Stjärnors magnetisms betydelse för exoplanters möjligheter till att liv ska uppstå på dess yta.

 

I en ny studie av David Alexander och Anthony Atkinson vid Rice University utvidgas definitionen av  livsvänlig zon för planeter till att inkludera deras stjärnas (sols) magnetfälts påverkan på planeten. Denna faktor, som är väl studerad i vårt eget solsystem bör även ha betydande konsekvenser för liv på andra planeter enligt ny forskning. Kanske inte så konstigt konstigare hade varit tvärtom åtminstone för liv som vi känner till det.

Traditionellt har forskare fokuserat på "Guldlockzonen", det område runt en stjärna där förhållandena är precis de rätta för att flytande vatten kan finnas. Genom att lägga till stjärnans magnetfältspåverkan till kriterierna för livsmöjligheter ger Alexanders team en mer nyanserad förståelse till var liv kan uppstå i universum.

Undersökningen fokuserade på  magnetisk växelverkan mellan planeter och deras stjärnor (solar). Det vi kallar rymdväder. På jorden drivs rymdvädret av solens strålning och påverkar vår planets magnetfält och atmosfär och skyddet mot detta. I studien förenklade forskarna den komplexa modellering som vanligtvis krävs för att förstå dessa interaktioner.

 Forskarna karakteriserade stjärnaktivitet med hjälp av ett mått på en stjärnas aktivitet som kallas Rossbytalet (Ro): förhållandet mellan stjärnans rotationsperiod och dess konvektiva omsättningstid. Detta hjälpte dem att uppskatta stjärnans Alfvénradie – det avstånd på vilket stjärnvinden effektivt blir frikopplad från stjärnan. 

Planeter inom denna radie skulle inte vara möjliga kandidater för livet eftersom de skulle vara magnetiskt förbundna tillbaka till stjärnan, vilket skulle leda till snabb erosion av deras atmosfär.

Genom att använda detta tillvägagångssätt undersökte teamet 1 546 exoplaneter för att avgöra om deras banor låg innanför eller utanför deras stjärnas Alfvén-radie.

Studien visade att endast två planeter, K2-3 d och Kepler-186 f av de 1 546 undersökta planeterna uppfyllde alla villkor för potentiellt liv på des yta. Dessa planeter är lika stora som jorden, kretsar på ett avstånd från sin sol som främjar bildandet av flytande vatten, ligger utanför sin stjärnas Alfvénradie och har tillräckligt starka magnetfält för att skydda från sin sols aktivitet. 

Spännande planeter som vi absolut bör undersöka närmre.

Resultatet av forskningen publicerades i The Astrophysical Journal den 9 juli 2024.

Bild vikipedia på hur en illustratör föreställer sig den intressanta planeten Kepler-186 f  kan ses vid sin sol.

Mystiska, ljusa virvlar ses på månens yta.

 

De virvelmönster som ses på månens yta har hittills trotsat förklaringar. Men nya datamodeller och data insamlade av sonder visar nu på möjliga lösningar. Dessa data visar att stenarna i virvlarna är magnetiserade och att dessa avleder eller omdirigerar solvindspartiklarna som bombarderar månen. Närliggande stenar utanför virvlarna får ta smällen istället. Med tiden blir dess närliggande stenar då mörkare av dessa kemiska reaktioner orsakade av kollisionerna medan virvlarnas sten förblir ljusa.

Men hur stenarna i månens virvlar magnetiserades är frågan som ställs. Månen har inget magnetfält i dag. Ingen astronaut eller månbil har ännu besökt en månvirvel. "Nedslag kan orsaka den här typen av magnetiska anomalier", beskiver Michael J. Krawczynski, docent professor of earth, environmental and planetary sciences in Arts & Sciencesp vid Washington University i St. Louis. Han beskriver att meteoriter regelbundet levererar järnrikt material till månens yta.

Krawczynski tror dock att det är mer troligt att något lokalt fenomen har magnetiserat sten i virvlarna än nedslag.

"En teori är att om det finns lava under ytan som svalnar långsamt i ett magnetfält och att detta skapar den magnetiska anomalin", beskriver Krawczynski och utformade experiment för att testa denna teori. Resultatet i studien publicerades i Journal of Geophysical Research: Planets.

Krawczynski och studiens försteförfattare Yuanyuan Liang, som nyligen tog sin PhD in earth, environmental and planetary sciences in Arts & Sciences, mätte effekterna av olika kombinationer av atmosfärskemi och magmatiska kylningshastigheter på ett mineral som kallas ilmenit för att se om det kunde gav en magnetiserande effekt. "Jordstenar är mycket lätta att magnetisera eftersom de ofta har små bitar av magnetit i sig vilket är ett magnetiskt mineral", beskriver Krawczynski. "Många av de studier på Jorden som har fokuserats på ex magnetit är inte tillämpliga på månen, där detta hypermagnetiska mineral inte finns."

