till studien (se nedan). Kaçar leder MUSE, ett NASA:s tvärvetenskapliga konsortia för astrobiologisk forskning (ICAR) vid UW-Madison.

"Att fråga när livet i sin linda började använda molybden är egentligen att fråga när några av de mest betydelsefulla metabola strategierna blev möjliga," beskriver Kaçar.

Molybden är nu relativt vanligt i miljön och dess knapphet är inte längre ett problem för livet. Men så var det inte alltid.

Geologiska bevis visar att endast spårmängder molybden fanns i jordens hav för miljarder år sedan. Nivåerna ökade ungefär samtidigt som mikroorganismer började använda fotosyntes, vilket så småningom ledde till en dramatisk ökning av mängden atmosfäriskt syre (för ca 2,45 miljarder år sedan). Detta är känt som den stora oxidationshändelsen och hade en djupgående effekt på livets evolution. En tidigare NASA-studie föreslog till och med att ökningen av molybden i miljön vid denna tid kan ha varit nödvändig för utvecklingen av komplext liv.

Men när började livet först använda molybden? På grund av dess knapphet på den forntida jorden har astrobiologer undrat om livet kunde ha börjat med att använda andra metaller för att påskynda vitala reaktioner. Wolfram, till exempel beter sig likadant i celler och används idag av vissa organismer som lever i extrema miljöer. Forskare har tidigare teoretiserat att livet kan ha använt volfram först och sedan utvecklats till att istället använda molybden när det blev mer tillgängligt. Men den nya studien visar att så inte nödvändigtvis var fallet.

Teamet samlade in tillgängliga data om molybdens förekomst genom tiden och rekonstruerade metallens användning längs livets grenar. De fann att även om molybden var sällsynt hittade uråldriga mikrober på jorden ändå ett sätt att använda det. Samma gäller för användningen av metallen volfram.

"Vårt arbete visar att både molybden- och volframanvändande enzymsystem har arkeiska rötter (att de fanns i jordens första eon) vilket tyder på att livets tidiga år sannolikt arbetade med båda metallerna snarare än att följa en enkel "wolfram först, molybden senare"-historia," beskriver Kaçar. "Vi hävdar att användningen av molybden är mycket äldre än många modeller antog med molekylär datering som placerar användningen av molybden tillbaka i eoarkeum till mesoarkeen, ungefär för 3,7–3,1 miljarder år sedan, långt före den stora oxidationshändelsen."

 Tidigare arbete från MUSE ICAR, publicerat 2024, identifierade vissa nischer där tidigt liv kan ha funnit förråd av molybden och andra sällsynta metaller djupt under havet. Hydrotermala ventiler på havsbotten ger spårmetaller inklusive järn, zink, koppar, nickel, mangan, vanadin, molybden, kobolt och volfram.

"Även om arkeiskt havsvatten innehöll lite löst molybden totalt sett skulle lokala system som hydrotermala källor ändå kunna ha levererat användbara mängder molybden och andra metaller," beskriver Kaçar.

Den nya studien visar att, även bland en mängd andra användbara metaller, var molybden på något sätt ett av livets första val som metallkatalysator.

"Molybden kan ha varit värt att "välja" eftersom det möjliggör katalys över ett brett spektrum av substrat och redoxförhållanden," beskriver Kaçar. "Med andra ord gjorde knapphet inte molybden oviktig dess katalytiska fördelar kan ha gjort det värt att utveckla sätt att skaffa och använda."

Studien visar hur liv kan hitta ett sätt att använda grundämnen i miljön, även om de är sällsynta, och påminner oss om att vi i jakten på liv bortom jorden måste vara förberedda på möjligheter vi ännu inte har övervägt. Studien publicerades nyligen i Nature Communications. 

Ursprunget till kosmiska strålar

 

Bild https://www.unige.ch  Kosmiska strålar består främst av protoner, men utöver det av helium, kol, syre och järnkärnor. © Kinesiska vetenskapsakademin.

Kosmiska strålar är de mest energirika partiklarna som observerats i universum och överstiger vida energin i partiklar som produceras av människotillverkade acceleratorer på jorden. Deras exakta ursprung studeras fortfarande och man tror att de härstammar från extrema astrofysiska fenomen, såsom supernovor, jetstrålar från svartahål och pulsarer.

