Fler svarta hål i det tidiga universum än väntat

 

Bild wikipedia av det svarta hålet i galaxen M87, från Event Horizon Telescope.

Det verkar finnas ett oräkneligt antal svarta hål i universum som drar till sig allt som passerar i dess närområde. De tyngsta svarta hålen, som väger miljoner eller miljarder gånger så mycket som vår sol finns i galaxers centrum. Dessa slukar allt som passerar i närheten och flammar då upp som ljusa fyrar i universum. Dessa kallas aktiva galaxkärnor. Men det finns även svarta hål inte drar  in omgivande material hela tiden, utan i perioder och i skurar vilket då får deras ljusstyrka att flimra.

Med hjälp av NASA:s rymdteleskop Hubble har nu ett internationellt forskarlag under ledning av forskare vid Institutionen för astronomi vid Stockholms universitet hittat fler svarta hål i det unga universum än vad som tidigare rapporterats. De nya resultaten kan hjälpa forskare att förstå hur supermassiva svarta hål skapas.

För närvarande har forskarna inte en hel bild av hur de första svarta hålen bildades efter bigbang. Det är känt att supermassiva svarta hål  kan väga mer än en miljard solar finns i mitten av flertalet, troligen alla,  galaxer, mindre än en miljard år efter bigbang.

– Många av de här objekten verkar vara mer massiva än vi först trodde de skulle vara så tidigt i tid och rum. Antingen bildades de väldigt massiva från början eller så växte de extremt snabbt, beskriver Alice Young, doktorand vid Stockholms universitet och medförfattare till studien.

Svarta hål spelar en viktig roll i alla galaxers livscykel men det finns stora osäkerheter i förståelsen av hur galaxer utvecklas. För att få en fullständig bild av kopplingen mellan galaxers och svarta håls utveckling  använde forskarna Hubbleteleskopet för att kartlägga hur många svarta hål som finns i en population av ljussvaga galaxer då universum bara var några procent av sin nuvarande ålder.

De första observationerna av kartläggningsområdet fotograferades på nytt av Hubble efter några år. Detta gjorde det möjligt för teamet att mäta variationer i galaxernas ljusstyrka. Dessa variationer är ett tydligt tecken på svarta håls fluktuation. Forskarlaget identifierade fler svarta hål än vad som tidigare hittats med andra metoder.

De nya observationerna tyder på att vissa svarta hål troligen bildades av kollaps av massiva stjärnor under den första miljarden år av kosmisk tid. Dessa typer av stjärnor (bildade av nästan enbart väte och helium) fanns bara vid mycket tidiga tidpunkter i universum eftersom senare generationers stjärnor är förorenade av rester av stjärnor som redan har funnits och kollapsat (och vid dessa supernovor fått betydligt fler metaller).

 Andra alternativ av teori för att bilda svarta hål är kollapsande gasmoln, sammanslagningar av stjärnor i massiva hopar och "ursprungliga" svarta hål som bildades (genom fysiskt spekulativa mekanismer) under de första sekunderna efter big bang. Med denna nya information av hur svarta hål bildas kan mer exakta modeller av hur galaxer bildas konstrueras.

– Bildningsmekanismen för tidiga svarta hål är en viktig del av pusslet av galaxers utveckling, beskriver Matthew Hayes vid Institutionen för astronomi vid Stockholms universitet och huvudförfattare till studien. Tillsammans med modeller för hur svarta hål växer kan beräkningar av galaxers utveckling nu placeras på en mer fysikaliskt motiverad grund, med ett exakt schema för hur svarta hål uppstod från kollapsande massiva stjärnor i tidens början.

Studien är publicerad i The Astrophysical Journal Letters.

Kan det vara så att svarta hål kan ha sitt ursprung i ett enda svart hål som fanns innan BigBang? När då gränsen för dess möjliga gravitation (sammanpressning)  och storlek blev kritisk uppstod BigBang. Och flertalet svarta hål uppkom ur det ursprungligt stora. Efter BigBang uppkom då stjärnbildning  till runt dessa av gas som kretsade runt de nu många stora svarta molnen som var en produkt av explosionen av det enorma som fyllt allt i rummet som var nästintill icke existerande i storlek. Ett annat alternativ är strängteorin den bör studeras mer för att lösa kosmos mysterier som verkar omöjliga att lösa med dagens paradigm

Det kan finnas fler livsdugliga planeter därute än vi tidigare antaget

I en ny studie visas att stjärnor kan ha så många som sju jordliknande planeter om de saknar en gasjätte som Jupiter. Detta är slutsatsen i en studie ledd av UC Riversides astrobiolog Stephen Kane som publicerade denna teori  nyligen i Astronomical Journal.  Slutsatsen drog Kane efter att ha studerat det närliggande solsystemet Trappist-1 där det finns tre jordliknande planeter i den livsvänliga zonen.

