Människan har en förmåga att beräkna hastighet och avstånd under en rymdfärd.

 

I en ny forskning ledd från York University visas att astronauter har en överraskande förmåga att orientera sig och mäta tillryggalagd sträcka när de är fria från gravitationens dragningskraft ( i nästan tyngdlöshet på rymdstationen).

Resultatet av studien utarbetades i samarbete med den kanadensiska rymdorganisationen och NASA och visar implikationer om besättningens säkerhet i rymden och kan potentiellt ge ledtrådar till hur åldrandet påverkar människors balanssystem här på jorden, beskriver ledaren för studien professor Laurence Harris. "Det har upprepade gånger visats att uppfattningen av gravitationen påverkar den perceptuella förmågan.

 Det mest djupgående sättet att se på gravitationens inverkan är att ta bort den, vilket är anledningen till att vi tog vår forskning ut i rymden, beskriver Harris, som är expert på syn och rörelseperception och som leder Multisensory Integration Lab och var  tidigare chef för Centre for Vision Research i York.

"Vi har haft en stadig närvaro av människor i rymden i nästan ett kvarts sekel och med rymdsatsningar som bara ökar då vi nu planerar att åka tillbaka till månen mm. Utifrån detta blir det allt viktigare att veta mer om hälso- och säkerhetsfrågor för att säkert  sända människan ut på längre färder i tid. Baserat på resultatet av studien verkar det som om människor förvånansvärt väl kan kompensera för bristen på en jordisk miljö med hjälp av synen.

Harris och hans medarbetare professorerna Robert Allison och Michael Jenkin vid Lassonde School of Engineering och utöver dessa två generationer postdoktorer och doktorander från York, Björn Jörges, Nils Bury, Meaghan McManus och Ambika Bansal så studerades ett dussintal astronauter ombord på den internationella rymdstationen vilken  ligger cirka 400 kilometer från jordens yta. Här upphävs jordens gravitation genom centrifugalkraften som genereras av stationens omloppsbana. I den mikrogravitation som är kvar är sättet som människor rör sig där mer som att flyga i rymdstationen, beskriver Harris.

"Människor har tidigare anekdotiskt rapporterat att de känt att de rörde sig snabbare eller längre än de egentligen gjorde i rymden, så det här gav en viss motivation att undersöka detta", förklarar han.

Forskarna jämförde prestationerna hos ett dussin astronauter – sex män och sex kvinnor – före, under och efter deras årslånga uppdrag i rymdstationen och fann att deras känsla för hur långt de färdades förblev i stort sett intakt.

Rymduppdrag är hektiska och det tog forskarna flera dagar att få tid till  kontakt med astronauterna när de anlänt till rymdstationen. Harris beskriver att  "Vid ett antal tillfällen under vårt experiment var ISS tvungen att göra undanmanövrar", minns Harris. – Astronauter måste kunna ta sig till säkra platser eller utrymningsluckor på ISS snabbt och effektivt i en nödsituation. Så det var väldigt betryggande att upptäcka att de faktiskt kunde göra detta snabbt."

Studien, som nyligen publicerats i npj Microgravity, har tagit ett decennium att ta fram och representerar den första av tre artiklar som kommer ur forskningen som undersöker effekterna av mikrogravitationsexponering på olika perceptuella färdigheter, exemelvis uppskattning av kroppslutning, tillryggalagd sträcka och objektstorlek.

Bild https://commons.wikimedia.org/

En 20000 år gammal supernova expanderar i hög hastighet än i dag

 

För cirka 20 000 år sedan exploderade en stjärna som supernova och resterna av denna supernova ses än i dag i form av en nebulosa vilken rusar fram i rymden i hög hastighet något som NASA: s rymdteleskop Hubble fångat på bild.

Nebulosan, kallad Cygnus Loop bildar en bubbelliknande form av cirka 120 ljusår i diameter. Avståndet till dess centrum är cirka 2600 ljusår. Hela nebulosan har en bredd av sex fullmånar på himlen sett i ett teleskop.

