Det antas att civilisationer sprids snabbt i universum

 

Sökandet efter utomjordisk intelligens (SETI) har alltid varit osäkert. Med bara en beboelig planet (jorden) och en enda teknologiskt avancerad civilisation (mänskligheten) som exempel, är forskare fortfarande begränsade till att skapa teorier över var andra intelligenta livsformer kan finnas (och vad de kan ha för sig) utifrån jordens förållanden. 

Sextio år efter bildandet av Fermis berömda paradox ("Var är alla?") är svaret fortfarande obesvarat. På den positiva sidan ger detta oss många möjligheter att ställa hypoteser om möjliga platser, aktiviteter och teknosignaturer som framtida astronomer kan testa. 

En möjlighet är att civilisationernas tillväxt begränsas av fysikens lagar (ex avstånd och civilisationers existens i tid) och de planetariska miljöernas bärkraft (hur länge en planet kan ha liv). I en nyligen genomförd studie tittade ett team från University of the Philippines Los Banos bortom traditionell perkolationsteori för att överväga hur civilisationer kan växa i tre olika typer av universum (statiskt, mörkt energidominerat och materiedominerat). Resultat tyder på att intelligent liv, beroende på ramverket, har en begränsad tid på sig att befolka universum och sannolikt då gör det exponentiellt. 

Studien genomfördes av Allan L. Alinea och Cedrix Jake C. Jadrin, biträdande professor i fysik och lärare vid Institute of Mathematical Sciences and Physics vid University of the Philippines Los Banos. Förstaupplagan av deras artikel, "Percolation of 'Civilization' in a Homogeneous Isotropic Universe", finns på nätet. För sin studie övervägde teamet hur traditionell perkolationsteori kan tolkas i termer av en logistisk tillväxtfunktion (LGF), där en befolknings tillväxttakt per capita blir mindre när populationsstorleken närmar sig ett maximum som åläggs av gränsen för lokala resurser.

Inlägget är en förkortad sammanställning av en längre artikel i https://www.universetoday.com/ jag rekommenderar dig att följa länken ovan om du är intresserad av mer inom ämnet.

Bild https://www.pikist.com/

Fysiker söker svaret på varför universum expanderar

 

Lado Samushia, docent i fysik vid College of Arts and Sciences ingår i ett samarbete där man studerar den mystiska kraften bakom universums accelererande expansion vilken av flertalet kallas mörk energi.

För ändamålet använder forskarna Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) som finns vid Kitt Peak National Observatory i Tucson, Arizona. Syftet är att kartlägga mer än 40 miljoner galaxer, kvasarer och stjärnor. Studien hanteras av US Department of Energy's Lawrence Berkeley National Laboratory. 

Forskarna släppte nyligen en första omgång data innehållande nästan två miljoner objekt som astronomer nu har möjlighet att analysera och utforska vidare. De publicerade även en uppsättning artiklar inkluderat tidigare mätningar av galaxhopar, studier av sällsynta objekt och beskrivningar av de instrumentet de använder och kartläggningsoperationer till  tidigare publicerade datautgåva.

Hanyu Zhang,  K-State doktorand i fysik under handledning av Samushia en av ledande författarna till artikeln "DESI One-Percent Survey: Exploring the Halo Occupation Distribution of Luminous Red Galaxies and Quasi-Stellar Objects with AbacusSummit."

Vårt team analyserade egenskaperna av två typer av galaxer  lysande röda galaxer och galaxer som innehåller kvasi-stellära objekt (radiokällor)  i sitt centrum. Vi såg mycket tydligt att  de lysande röda galaxerna får sin massa och genom att de drar till sig mindre  satellitgalaxer över tid  beskriver Zhang och tillägger i artikeln att dessa insikter ger värdefull belysning av fysiken som är involverad i utvecklingen av massiva galaxer.A (alternativt kan det vara satellitgalaxer som själva drar sig mot dessa galaxer)

DESI använder 5 000 robotlägesinställareställare för att flytta optiska fibrer som fångar in ljus från objekt som finns miljontals eller miljarder ljusår bort. Det är världens mest kraftfulla kartläggningsspektrograf. Den kan och kan mäta ljus från mer än 100000 galaxer under en enda natt. Ljuset visar hur långt bort ett objekt är och utifrån detta kan en kosmisk 3D-karta konstrueras.

När universum expanderar sträcks ljusets våglängd ut vilket gör ljuset rödare. Denna våglängdssträcka kallas rödförskjutning. Ju längre bort galaxen är desto större är rödförskjutningen. DESI  är specialiserat på att samla in rödförskjutningdata som sedan kan användas för att lösa någon av astrofysikens gåtor. Ex Gåtan vad mörk energi är och hur har det förändrats genom universums historia.

För att lära mer om DESI och denna forskning, se denna  länk från Berkeley Lab.  

Bild vikipedia på Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) designen i februari 2016

Ett moln av skräp i universum

 

De flesta planeter och månar i vårt solsystem  formades genom kollisioner av materia tidigt under solsystemets historia. Genom att slås ihop kan steniga kroppar ackumulera mer material öka i storlek eller brytas isär till bitar.