Men ilmenit finns i stora mängder på månen och detta kan också reagera och bilda partiklar av järnmetall som kan magnetiseras under rätt förhållanden enligt Krawczynski och hans team.

"De mindre kornen som vi arbetade med verkade skapa starkare magnetfält eftersom förhållandet mellan yta och volym är större för de mindre kornen jämfört med de större kornen", beskriver Liang. "Med mer exponerad yta är det lättare för de mindre kornen att genomgå reduktionsreaktionen."

– Våra analoga experiment visades att vi under månförhållanden kunde skapa det magnetiserbara material som behövdes. Så det är troligt att dessa virvlar orsakas av magma under ytan, beskriver Krawczynski, som är fakultetsmedlem vid universitetets McDonnell Center for the Space Sciences.

Att bestämma ursprunget till månens virvlar anses vara nyckeln till att förstå vilka processer som format månens yta.

Studien hjälper till att tolka data som samlas in i framtida uppdrag till månen, särskilt de som utforskar magnetiska anomalier på månens yta. NASA har för avsikt att skicka en rover till månens virvelområde som kallas Reiner Gamma 2025 som en del av Lunar Vertex-uppdraget. 

För tillfället är Krawczynskis experimentella tillvägagångssätt det bästa sättet att testa förutsägelser om hur lava under ytan kan driva de magnetiska effekterna i de mystiska månvirvlarna.

"Om vi bara kunde borra ner oss skulle vi kunna bekräfta om den här reaktionen inträffar", beskriver Krawczynski. – Men det är inte möjligt än.

Bilden är från NASA:s Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) och visar månvirveln Reiner Gamma, en ljus fläck mitt i det annars mörka Oceanus Procellarum mare. LRO:s vy från omloppsbanan avslöjar rankor som sträcker sig flera hundra kilometer. (Bild: NASA/Goddard Space Flight Center/Arizona State University) 

Betydelsen av magnetfält i det molekylära molnet L1544 vid bildande av stjärnor.

 

Magnetfält är de väsentliga, men ofta ännu inte förstådda ingredienserna i det interstellära mediet under processen då nya stjärnor bildas. Vi förstår inte hur  de interstellära magnetfälten därute fullt ut fungerar vid denna bildning något som till viss del kan bero på bristen på sonder som kan söka kunskap om detta.

Med hjälp av det femhundra meter långa Aperture Spherical radioteleskopet (FAST) har dock ett internationellt team under ledning av Dr. LI Di från National Astronomical Observatories of Chinese Academy of Sciences (NAOC) nu lyckats få en veta den exakta magnetiska fältstyrkan i ett molekylärt moln. Molnet L1544 som finns i en region i det interstellära mediet där stjärnbildning är  under utveckling. 

 

Teamet använde en teknik kallad HI Narrow Self-Absorption (HINSA) först utformad av LI Di och Paul Goldsmith. En teknik som är baserat på Arecibo-data 2003. FAST: s känslighet underlättade möjligheten till en tydligare detektering av HINSA: s Zeeman-effekt. Resultaten tyder på moln som ovan uppnår ett superkritiskt tillstånd vilket till slut startar en stjärnbildningsprocess.

"FAST:s design innebär att fokusera radiovågor på en kabeldriven hylsa vilket resulterar i ren optik och som är avgörande för framgång för HINSA Zeeman-experiment", säger Dr. LI.

En förklaring av Zeeman-effekten kan man läsa om här.  Studien publicerades i Nature den 5 januari 2022.

År 2003 visade det sig att spektra av molekylära moln innehöll en atom-vätefunktion kallad HINSA som produceras av att väteatomer  kyls genom kollisioner med andra vätemolekyler. Sedan denna upptäckt gjordes av Arecibo teleskopet med hjälp av Zeeman - effekten i HINSA har det ansetts vara en lovande början till bättre förståelse av magnetfälts påverkan i molekylära moln.

HINSA har en linjestyrka 5–10 gånger högre än för molekylära spårämnen. HINSA ger även ett relativt starkt svar på magnetfält och är robust från de flesta molekylära spårämnen, robust mot astrokemiska variationer.

 

FAST:s HINSA-mätningar visade magnetfältets styrka i L1544 till cirka 4 μGauss, dvs. 6 miljoner gånger svagare än jordens magnetfält.

Magnetfältets koherens som avslöjades genom  HINSA Zeeman-effekten innebär att avledningen av fältet sker vid bildandet av det molekylära mediet (eventuellt istället genom en annan mekanism denna ambipolära diffusion).

Vad i så fall vet forskarna ännu inte men är öppna inför nya rön som kan förändra dagens kunskap (min anm.).