Hubble-bilderna  är tagna mellan 2001 till 2020 och de visar tydligt hur nebulosan i  form av en chockfront har expanderat över tid. Astronomerna använde de  bilderna till att klocka nebulosans hastighet.

Genom att analysera chockens plats från tid till tid fann astronomer att chocken inte har avtagit alls i hastighet under de senaste 20 åren utan rusar konstant i interstellära rymden med över 805000 km/h  tillräckligt snabbt för en resa från jorden till månen på mindre än en halvtimme.

Hubbleteleskopet kan se vad som händer i kanten av bubblan med klarhet, beskriver Ravi Sankrit, astronom vid Space Telescope Science Institute i Baltimore, Maryland. Hubble-bilderna är spektakulära när man ser på dem i detalj. De berättar för oss om densitetsskillnaderna som supernovachockerna möter när de sprider sig genom rymden och turbulensen i regionerna bakom dessa chocker.

En närbild på en nästan två ljusår lång sektion av filamenten av glödande väte visar att de ser ut som ett skrynkligt ark sett från sidan. beskriver William Blair från Johns Hopkins University, Baltimore, Maryland. De vickningar man ser uppstår när chockvågen möter mer eller mindre tätt material i det interstellära mediet.

Blair beskriver att chocken rört sig utåt från explosionsplatsen och sedan stött på det interstellära mediet, de tunna regionerna av gas och stoft i den interstellära rymden. Detta är en mycket övergående fas i expansionen av supernovabubblan där osynligt neutralt väte värmts upp till 555000 C grader eller mer genom chockvågens passage. Gasen började sedan glöda när elektroner blivit upphetsade till högre energitillstånd och  avger då fotoner när de som en kaskad sjunker till lägre energitillstånd. Längre bakom chockfronten börjar joniserade syreatomer svalna och avger en karakteristisk glöd i blått sken.

Bild vikipedia denna GALEX-bild (Galaxy Evolution Explorer (GALEX eller Explorer 83 eller SMEX-7) var ett NASA-rymdteleskop utformat för att observera universum i ultravioletta våglängder som avvecklades under 2013.) av Cygnus Loop-nebulosan kunde inte ha tagits från jordens yta eftersom ozonskiktet blockerar den ultravioletta strålningen som emitteras av nebulosan.

En del svarta hål rör sig i en svindlande hastighet genom universum.

 

I en studie publicerad i tidskriften Physical Review Letters överstiger den maximalt möjliga rekylhastigheten" för kolliderande svarta hål  63 miljoner mph (102 miljoner km/h) - ungefär en tiondel av ljusets hastighet. Detta inträffar då två svarta hål kolliderar och då  antingen smälter samman eller sprids isär när de närmar sig varandra, enligt studieförfattarna.

Nu hoppas forskare med hjälp av Einsteins relativitetsekvation  bevisa att denna hastighet inte kan överskridas vilket annars skulle innebära potentiella konsekvenser för fysikens grundläggande lagar. Det innebär att om dessa ekvationer visar sig inte stämma skulle  en ny fysik behövas.

Vi skrapar på ytan av något som kan vara en ny och bättre universell beskrivning av fenomenet, beskriver medförfattaren Carlos Lousto, professor i matematik och statistik vid Rochester Institute of Technology (RIT) i New York, till Live Science. Denna eventuella överskridna hastighetsgräns kan vara en del av en större uppsättning fysiska lagar som påverkar allt "från de minsta till de största föremålen i universum", beskriver Lousto.

När två svarta hål passerar nära varandra kommer de antingen att smälta samman eller svänga runt sitt gemensamma masscentrum innan de dras isär ät varsitt håll (eller in i varandra) i en hastighet av minst den nämnda ovan. 

För att identifiera den maximala möjliga rekylhastigheten av svarta hål som flyger isär använde Lousto och studieförfattaren James Healy, forskningsassistent i RIT School of Mathematics and Statistics, superdatorer för att köra numeriska simuleringar. Dessa beräkningar gick igenom ekvationerna för allmän relativitet som beskriver hur två interagerande svarta hål kommer att agera. Lousto förklarade att även om forskare försökte lösa dessa ekvationer numeriskt för mer än 50 år sedan, utvecklades inte numeriska tekniker för att förutsäga storleken på gravitationsvågor från sådana kollisioner förrän 2005 - bara 10 år innan gravitationsvågorna själva upptäcktes för första gången av Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO). 