Astronomer har använt data från NASA:s numera pensionerade rymdteleskop Spitzer för att finna bevis i dess insamlade datamängd av kollisioner av detta slag runt unga stjärnor där planeter bildas. Observationerna gav dock inte många bevis på sammanslagningar eller storleken av material där.

I en ny studie i Astrophysical Journal rapporterar dessa  astronomer som leddes av Kate Su vid University of Arizona de första observationerna i ett skräpmoln  framför en stjärna där ljuset vid passagen då kort blockerades. Astronomer kallar det för en transitering.

Tillsammans med kunskap om stjärnans storlek och ljusstyrka gjordes observationerna det möjligt för forskarna att bestämma molnets storlek kort efter kollisioner och uppskatta storleken på de objekt som kolliderade och hur snabbt molnet skingrades.

Det var  2015 ett team lett av Su de började göra rutinmässiga observationer av en 10 miljoner år gammal stjärna som heter HD 166191. 

 Runt stjärnan har damm som blivit över vid dess bildande klumpat ihop sig och bildat sten i skilda storlekar vilka kan bli början till framtida planeter. Då gasen som tidigare fyllde utrymmet mellan dessa objekt har skingrats ses kollisioner mellan stenar lättare och blir vanligare. I sökandet efter bevis på någon kollision runt HD 166191 använde teamet data från Spitzer för att genomföra mer än 100 observationer under 2015 och 2019.

Spitzer sökte i det infraröda vågfältet som är något längre än vad mänskliga ögon kan se. Infrarött är idealisk för att upptäcka damm inklusive skräp som skapas vid protoplanetkollisioner.

I mitten av 2018 upptäckte Spitzer att HD 166191-systemet blev betydligt ljusare vilket tydde på en ökning av skräpproduktion. Under den tiden upptäckte Spitzer då ett skräpmoln som blockerade stjärnans ljus. Genom att kombinera Spitzers observation av transiteringen med observationer av teleskop på marken kunde teamet härleda storleken och formen av skräpmolnet.

Molnet upptäcktes vara långsträckt och täckte ett uppskattat område minst tre gånger större än stjärnan. Mängden infrarött ljus från det tyder dock på att endast en liten del av molnet passerade framför stjärnan och att skräpet täckte ett område hundratals gånger större än stjärnans (i uttunnad form).

För att konstruera ett så stort moln måste objekten vid huvudkollisionen ha varit lika stora som dvärgplaneter som ex Vesta i vårt solsystem – ett objekt som är 530 kilometer i diameter och som finns i asteroidbältet mellan Mars och Jupiter.

Den första sammandrabbningen genererade tillräckligt med energi och värme för att förånga in en del av materialet. Det utlöste också en kedjereaktion av stötar mellan fragment från den första kollisionen och andra mindre kroppar i systemet vilket sannolikt skapade dammolnet.

Under de närmaste månaderna växte dammolnet i storlek uttunnades och blev mer genomskinligt vilket indikerar att damm och annat skräp snabbt spred sig över hela stjärnsystemet. 2019 var molnet som passerade framför stjärnan inte längre synligt men systemet innehöll dubbelt så mycket damm som det hade tidigare. Denna upptäckt kan enligt studiens författare hjälpa forskare att testa teorier om hur planeter som jorden bildas och växt till i storlek.

"Genom att se på dammiga skräpskivor runt unga stjärnor kan vi se tillbaka i tiden och de processer som kan ha format vårt eget solsystem", säger Su. "När vi lär oss mer om resultatet av kollisioner i dessa system kan vi också få en bättre uppfattning om hur ofta steniga planeter bildas runt stjärnor."

Bild vikipedia på Spitzerteleskopet som fann molnet. Spitzerteleskopet  tidigare Space Infrared Telescope Facility (SIRTF)) söker över rymden i det infraröda sökfältet,  Det  sköts upp 2003, det fjärde och sista av NASA:s Stora Observatorier. År 2009 tog tillförseln av flytande helium slut, och sedan dess är teleskopet inte lika nedkylt och kan inte fotografera de längsta våglängderna.

Nya diskussioner och metoder om hur man snabbast kan scanna av rymden efter planeter efter liv.

Att upptäcka exoplaneter är inte så enkelt som att rikta ett teleskop mot skyn. Detta då planeter som kretsar kring avlägsna stjärnor är små dunkla ljusmässigt. Men vi kan upptäcka dem med hjälp av satelliter som TESS. TESS producerar en hel del data som sedan utvärderas. Forskare från University of Warwick tror nu att de kan påskynda dessa utvärderingar med AI (artificiell intelligense). För ändamålet har teamet utvecklat en maskininlärningsalgoritm som just bekräftat 50 exoplaneter från tidigare observationsdata.