Det kinesiska DAMPE-teleskopet, som sköts upp i december 2015, syftar till att ge svar på ursprunget och naturen hos dessa strålar. Detta rymduppdrag, där astrofysikgruppen från Institutionen för kärn- och partikelfysik (DPNC) vid Genèveuniversitetet (UNIGE) är en av huvudbidragsgivarna har nu gjort ett avgörande genombrott. Genom analys av högprecisionsmätningar insamlade av teleskopet har forskare identifierat en universell egenskap i energispektra hos primära kosmiska strålkärnor  från protoner till järn.

"Kosmiska strålar består främst av protoner, men också av helium, kol, syre och järnkärnor," förklarar Andrii Tykhonov, docent vid DPNC vid Naturvetenskapliga fakulteten på UNIGE och medförfattare till studien. Dessa partiklar kategoriseras också efter sin energi från lågt upp till några miljarder elektronvolt, mellanliggande, från några miljarder till flera hundra miljarder elektronvolt och höga från 1 000 miljarder elektronvolt och mer." Resultaten visar att för alla studerade kärnor minskar antalet partiklar mer och snabbare bortom ett visst värde. 

Detta fenomen kallas "spectral softening". Normalt minskar antalet partiklar redan när energin ökar men här blir denna minskning ännu mer uttalad. Detta sker runt en styvhet på cirka 15 TV (teraelektronvolt). En partikels styvhet mäter motståndet i dess bana mot ett magnetfält. Observationen av en gemensam struktur vid denna styvhet stöder starkt modeller som förklarar att accelerationen och transporten av kosmiska strålar beror på partiklarna styvhet. I kontrast är alternativa modeller, som antyder att energi per nukleon (energi dividerat med antalet nukleoner i partikeln) är en nyckelfaktor, starkt uteslutna av dessa mätningar, med en konfidensnivå på 99,999 %.  Forskningsresultatet har publicerats i Nature och kan läsas här.

Upptäckt av negativ tid

 

Bild pexels.com Big Ben London.

I experimentet som beskrivs i tidskriften The Conversation (av Lucía Caballero International Coordinator)  användes fotoner kvantpartiklar av ljus och den färd de måste göra mot alla odds för att passera rakt igenom ett moln av rubidiumatomer.

Dessa atomer har en "resonans" med fotonerna innebärande att fotonens energi kan överföras tillfälligt till atomerna som en atomär excitation (att en atom eller molekyl tillförs energi, vilket får en elektron att hoppa från ett lägre elektronskal till ett högre). Detta gör att fotonen kan "stanna" i atommolnet en tid innan den släpps ur.

För att denna resonans ska vara effektiv måste fotonen ha en väldefinierad energi som matchar den mängd energi som krävs för att sätta en rubidiumatom i exciterat tillstånd.  Men om fotonen likväl tar sig rakt igenom händer något märkligt. Baserat på den genomsnittliga tiden när fotonen går in i molnet kan man beräkna den förväntade genomsnittliga tiden den skulle anlända till molnets bortre sida förutsatt att den färdas med ljusets hastighet (som fotoner vanligtvis gör).

Det man finner är att fotonen faktiskt anländer mycket tidigare än så. Faktum är att den anländer så tidigt att det verkar ha tillbringat en negativ tid inne i molnet.

Denna effekt har varit känd i årtionden och observerades i ett experiment redan 1993. Men fysikerna hade mestadels bestämt sig för att inte ta denna negativa tid på allvar (utan som felmätning eller förståelse).

Det beror på att det kan förklaras med att endast den allra främre delen av den långvariga pulsen tar sig rakt igenom atommolnet, medan resten sprids. Detta leder till att en framgångsrik (icke-spridd) foton anländer tidigare än vad som naivt skulle förväntas.

Aephraim Steinberg, en av författarna till den artikeln från 1993, var dock inte lika snabb med att acceptera denna avfärdande av den negativa tiden som en artefakt (något som bara fanns och togs för givet). I sitt laboratorium vid University of Toronto ville han ta reda på vad som hände om man undersökte rubidiumatomerna i molnet för att ta reda på hur länge fotonen hade tillbringat sig bland dem som en excitation. 