"Detta fick mig att undra om det maximala antalet beboeliga planeter det är möjligt för en stjärna att ha och varför vår stjärna bara har en," skrev Kane.

Hans team skapade ett modellsystem där de simulerade planeter i olika storlekar som kretsar kring  stjärnor. En algoritm stod för gravitationskrafter och hjälpte till att testa hur planeterna interagerade med varandra under miljontals år.

De fann att det är möjligt för vissa stjärnor att stödja så många som sju och att en stjärna som vår sol skulle kunna stödja sex planeter med flytande vatten.

"Mer än sju går dock inte för då ligger planeterna för nära varandra och destabiliserar varandras banor," säger Kane. Vi (min anm.) måste tänka på att de måste ligga på rätt avstånd från sin sol i den livsvänliga zonen). Varför har då vårt solsystem bara en beboelig planet om det kan stödja sex?

Anledningen är att banorna då måste vara cirkulära för att inte störa varandra i vårt är de inte detta. Kane misstänker att det är Jupiter som omöjliggör detta. Jupiter har en massa (storlek)  som är  två och en halv gånger större än alla andra planeter i solsystemet tillsammans. Detta stora objekt stör andras banor vilket ger ej cirkelrunda banor runt solen. Se bild ovan från vikipedia. 

"Jupiter har en stor inverkan på beboeligheten i vårt solsystem eftersom det är massiv och stör andra banor," säger Kane.

Spännande upplysningar (min anm.) men jag tvivlar på om det finns några solsystem utan gasplaneter.

139 tidigare okända dvärgplaneter har upptäckts i vårt solsystem

"Det finns massor av teorier om jätteplaneter som en gång fanns i solsystemet men kraschat med varandra och gett upphov till asteroidbältet mellan Jupiter och Mars eller Kuiperbältet bortanför Neptunus säger astronom Gary Bernstein vid University of Pennsylvania i ett uttalande.  


En grupp astronomer har nyligen lokaliserat 139 nya transneneptunska objekt bortanför Neptunus i Kuiperbältet. Den mest kända av dessa transneptunska objekt är Pluto men även  Eris, Haumea och MakeMake tillhör dessa dvärgplaneter. Projektet där nya objekt av dvärgplanetformat hittades leddes av doktorand Pedro Bernardinelli vid University of Pennsylvania.


Här analyserades fyra år av data som samlats in av Dark Energy Survey. Dark Energy Survey är ursprungligen utformad för att sondera kosmos efter supernovor, fjärran galaxer och klumpar av mörk energi. Kameran ger skarpa bilder då den svepande riktas från Blanco 4-meters teleskopet vid Chiles Cerro Tololo Inter-American Observatory. 


Datorprogram skannade över 7 miljarder ljuspunkter i bilder tagna genom flera nätter för att hitta himmelska objekt som flyttar på sig över tid. Stationära föremål, såsom stjärnor eller supernovor togs bort när sedan analysen gjordes. Detta begränsade fältet till 22 miljoner objekt. Så småningom minskade laget ner dessa till 400 potentiella trans-neptuniska objekt som studerades under loppet av minst sex olika nätter. För de mest lovande kandidaterna återvände teamet till den ursprungliga datauppsättningen för att identifiera de intressantaste objekten som sedan studerades under minst ytterligare 25 olika nätter. 


I slutändan observerade teamet över 300 transneptuniska objekt varav 139 var helt nya upptäckter. Resultaten, publicerades den 10 mars i The Astrophysical Journal och kan leda forskare till den mystiska Planet Nine. En hypotetisk stor planet som vissa astronomer tror kretsar kring solen från de mest avlägsna delarna av solsystemet då tecken visat att något finns därute. Men vissa forskare anser istället att det inte är en planet utan ett svart hål.


Jag (min anm.) anser båda möjligheterna finns. Det som verkar helt säkert är att något vi inte vet, vad det är, finns därute enligt de data vi samlat in och som analyseras efter de instrument och den förförståelse vi har.