Bild från vikipedia där stjärnbilden Oxen (Taurus ses) det är i dettas molekylära moln L1544 är en del.

Magnetarers magnetism i förhållande till sin storlek är svår att förstå.

 

Bortsett från svarta hål är troligen magnetarer de mest extrema stjärnorna i universum. Med en diameter som är mindre än längden på Manhattan i New York innehåller de mer massa än vår sol och utsöndrar ibland och sporadiskt de största magnetfältet av alla kända objekt – mer än 10 biljoner gånger starkare än en kylskåpsmagnet och snurrar runt sin axel med några sekunders mellanrum.

 

En magnetar är en typ av neutronstjärna. En rest av en supernovaexplosion. Magnetarer är så starkt magnetiserade att även blygsamma störningar i magnetfältet kan orsaka utbrott av röntgenstrålning som håller på sporadiskt i veckor eller månader och kan upptäckas från jorden fast källan ligger miljarder ljusår bort.

Dessa kompakta stjärnor tros också vara källan till vissa typer av korta gammablixtar (GRBs) blixtar av mycket energirik strålning som har förbryllat astronomer sedan de först upptäcktes på 1970-talet. Flera av dessa gigantiska magnetarers flares har upptäckts i Vintergatan. Men eftersom de är så intensiva att de mättar detektorer, och observationerna i galaxen skyms av damm har rymdforskaren Kevin Hurley vid University of California, Berkeley och ett internationellt team av astronomer letat efter samma utbrott i galaxer utanför vår egen Vintergatan.

 

Insatsen har lönat sig. En kort gammablixt som upptäcktes den 15 april förra året från en galax 11,4 miljoner ljusår bort visar en tydlig signatur som Hurley tror kan hjälpa astronomer att lättare hitta magnetarskurar och slutligen samla in de data som behövs för att kontrollera de många teorier som förklarar magnetarer och deras gammastrålningsbloss. Se denna länk från NASA där mer information om forskningen finns och en film som visar utbrottet.

De flesta av dessa utbrott varar mindre än cirka två sekunder och kallas då korta GRBs: Dessa inträffar när ett par neutronstjärnor kretsar spiralformat in i varandra och går samman. Astronomer bekräftade detta scenario för åtminstone några korta GRBs under 2017 när en bristning följde ankomsten av gravitationsvågor som ringar i rumtiden vilket producerades när neutronstjärnor gick samman 130 miljoner ljusår bort.

En spännande händelse men vi förstår inte allt om detta fenomen som magnetarer innebär. Se (min anm.) länken ovan där mer beskrivs av fenomenet och hur man arbetar vidare för att förstå.

Bild från vikipedia på en konstnärs uppfattning om en magnetar med magnetfältslinjer.

Magnetism av galaxer är svårt att finna anledningen till

Fem miljarder ljusår från oss har upptäckts en galax med ett magnetfält.

Detta visar att magnetism är eller var lika stark i universums barndom som numera. Vi ser och mäter ju ovanstående galax som den var för 5 miljarder år sedan.

Galaxer i sig har ett svagt magnetfält även vår Vintergata. Men samtidigt har alla kroppar i universum, stjärnor, planeter, månar mm egna magnetfält.

Frågan och gåtan  är var kom eller kommer magnetfälten från? Kosmiskt magnetfält är en gåta.

Kanske kan det (min fundering) vara eller ha ett samband med multiuniversumteorin? 

Kan det vara effekter från en närliggande universum som skapat eller upprätthåller kosmisk magnetism? Magnetfält är i vilket fall som helst något normalt i universum. 

Frågan är vara varför?

Magnetgalningen Mesmer kom med en ny behandling.

Galning och galning, men han var en av de första som ansåg att det mesta kunde botas med magnetism.

Därefter kom upptäckten av el och då var det personer som kom att påstå att nästintill allt kunde botas med elektricitet.

För att inte tala om när radioaktiviteten upptäcktes, då kom personer som påstod att det mesta kunde botas med radioaktivitet.

Så alla nya uppfinningar och upptäckter har alltid använts, mer eller mindre lyckat, för att bota sjukdomar.

I dag används magnetism i första hand inom vården i magnetkameror. El som elchockbehandling och radioaktivitet som strålbehandling. Om man nu inte tar med instrument som är uppbyggda med el som kraftkälla etc.

Vad som i dag har upptäckts och som ses som den vises sten, i betydelsen av att det mesta kan botas om vi bara lär oss använda det, är DNA och genmodifikation.

Kommer detta att lyckas eller är tron på detta av samma slag som pionjärerna av ovanstående drömde om?

Jag misstänker att genmodifikation kan komma att användas i vissa fall men garanterat inte som universalmedel, lika lite som ovanstående upptäckter blev det.

Mirakelmedel finns inte, men har alltid trotts finnas, från den vises sten till numera genmodifikation.