När vi talar om att undersöka atomerna innebär detta i praktiken att kontinuerligt göra en mätning på atomerna medan fotonen passerar genom molnet, för att undersöka om fotonens energi för närvarande befinner sig där. Men det finns en subtilitet här: mätningar inom kvantfysik stör oundvikligen det system som mäts.

Om vi skulle göra en exakt mätning av om fotonen befinner sig i atomerna vid varje ögonblick, skulle vi förhindra att atomerna interagerar med fotonen. Det är som om vi, bara genom att titta noga på Calypso, skulle hindra henne från att få tag på Odysseus (eller tvärtom). Detta är den välkända kvantmekaniska Zeno-effekten (ett kvantfysiskt fenomen där frekventa mätningar eller observationer av ett instabilt kvantsystem "fryser" dess tillstånd och förhindrar det från att förändras eller sönderfalla. Genom tät observation stannar systemet kvar i sitt ursprungliga tillstånd, vilket saktar ner dess tidsutveckling), som skulle förstöra just det fenomen vi vill studera.

Lösningen är istället att göra en mycket oprecis (men ändå mycket exakt kalibrerad) mätning. Det är priset som betalas för att hålla störningen försumbar. Specifikt sköts  en svag laserstråle orelaterad till den enskilda fotonpulsen  genom atommolnet och mätte små förändringar i strålens ljusfas för att undersöka om atomerna var exciterade.

Varje enskild körning av experimentet gav bara en mycket grov indikation på om fotonen bodde i atomerna, men ett genomsnitt av miljontals körningar ger en korrekt uppehållstid.

Otroligt nog är resultatet av denna svaga mätning av uppehållstid, när fotonen går rakt genom molnet, exakt lika med den negativa tid som antyds av fotonernas genomsnittliga ankomsttid. Innan arbetet misstänkte ingen att dessa två tider, mätta på helt olika sätt, skulle vara lika.

Avgörande är att det negativa värdet av den svagt uppmätta uppehållstiden inte kan förklaras genom att föreställa sig att endast fronten av fotonens puls går igenom, till skillnad från den tid som härleds från ankomsttiden.

Men det visar att negativ uppehållstid inte är en artefakt. Hur paradoxalt det än kan verka, har det en direkt mätbar effekt på det atommoln som fotonen färdas igenom. Och det påminner oss om att det fortfarande finns länder att upptäcka på den odyssé som är kvantforskning.

Experimentets resultat vid university of Toronto  är  publicerat i Physical Review Letters av Daniela Angulo, Kyle Thompson, Vida-Michelle Nixon,  Andy Jiao, Howard,  M. Wiseman och Aephraim  M. Steinberg.  

Modeller för kvantkollaps antyder att det uppstår små tidsfluktuationer.

 

Bild https://www.eurekalert.org  Modeller av kvantkollaps antyder små tidsfluktuationer.

Kvantmekaniken är rik på paradoxer och motsägelser. Den beskriver en mikroskopisk värld där partiklar existerar i en superposition av tillstånd innebärande att de befinner sig på flera platser och konfigurationer samtidigt. Matematiskt definierade av det som fysiker kallar en vågfunktion. Men detta går emot våra vardagliga upplevelser av objekt. De är ju antingen här eller där aldrig både här och där samtidigt. Vanligtvis hanterar fysiker denna konflikt genom att hävda att när ett kvantsystem kommer i kontakt med en mätapparat eller en experimentell observatör, kollapsar systemets vågfunktion till ett enda, bestämt tillstånd.

Nu med stöd från Foundational Questions Institute FQxI har ett internationellt team  fysiker visat att en familj av okonventionella lösningar på detta mätproblem kallat kvantkollapsmodeller har långtgående konsekvenser för tidens natur och 

klockprecision. De publicerade sina resultat och föreslog ett nytt sätt att särskilja dessa rivaliserande modeller från standard kvantteori, i Physical Review Research, i november 2025 (se nedan)

"Det vi gjorde var att arbeta utefter idén att kollapsmodeller kan vara kopplade till gravitation,"beskriver Nicola Bortolotti, doktorand vid Enrico Fermi Museum and Research Centre (CREF) i Rom, Italien, som var den som ledde studien. "Och sedan ställde vi en mycket konkret fråga: Vad innebär detta för tiden själv?"