Bild från vikipedia på dvärgplaneten Eris och dess måne Dysnomia på en bild tagen av Rymdteleskopet Hubble. Denna planet hör inte till de nu upptäckta men finns likt de ovan upptäckta i Kuiperbältet bortanför Neptunus.

Kan det finnas fler dimensioner än höjd, bredd och djup på mikronivå?

Har vårt universum mer än tre dimensioner. Bredd. Höjd och djup om vi nu inte även lägger till tid då blir det fyra? När det gäller strängteorin är detta inte nog. Här beskrivs mellan tio och tjugosex dimensioner. I strängteorin anses allt i universum inklusive vi själva bestå av strängar som minsta beståndsdelar, teorin är mycket intressant. 


Men nu handlar det om den verklighetsuppbyggnad vilken i första hand forskare och skolor lär ut. Det är i denna uppfattning av 3 kända dimensioner vi rör oss och det diskuteras om det inom denna kan finnas fler dimensioner. Svaret forskare kommit fram till är att om det finns fler dimensionen finns dessa på mycket liten nivå.
Mikronivå eller som jag tolkar det inom kvantmekaniken.


Inte på stora skalorna blev svaret vilket publicerades den  23 juli i Journal of Cosmology and Astroparticle Physics. I studien beskrivs att det över stora avstånd i universum är det sannolikt att enbart de dimensioner som vi upplever på jorden höjd. Bredd och djup fungerar (tid?).


Resultaten bidrar också till att bättre förstå den förbryllande karaktären av mörk energi fenomenet vilket troligen ligger bakom universums accelererande expansion.


 ”Allmänna relativitetsteorin säger att gravitation borde arbeta i tre dimensioner, och resultatet av studien visar att det också är vad vi ser”, säger Kris Pardo, huvudförfattare till studien och doktorand vid Princeton, New Jersey i USA. Men det finns däremot en sak teorin inte förklarar. Varför vårt universums expansion accelererar. 


Forskare anser att mörk energi ligger bakom händelsen med expansion och ökande av detta men ingen vet vad mörk energi är.


 Vissa teorier föreslår gravitationseffekt ligger bakom expansionen vilket skulle innebära att det i denna jätteskala av verkligheten finns något som accelererar gravitationskraften mot något eller av något. 


Många av dessa idéer förutsäger då att andra dimensioner existerar och dessa då ligger bakom det som accelererar gravitationskraften.


Det var ju upptäckten och mätningen en gravitationsvåg för första gången  vilken var effekten av en kollision mellan två neutronstjärnor som för första gången gjorde att vi kunde mäta en länge eftersökt effekt av gravitationsvåg.


Händelsen var nobelprisgrundande och fick namnet GW170817 en händelse vilken optiskt  även kunde ses med ett vanligt teleskop och gjorde att utöver den uppmätta gravitationsvågen även elektromagnetisk signal kunde mätas. 


Händelsen GW170817 kollisionen  var mycket, mycket lokal i kosmologiska termer men fysiker vill se fler händelser av detta slag längre bort (som då skulle ha inträffat längre tillbaka i tiden), eftersom de skulle avslöja om gravitation eller mörk energi har förändrats över tid.

Men det visar enbart att fler dimensioner kan finnas på mycket stor makronivå. Medan det på kvantmekaniknivån även kan finnas fler dimensioner kanske utifrån strängteorin alternativt förklarat  genom kvark och kvantteorin. 

Kvantmekaniken skiljer sig från den klassiska mekaniken på några avgörande punkter. Den viktigaste är att dess förutsägelser är statistiska enligt att man inte kan förutsäga vilket resultat en enskild mätning kommer att ge, utan enbart sannolikheterna för möjliga utfall. Vad man kan undra blir då enligt mig om det inte kan ses som att strängteorin flerdimensionella idé kan sammanfogas till en teori som omfattar både makro och mikrovärlden. 

Fler dimensioner inarbetade i den teori vi fortfarande arbetar efter skulle kanske enbart förvirra människan om fler dimensioner inblandas i denna. Jag tror vi ska mer undersöka strängteorin och se om denna likväl inte mer liknar sanningen vi kan förstå om vår verklighet som människor.



 Bild Signalen GW170817 uppmätt av LIGO:s och VIRGO:s gravitationsvågsdetektorer