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.

Mörk energi förändras aldrig i densitet eller massa fastän universum expanderar allt snabbare.

 

Då Edwin Hubble observerade avlägsna galaxer under 1920-talet upptäckte han att universum expanderar. 1998 upptäckte forskare som observerade typ Ia-supernovor (en exploderande vit dvärgstjärna i ett dubbelstjärnsystem där motparten är en röd jättestjärna) att universum inte bara expanderar utan har börjat en fas av accelererande expansion. 

För att förklara denna accelerationsökning av universums expansion  måste en källa finnas för detta, beskriver Joseph Mohr, astrofysiker vid LMU (Ludwig-Maximilians-Universität München). Och vi anser att källan är mörk energi som utvecklar något slags anti-gravitation som påskyndar universums expansion.

Antigravitationen orsakas troligen genom att  mörk energi skjuter föremål bort från varandra och undertrycker bildandet av stora kosmiska samlingar som annars skulle bildas på grund av gravitation. Mörk energi påverkar (som man antar) hur de största objekten i universum bildas som galaxkluster med totala massor från 1013 till 1015 solmassor genom gravitation (men troligen även ger en antigravitationseffekt som ökar på expansionen).

Vi kan lära oss mycket om den mörka energins natur genom att räkna antalet galaxhopar som bildas i universum som en funktion av tiden - eller i observationsvärlden som en funktion av rödförskjutning, förklarar Klein i studien.

 Galaxhopar är sällsynta och kräver kartläggningar av en stor del av himlen med hjälp av de känsligaste teleskopen i världen för att se och hitta. För detta ändamål lanserades därför eROSITA X-ray Space Telescope - ett projekt som leds vid Max Planck-institutet för utomjordisk fysik (MPE) i München - 2019  genomfördes en kartläggning av hela himlen för att söka efter galaxhopar. 

I eROSITA Final Equatorial-Depth Survey (eFEDS), har hittade cirka 500 galaxhopar. Detta representerar ett av de största fynd  hittills av galaxhopar med låg massa och spänner över de senaste 10 miljarder åren av kosmisk utveckling. För sin studie använde Chiu med kollegor ett extra dataset ovanpå eFEDS-data – i form av optiska data från Hyper Suprime-Cam Subaru Strategic Program, som leds av  astronomiska organisationerna i Japan och i Taiwan och på Princeton University. Den tidigare LMU-doktorandforskaren I-Non Chiu och dennes LMU-kollegor använde denna data för att karakterisera galaxhoparna som hittades med eFEDS och mätte deras massor med hjälp av svag gravitationslinsning. 

Kombinationen av de två dataseten möjliggjorde den första  studien av galaxhopar som upptäckts med eROSITA.

Resultatet visar att det genom jämförelse av data och teoretiska förutsägelser utgör mörk energi cirka 76 % av den totala energin i universum. Dessutom indikerade beräkningarna att energitätheten hos mörk energi verkar vara enhetlig i rymden och konstant över tid. Resultatet stämmer väl överens med andra oberoende tillvägagångssätt vid tidigare galaxhopstudier samt de tidigare där svag gravitationslinsning använts och även den  kosmiska mikrovågsbakgrunden använts, tillägger Bocquet. Hittills tyder alla observationsbevis, inklusive de senaste resultaten från eFEDS på att mörk energi kan beskrivas med en enkel konstant, vanligtvis kallad den "kosmologiska konstanten".

En första studie av detta har I-Non Chiu, Matthias Klein, Joseph Mohr, Sebastian Bocquet gjort med namnet (översatt). Kosmologiska begränsningar från galaxhopar och grupper i eROSITA slutliga ekvatoriella djupundersökning. Publicerad i Månatliga meddelanden från Royal Astronomical Society, 2023

Bild vikipedia Diagram som representerar universums accelererade expansion på grund av mörk energi.

Nya Mystiska rön! Universum expanderar inte likartat I alla riktningar.

Universum  expanderar inte likartat i alla riktningar samtidigt i allt snabbare takt sedan BigBang vilket tidigare mätresultat visat och som Einsteins allmänna relativitetsteori bekräftar som riktigt.


Expansionshastigheten i universum verkar variera från plats till plats enligt mätningar som publicerats i en ny rapport. Om det bekräftas vid vidare undersökningar skulle det tvinga astronomer att omvärdera hur kosmos är.



"En av pelarna i kosmologin är att universum är "isotropiskt", vilket betyder expanderar likt i alla riktningar," sägs i en ny rapport av huvudförfattaren till denna  Konstantinos Migkas vid universitetet i Bonn i Tyskland i ett uttalande. En (minanm.) liknelse för detta är att det expanderar som en ballong som blåses upp. 

Migkas tillägger "Vårt arbete visar att det kan finnas sprickor i den dogmen."Universum har expanderat kontinuerligt i mer än 13,8 miljarder år, ända sedan Big Bang - och i en accelererande takt tack vare en mystisk kraft som kallas mörk energi. Ekvationer baserade på Einsteins allmänna relativitetsteori tyder på att denna expansion är likartad överallt, säger Migkas. 