Sedan dess har LIGO observerat nästan 100 kollisioner med svarta hål. Tidigare trodde forskare att svarta hål som närmar sig varandra skulle smälta samman i spiralformad rörelse mot varandra i nästan cirkulära banor, enligt Lousto. Upptäckten av att det även var elliptiska banor breddade utbudet av möjliga kollisionshändelser och fick forskarna att leta efter extrema kollisionsscenarier. Vad vi ville göra är att tänja på gränserna för dessa kollisioner", beskriver Lousto. Genom att köra 1381 simuleringar - som var och en tog två till tre veckor - fann forskarna en topphastighet av de möjliga rekylhastigheterna för svarta hål med motsatta snurr som svepte förbi varandra. Medan svarta hål avger gravitationsvågor i alla riktningar, förvränger de motsatta spinnen dessa vågor vilket skapar en dragkraft som ökar rekylhastigheten.

Rekylen från svarta hål efter att de smälter samman är en kritisk del av deras interaktion, beskriver Imre Bartos, docent vid fysikavdelningen vid University of Florida, till Live Science via e-post. 

"Som med alla begränsande teoretiska kvantiteter kommer det att bli intressant att se om naturen överstiger detta i någon situation som kan signalera avvikelser från vår förståelse av hur svarta hål fungerar, enligt Bartos. På grund av detta liknar Lousto denna interaktion vid en smidig fasövergång, som en andra ordningens fasövergångar av magnetism och supraledning, i motsats till de explosiva första ordningens fasövergångar av uppvärmt vatten, till exempel, där en begränsad mängd latent värme absorberas innan allt kokar. Forskarna skymtade också vad som kan likna de skalningsfaktorer som är karakteristiska för dessa fasövergångar även om ytterligare högupplösta simuleringar behövs för att identifiera dessa definitivt.

Bild pxfuel.com

Saturnus måne Titan avlägsnar sig snabbare än man antaget.

Likt vår egen måne och troligast alla andra månar därute avlägsnar sig månen Titan från den planet där den finns som en satellit. I detta fall Saturnus. När en måne kretsar runt sin planet drar dess gravitation (tillsamman med solen) på planeten och orsakar en tillfällig utbuktning i planeten när den passerar (likt på Jorden där tidvattnet - ebb och flod sker).

Med tiden blir den energi som ger utbuktande och avtagande överföringar på planeten från  månen då månen knuffas allt längre och längre bort från sin planet som en effekt av gravitationen. Vår måne driver 3,8 centimeter bort från jorden varje år.

Forskarna trodde även att de visste hur snabbt månen Titan är på väg bort från Saturnus. Men det var fel i deras beräkningar som utgick från jordens och månens. Med hjälp av data från NASA: s rymdfarkost Cassini fann de att Titan driver bort snabbare än man tidigare förstått eller ca 11 centimeter per år.

Resultatet kan bidra till att lösa en urgammal fråga. Medan forskarna vet att Saturnus bildades för 4,6 miljarder år sedan då solsystemet bildades är osäkerheten stor om när planetens ringar och dess system med  62 kända  månar bildats. Titan är för närvarande 1,2 miljoner kilometer från Saturnus. Den reviderade graden av dess drift från Saturnus tyder på att månen från början var mycket närmre Saturnus än tidigare beräkningar.  Detta innebär att hela systemet runt Saturnus med ringar och månar expanderade snabbare än man tidigare trott.

"Detta resultat ger en viktig ny pusselbit för den mycket omdebatterade frågan om ålder på Saturnus system och hur dess månar bildats," säger Valery Lainey, huvudförfattare till det arbete som publicerades 8 juni i Nature Astronomy.