På 1980-talet började fysiker utforska kvantmodeller där kollaps av vågfunktioner sker spontant, oavsett om systemet mäts eller observeras. Till skillnad från vad som vanligtvis kallas 'tolkningar' av kvantmekaniken som främst är konceptuella och experimentellt omöjliga att skilja från accepterad standard kvantteori gör dessa kvantkollapsmodeller förutsägelser som är konkreta och i princip testbara.

Bortolotti undersökte två olika modeller av kvantkollaps tillsammans med kollegorna Catalina Curceanu, medlem i FQxI och forskningschef vid Laboratori Nazionali di Frascati vid National Institute for Nuclear Physics (INFN-LNF) i Frascati, Italien, Kristian Piscicchia vid CREF och INFN-LNF, Lajos Diósi, vid Wigner Research Center for Physics och Eötvös Loránd University, i Budapest, Ungern, och Simone Manti från INFN-LNF. En modell, kallad Diósi-Penrose-modellen (uppkallad efter FQxI-medlemmarna Lajos Diósi och Sir Roger Penrose), har länge föreslagit att gravitation är kopplat till kollaps av vågfunktionen. Men för första gången drog visar de i den nya artikeln att också en kvantitativ koppling mellan den andra modellen, känd som Continuous Spontaneous Localization, och gravitationella rumtidsfluktuationer.

Den nya artikeln visar att om kollapsmodellerna har rätt måste tiden själv uppvisa en liten inneboende osäkerhet vilket antyder en grundläggande, men extremt liten, gräns för klockprecision. "När du väl räknat ut är svaret tydligt och förvånansvärt lugnande," beskriver Bortolotti.

Det finns dock ingen anledning att oroa sig för att denna osäkerhet ska påverka ditt armbandsur eller ens de mest precisa atomklockor som finns idag eller inom överskådlig framtid. "Osäkerheten är många storleksordningar under vad vi för närvarande kan mäta, så det har inga praktiska konsekvenser för vardaglig tidmätning," beskriver Curceanu. "Våra resultat visar tydligt att moderna tidmätningsteknologier är helt opåverkade," tillägger Piscicchia.

Fysiker har länge sökt efter en enhetlig teori som kan förena kvantmekanik och gravitation. Varje teori är i utsökt överensstämmelse med experimentella resultat inom sitt eget område. För kvantmekaniken den mikroskopiska världen av subatomära partiklar, och för gravitation, som beskrivs av Einsteins allmänna relativitetsteori, det makroskopiska området av stjärnor, galaxer och till och med universum självt. Ändå har de två teorierna dramatiskt olika principer och synsätt på tid. "I standardkvantmekanik behandlas tid som en extern, klassisk parameter som inte påverkas av det kvantsystem som studeras," förklarar Curceanu. I allmän relativitet är dock tid och rum formbara de skiftar och förvrängs under påverkan av objekt med massa.

"Osäkerheten är många storleksordningar under vad vi för närvarande kan mäta, så det har inga praktiska konsekvenser för vardagstidmätning," beskriver Catalina Curceanu.

Med utgångspunkt i arbete som antyder att kvantmekaniken kan vara bara en del av en större och mer grundläggande fysikteori, antyder den nya artikeln dolda kopplingar mellan kvantmekanik, gravitation och tid.

Curceanu betonade vikten av FQxI:s engagemang för att utforska oortodoxa idéer. "Det finns inte många stiftelser i världen som stödjer forskning om dessa grundläggande frågor om universum, rum, tid och materia," beskriver Curceanu. "Vårt arbete visar att även radikala idéer om kvantmekanik kan testas mot precisa fysiska mätningar och att lugnande nog tidmätning fortfarande är en av de mest stabila pelarna i modern fysik."

Studien stöddes delvis av FQxI:s program Consciousness in the Physical World. Du kan läsa mer om teamets bidrag i FQxI-artikeln: "Can We Feel What It's Like to Be Quantum?" av Brendan Foster.

Tidskriftsreferens: "Fundamental limits on clock precision from spacetime uncertainty in quantum collapse models." Phys. Rev.Research