Observationer av den kosmiska mikrovågsbakgrunden (CMB), universums bakgrundsstrålning som finns kvar från Big Bang stödjer även denna uppfattning, tillade han: "CMB verkar vara isotropisk och kosmologer extrapolerar (gissar mätvärdet på platser som inte det går att mäta på) denna egenskap av det mycket tidiga universum till vår nuvarande epok är nästan 14 miljarder år senare.


Men det är oklart hur giltig denna extrapolering är, betonade Migkas och konstaterar att mörk energi har varit den dominerande faktorn i universums utveckling under de senaste 4 miljarder åren eller så. Mörk energis "förbryllande natur har ännu inte astrofysiker förstått" säger Migkas. 


 "Detta belyser behovet av att undersöka om dagens universum är isotropiskt eller inte." Vi lyckades lokalisera en region som verkar expandera långsammare än resten av universum och en som verkar expandera snabbare!" säger Migkas.


 Om de observerade expansionsskillnaderna är verkliga kan de avslöja spännande nya detaljer om hur universum fungerar. Till exempel, kanske mörk energi i sig varierar från plats till plats och därmed expansionen av universum.



"Det skulle vara anmärkningsvärt om mörk energi befanns ha olika styrkor i olika delar av universum," säger  medförfattare Thomas Reiprich, vid universitetet i Bonn i samma rapport.


Jag är (min anm.) tveksam till de resultat man fått i undersökningen. Jag kan tänka mig att något mätfel smugit sig in och anser att nya mätningar oberoende av de som gjorts bör göras på skilda håll och med skilda instrument och isotropiska värden. Själv anser jag att expansionen bör vara likartad åt alla håll och av samma ökande hastighet vilket Einstens allmänna relativitetsteori också säger. 

 Om mörk energi ligger bakom effekten kan diskuteras. Jag har däremot åsikten att mörk energi är en form av vanlig energi som vi känner den men i en form vi ännu har svårt att mäta med våra instrument. Samma anser jag det förhåller sig med mörk materia.

Bild från på del av universum.

Mörk energis expandering gör att kosmos fördubblas i storelek vart 10:e miljard år. Men det kan hända något mer och skrämmande också.

Vid Big Bang inträffade efter en trilliondels  av en sekund en expansion av en punkt där all materia som finns fanns vilket skapade det universum där vi och allt annat finns. En expansion som ännu ökar i hastighet, så kan man sammanfatta vad kosmolog Alan Guth på M.I.T  beskriver det. 


Expansionstakten visar matematiskt att universums storlek ökar hela tiden och matematiskt kan beräknas ha ökat (ökar) till det dubbla vart tio:e miljards år.


Ännu ses ingen minskning av denna ökning av expansionstakten som man antar beror på den energi som är 75 % av all energi och som kallas den mystiska mörka energin på grund av att vi ännu inte kunnat bevisa dess existens mer än i beräkningar. 


 Frågan är om det finns ett slut eller en motsatt kraft som får allt att implodera till en punkt igen en gång i framtiden. Ingen vet och inget i dagens paradigm visar på att detta ska ske.


Men likt energi och materia skapas ingen ny sådan därför bör den mörka energin tunnas ut efter hand som universum utvidgas precis som materian gör så vi får allt längre avstånd mellan galaxerna.


Men det är en rimlighetsförklaring eller teori som inte kan bevisas då det gäller expansionstaktens framtida minskningsmöjlighet. Kanske mörk energi och mörk materia (kanske det är samma sak min fundering) inte följer vår materia eller vår energis fysiska lagar.


Ingen vet vad mörk energi är.


Men om mörk energi är tillfällig och en dag stängs av kan en implosion av universum ske. Det skulle innebära att allt plötsligt försvinner och kanske åter dras samman till en punkt igen. Men inget visar att så kan eller ska ske med den kunskap vi i dag har.


Men en tolkning gjord av forskare av resultat som samlats in är att mörk energi inte är konstant trots allt utan förändras över tiden och blir tätare och därmed starkare.  Om denna modell är riktig kommer den mörka energin att vara i en särskilt virulent och osannolik form kallad fantomenergi. Dess existens skulle innebära att saker kan förlora energi, fysikern. Robert Caldwell, Dartmouth har kallat detta ”dåliga nyheter”.


Han menar att eftersom universum expanderar, skulle tryck från fantomenergin växa gränslöst och så småningom övervinna gravitation och slita sönder atomerna och hela universum.


Men det finns inget som visar att detta ska ske. Men det är en teori som skulle kunna vara möjlig som händelsekedja. Så vi ska inte bortse den.

Universum är utan riktning. Allt expanderar.

Vi vet att universum expanderar sedan Big bang vilken skedde i ett ingenting där inget var upp och ner, höger eller vänster, tid eller plats.

Allt detta kom senare efter den punkt i ingenting från ingenstans som plötsligt fanns och expanderade i ett ingenting. När väl människan behövde riktingar för att förstå sin verklighet på Jorden.

Ur detta uppkom allt vi vet, ser och upplever. Ur detta kom vi till slut på en stenklump kallad Jorden av oss och uppfann det vi kallar upp och ner, höger och vänster,  tid och rum och allt annat.

Men universum som vi kallar det är fortsatt en händelse som fortskrider sedan Big Bang expansionen fortsätter åt alla håll samtidigt i det som inte har upp  och ner, höger eller vänster, tid och rum.