Det bör (min anm.) även ge forskare tankar på att inte jämföra takten med vår månes färd från jorden som utgångspunkt i avstånd då man undersöker andra månars från sina planeter oberoende av om de finns i vårt solsystem eller i något annat. Det finns inga givna svar på någonting i universum allt är unikt eller måste ses som att det kan vara unikt hur likt det än verkar det vi redan vet utifrån vad vi lärt från staters skolsystem eller vår omgivning.

Bild från vikimedia på Saturnus med månen Titan.

Expansionstakten av universum ska sökas utifrån gravitationsvågsfrekvens resultatet kommer i framtiden.

Mätningar av gravitationsvågor från ca 50 binära neutronstjärnor nästkommande årtionde kommer slutgiltigt (om allt fungerar) att lösa en intensiv debatt om hur snabbt universum expanderar enligt en teori utarbetad från ett internationellt team som inkluderar både University College London (UCL) och Flatiron Institute.


Studien som publicerats nyligen i Physical Review Letters visar hur nya oberoende data från gravitationsvågor avges av binära neutronstjärnor vilkens insamlade data förhoppningsvis kommer att bryta dödläget mellan tidigare motstridiga mätningar om expansionstakten en gång för alla.


”Vi har beräknat att vi genom att observera 50 binära neutronstjärnor under nästa årtionde får tillräcklig med data om gravitationsvågor för bästa mätningsresultat med hjälp av Hubble-konstanten”, säger bla Dr. Stephen Feeney för Center for Computational astrofysik vid Flatiron Institute i New York City.


”Vi bör kunna upptäcka tillräckligt av fusioner för att besvara denna fråga inom fem till 10 år” säger han. Frågan som om allt fungerar visar vilken expansionstakt det universum har där vi som människor existerar och fått ett hem.


Det blir spännande resultat som väntar.

Hastigheten av universums expansion eftersöks.

Frågan om hur snabbt (hastigheten) universum expanderar har intresserat astronomer i snart ett sekel. Undersökningar och analyser har visat skilda resultat med ett undantag vi har lyckats bevisa att expansionen fortsätter och att den ökar. Jag tycker inte det är konstigt om vi inte lyckats få fram hastigheten då den ökar hela tiden. Men om hastigheten vid en viss tidpunkt utifrån vår utsikt mäts och därefter samma sak längre fram tiden mäts och hastighetsökningen mellan dessa tidpunkter kan accelerationen kunna räknas ut och därmed accelerationshastigheten men det innebär inte att hastigheten totalt kan räknas ut. Därav har det bevistats att hastigheten av expansionen ökar.


Vissa forskare undrar om de har förbisett en central mekanism i det maskineri som driver kosmos. Ett nytt sätt att mäta hur snabbt kosmos expanderar har utarbetats av en grupp ledd av UCLA astronomer. (jag tycker mitt resonemang dock är bra  fast Hubbles konstant behövs  då  expansionens hastighet inte bara innefattar  vad vi ser utan även oss själva på vår plats i universum).


Kärnan i tvisten är Hubble konstant, en siffra som avser rödförskjutningen vilken visar galaxers avstånd från oss.  ”Rödförskjutning i sig är ett fysikaliskt fenomen där elektromagnetisk strålning ökar i våglängd och således minskar i frekvens allteftersom strålningen färdas från strålningskällan vilket för synligt ljus innebär en förskjutning mot rött ju längre bort ett objekt finns. Det motsatta fenomenet, blåförskjutning, uppstår när strålningskällan färdas mot observatören” Wikipedia. 


Det finns en lag som kallas  Hubbles konstant vilken beskriver observationen inom fysikalisk kosmologi som att hastigheten med vilken olika galaxer avlägsnar sig bort från oss är proportionell mot dess avstånd från jorden.  Uppskattningar för Hubbles konstant ingår i Hubbles lag är från cirka 67 till 73 kilometer per sekund per megaparsec  menande konkret att två punkter i rymden 1 Megaparsek isär (motsvarande 3,26 miljoner ljusår) är racing och ifrån varandra med en hastighet mellan 67 och 73 kilometer per andra.