Astronomer har två metoder till sitt förfogande för att upptäcka exoplaneter. Det finns radialhastighet-strategin innebärande övervakning av stjärnors små motrörelser som orsakas av planeters störning i sin bana runt sin sol. En känsligare teknik och den som används av TESS och användes av nu avstängda Kepler förlitar sig på luminansvariation i värdstjärnan (ljusminskning då planeten passerar denna). Om ett solsystems plan är korrekt i linje sett från oss passerar dess planeter framför stjärnan från vårt perspektiv och då kan vi upptäcka dessa lokala ljusminskningar i tid. Genom att övervaka dessa dips i ljusstyrka kan vi dra slutsatsen att förekomsten av en exoplanet som dämpar ljuset med en hög grad av säkerhet är anledningen. Dock (min anm.) kan ljusminskning även bero på gasmoln som passerar mellan oss och stjärnan.

Problemet med transitmetoden är att den producerar ett berg av luminansdata för stjärnor av vilka många inte kommer att ha några synliga exoplaneter (fast de kanske har detta då vinkeln mellan stjärnan och oss inte är optimal och vi då inte upptäcker detta). Det krävs en kombination av datoranalys och mänsklig tillsyn för att identifiera kandidater och bekräfta deras troliga existens.

Det system som utvecklats vid University of Warwick är det första som kan utföra alla nödvändiga analyser för att antingen bekräfta misstänkt planetstatus eller utesluta detta. De 50 exoplaneter som bekräftats av University of Warwick är allt från Neptunusstora gasjättar till steniga världar mindre än jorden. Det är särskilt svårt att bekräfta mindre planeter med transitmetoden, så det talar för noggrannheten i AI.

Jag tror (min anm.) att det finns många planeter som likväl inte upptäcks och att de flesta stjärnor har planetsystem. Kanske alla.

Bild på galaxen M82 taget av Hubbleteleskopet men färgen är ej den naturliga utan lagd på för att M82 ska ses bättre. 

Likformigheten i universum är större än man trott.

    Nya resultat från Kilo-Degree Survey (KiDS) visar att universum är nästan 10 procent mer homogent än standardmodellen inom kosmologi (Lambda-CDM-modellen) förutspår. Den senaste KiDS-kartan gjordes med OmegaCAM på ESO:s VLT Survey Telescope vid Cerro Paranal i norra Chile. En grupp astronomer som leds från institut i Nederländerna, Skottland, England och Tyskland har beskrivit KiDS-1000 resultatet i fem artiklar varav de tre sista nu släppts. De har lämnats in för publicering i tidskriften Astronomy and Astrophysics. Resultaten visar en diskrepans av att universum är nästan 10 procent mer homogen än standardmodellen förutspår.

Dr Marika Asgari från University of Edinburgh som var med och ledde analysen, kallar resultatet för spännande. "Standardmodellen i kosmologin bygger på en mystisk substans som vi kallar mörk materia och mörk energi. Forskarna testar denna märkliga modell på så många sätt som möjligt för att bekräfta eller förfalska denna modell av kosmos men ännu vet ingen vad som är riktigt så testning fortsätter i skilda sammanhang. (betyder att ingen vet om mörk energi eller materia existerar).

KiDS-resultaten kan tyda på små sprickor i standardmodellen, precis som en annan diskrepans i universums expansionshastighet den så kallade Hubblekonstanten se min blogg av den 6 augusti. Dr Tilman Troster (University of Edinburgh) säger: "Frågan är om dessa sprickor i standardmodellen kan lösas med en liten justering av teorin till exempel med ett tillägg av något mer komplext beteende av mörk materia än den vi idag arbetar utefter.""

Professor Leiden och KiDS ledare Koen Kuijken kan inte säga om detta resultat så småningom kommer att leda till en fundamentalt annorlunda teori som ex att ersätta Einsteins allmänna relativitetsteori med en ny. "För nu försöker jag medvetet hålla mig borta från eventuella teoretiska tolkningar, och fokusera på mätningarna och hur man gör dem så exakta som möjligt" säger Leiden.

Teamet kommer att behöva mer data för att vara helt säkra på resultaten. "Det finns en 1 chans av 1000 att våra resultat kan orsakats av att vi tittat på en särskilt ovanlig del av universum," säger Dr Benjamin Joachimi (University College London)."

Två andra projekt ska igång en amerikan och en japan, arbetar med liknande analyser från andra observatorier. Från och med 2022 kommer stafettpinnen att föras vidare till ännu mer kraftfulla teleskop: Rubinteleskopet som kommer att vara mer än 60 gånger så kraftfullt som VST, och Euklidessatelliten och som kommer att ta mycket skarpare bilder av atmosfären än vad som är möjligt från marken.

 Edinburgh professor Catherine Heymans, säger: "De två nya anläggningarna vi då har kommer att kunna kartlägga den mörka materian över hela rymden och konfrontera ett brett spektrum av olika teoretiska modeller för att verkligen förstå den mystiska mörka sidan av vårt universum."

Kanske vi ska omtolka först och främst det vi kallar mörk materia och mörk energi till andra tillstånd av vanlig materia och energi. Men i tillstånd vi ännu inte förstått (min anm.). Att vi ännu inte förstår detta kan även vara anledningen till skilda mätresultat av universums expansion fast de båda metoder för mätning som används matematiskt ska fungera. Se min blogg av den 6 augusti. 

Bild från https://www.pxfuel.com/