”Hubble konstantens ankare är den fysiska skalan av universum”, sa Simon Birrer, en UCLA forskare och huvudförfattare till den nya studien om universums expansionshastighet. Utan ett exakt värde för konstanten Hubble kan inte astronomer exakt fastställa storleken på avlägsna galaxers ålder eller åldern för universum eller kosmos expansions historia. 


De flesta metoder för konstanten Hubble har två ingredienser: distans till någon källa av ljus och ljuskällans rödförskjutning. 


Forskarna letade efter en ljuskälla som inte hade använts i andra forskares beräkningar vilket innebar att de undersökte kvasarer och strålning från mycket stora svarta hål. Då det gällde kvasarer valdes de vars ljus har böjts av genom att de finns bortom en mellanliggande galax som får till följd att det produceras två side-by-side-bilder av kvasaren. En kvasar är en extremt ljusstark och avlägsen aktiv galaxkärna. 

Den överglänser då sin värdgalax så mycket att denna inte tidigare har kunnat observeras.


Ljuset från de ovan nämnda blir två bilder vilka  tar olika vägar till jorden. När kvasarens ljusstyrka fluktuerar bildar de två  flimmer den ena efter den andra istället för samtidigt.

 Förseningen i tiden mellan de två flimren tillsammans med information om den framförvarande galaxens gravitationsfält kan då användas till att spåra ljusets resa och härleda avståndet från jorden till både kvasaren och galaxen i förgrunden. 

Att veta rödförskjutningar till kvasarer och galaxer enligt ovan gjorde att forskarna kunde uppskatta hur snabbt universum expanderar. För ändamålet användes uppgifter från rymdteleskopen Hubble, Gemini, W.M. Keck observatorierna, och från den kosmologiska övervakningen med gravitationella linser, eller COSMOGRAIL-nätverk  vilket är  ett program som förvaltas av Schweiz EcolePolytechnique Federale de Lausanne och som syftar till att bestämma konstanten Hubble.


Bilden är på en kvasar här Kvasaren 3C 273 på ett foto taget av Rymdteleskopet Hubble.

Här faller materia in i ett svart hål i en hastighet av en tredjedel av ljusets hastighet.

Ett team av astronomer har rapporterat in den första upptäckten av materia som faller in i ett svart hål. Hastigheten på detta materialinfallande  är  30% av ljushastigheten.

Händelsen sker i centrum av galaxen PG211 + 143 vilken ligger mer än en miljard ljusår bort i riktning mot stjärnbilden Berenikes hår. 

Teamet som leddes av Professor Ken Pounds på universitetet i Leicester och för studien har använts data från den Europeiska rymdorganisationens (ESO)  X-ray observatory XMM-Newton. Resultatet visas i en ny rapport i Månatliga meddelanden från Royal Astronomical Society. 

Svarta hål i sig är objekt med en så stark gravitation att inte ens ljuset kan undvika att dras in i det.

I centrum av nästan varje galax, liksom i vår egen Vintergatan finns ett massivt svart hål med en massa av från miljoner till miljarder gånger massan av vår sol.

Svarta hål är så kompakta att gas i närheten nästan alltid roterar innan den faller in i hålet. Den kretsar runt i närområdet ett tag innan den försvinner in i hålet.

 Den faller spiralformat in i hålet snabbare och snabbare och blir under färden  lysande och energirik genom den starka gravitation vilket hålet drar in gasen med.

Med hjälp av data från XMM-Newton har nu forskare undersökt förloppet på ovanstående svarta hål i röntgenvåglängdernas spektrum. De fann spektret vara starkt rödskiftat något som visar att gasen just vid denna galax svarta hål inte faller in i det svarta hålet likt ovan beskrivning från andra galaxers hål.

Istället sker här en omedelbar rak bana för gasen in i hålet med en hastighet av 30 procent av ljusets vilket blir cirka 100 000 kilometer per sekund.

Det är detta som gör just detta svarta hål så intressant att försöka förstå bättre. Vad gör att det är så kompakt att gasen utan dröjsmål faller in direkt utan virvelrörelser som vid de andra svarta håls händelsehorisonter vi tidigare upptäckt. Det kan ha att göra med avstånd av gasmolnet eller storleken på hålet eller en samverkan av båda eller något helt okänt.

Bild på Berinikes hår stjärnbilden vilken kan ses på norra stjärnhimlen och där ovanstående galax finns där ovanstående händelse upptäckts.

Universum expanderar men hur snabbt diskuteras numera

Forskningen har den senaste tiden kommit med resultat vilka visat att universums expansion accelererar och har så gjort hela tiden sedan Big Bang. Ökningstakten diskuteras nu  i en nyligen framlagd rapport.

Big Bang var startsmällen enligt de flesta av universums begynnelse. Sedan dess har det expanderat från en punkt vilket var första steget i Big Bang  till allt större.

Det ännu oförklarliga faktumet är att det finns ingen enda plats varifrån universums expandering startade  men allt pekar på att alla galaxer är på väg bort från alla andra.

 Från vår Vintergatan ses det som om galaxer försvinner i hög hastighet ifrån oss. Som om vi är centrum varifrån allt expanderar. Men samma sak skulle ses från vilken annan punkt eller galax i universum att just denna punkt eller galax är centrum.

För att förvirra än mer visar nya observationer att graden av denna expansionstakt i universum kan vara olikartad beroende på hur långt bort du ser tillbaka i tiden. OBS enligt mig visar bara detta att takten ökar vilket många forskare sagt under en längre tid nu.

 Dessa nya data, Publicerade i Astrophysical Journal anger att det kanske dags för att revidera vår förståelse av kosmos. Denna expansion av universum där närliggande galaxer försvinner bort långsammare från oss än avlägsna galaxer är vad man förväntar sig för ett enhetligt expanderande kosmos med mörk energi (en osynlig kraft som orsakar universums expansion och accelererationen vad man tror) och mörk materia förhållandet mellan hastigheten och avståndet från en galax genom ”Hubbles konstant”, vilket är ca 70km per sekund.  Denna åsikt anser jag varit rådande länge nu men vad är då nytt?

 Jo till exempel sägs i rapporten att vi kan försöka förklara detta med en ny teori om gravitation (det finns ju de som anser att mörk materia och mörk energi inte är annat än en  okänd form av gravitation). Men detta stämmer dåligt med den kunskap vi har om universum idag. Eller vi kan prova att förklara det med en ny teori av mörk materia och mörk energi, men även det passar dåligt in i de observationer vi tidigare gjort enligt rapporten. Kanske säger en del att vi bör söka en ny fysik. En okänd i dag. Jag för min del kan tänka mig att man ska titta på strängteorin vilken innehåller fler naturlagar än vår klassiska fysik alternativt är det en effekt av gravitation vilket är mycket troligt.

En mindre spännande förklaring av fenomenet nämnt ovan kan vara att det finns ”okänt okända” data i det vi samlat in som vi förbisett eller inte hittat och som orsakas av systematiska effekter, och att en mer noggrann analys en dag avslöjar en subtil effekt som hittills har förbisetts som oviktig i sammanhanget (som jag tror har med gravitationen att göra).

 Vi har exempelvis nya mycket exakta mätningar av den kosmiska mikrovågstrålningens från Big Bang från  Planck uppdraget, som har mätt den Hubble-konstanten för att vara ca 46,200 miles per timme per miljoner ljusår.  Här kan finnas något vi inte tänkt på eller missat. 

Nya mätningar av pulserande stjärnor i galaxer har också genom extremt noggrant precisa mätningar utifrån Hubble-konstanten innebärt vara 50,400 miles per timme per miljoner ljusår (eller  73,4 km/s/Mpc).  Läs mer om Hubble-konstanten här. 

Båda ovannämnda mätningars upphovsforskare hävdar att deras resultat är korrekta. Det gör att något måste ha förbisetts eller att helt enkelt en ny fysik behövs. Jag tipsar åter på strängteorin. Alternativt kanske än mer en förbisedd faktor i gravitationen.

Bilden föreställer Hubblediagram. Passning av Hubbles lag till rödförskjutningshastigheter. Det finns olika bestämningar av Hubblekonstanen.