Att skapa än större spegelteleskop

 

Rymdteleskopet Hubble och Grace Roman teleskop har båda en primär spegel på 2,4 meter medan James Webb Space Telescope har en enorm 6,5 meter primär spegel. Ju större spegeln är desto mer ljus samlas in vilket innebär att vi kan se längre tillbaka i tiden för att observera stjärn- och galaxbildning, avbilda exoplaneter direkt och försöka räkna ut vad mörk materia är.

Men processen för att skapa en spegel är svår och tar tid. Det finns gjutningsmetoden för att få den grundläggande formen. Med denna metod måste glaset härdas genom uppvärmning och därefter långsamt kylas ned. Därefter måste glaset slipas och poleras till en perfekt form, testas och sedan ska linsen till slut läggs på. Detta förfarande är vad som görs då mindre linser konstrueras men otillräckligt vid tillverkning av större linser.

Numera funderas över att använda vätskor och att konstruera linser i rymden som är 10x-100x större än dagens. Den tid det skulle ta att tillverka dessa därute skulle bli betydligt kortare än tillverkningen av en glasbaserad lins på jorden.

 

FLUTE, eller Fluidic Telescope Experiment kallas ett experiment som drivs under ledning av Edward Balaban, forskare vid Ames Research Center i Kaliforniens Silicon Valley. Bland deltagarna i experimentet finns även forskare från Ames vid Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland, tillsammans med forskare från Technion, Israeli Institute of Technology.

 

Målet är att möjliggöra tillverkning av vätskelinser i rymden som inte bara är större än deras glasmotsvarigheter utan också har minst lika hög kvalitet eller (och) bättre optisk kvalité än en lins tillverkad på klassiskt sätt på jorden. Målet är även att detta ska göras på en bråkdel av tiden för tillverkning av en klassik tillverkningsmetod i glas.

I rymden bildar vätskor per automatik snart en perfekt sfärisk form. Första gången metoden testades gjordes det på jorden och då användes vatten som medium för att skapa vätskelinser. Då var man tvungen att se till att vattnet hade samma densitet som de flytande polymerer de använde för att stoppa gravitationen av  linserna . Genom att utelämna alla mekaniska processer injicerades polymererna i cirkulära ramar nedsänkta i vatten där de stelnade vilket skapade formerna för jämförbara eller bättre linser än vid användning av  standardteknik.

Därefter gick teamet ombord med två Parabollinser https://sv.wikipedia.org/wiki/Zero_Gravity_Corporation  för ytterligare test av processen (flygplan där man testar viktlöshet). Syntetiska oljor med varierande viskositet testades för att avgöra vilka som fungerar bäst. Dessa oljor pumpades in i cirkulära ramar ungefär lika stora som ett dollarmynt medan planet var i fritt fall och återigen kunde forskarna göra fristående flytande linser. Men när planet åter började lyfta  igen och effekterna av gravitationen uppstod igen förlorade vätskorna sin form.

Experiment kommer snart att utföras på ISS (International Space Station). Materialet finns redan där i väntan på ankomsten av Axiom-1 med vilken uppdragets specialist Eytan Stibbe ska komma till ISS och att utföra experimentet. Där kommer det att läggas till steget att använda antingen UV-ljus eller temperatur för att härda vätskan så att linserna kan undersökas och testas i tyngdlöshet utan avbrott.

Experimentet innebär att det blir första gången en optisk komponent tillverkas i rymden. Lyckas det blir det början på ett nytt sätt att bygga teleskop. Teleskosbygge ute i rymden. Det skulle bli en revolution inom rymdbaserad tillverkning och den tidsåtgång som krävs för att bygga ett på jorden kommer då att minskas kraftigt.

Vi får hoppas att det lyckas. Jag är optimist i detta (min anm.)

Bild vikipedia. Hubble, fotograferad i februari 1997 av besättningen ombord på rymdfärjan Discovery.

Överraskande temperaturförändringar under Neptunus sommar.

 

Neptunus är den åttonde planeten räknat från solen. Den är en så kallad gasjätte.

Ett internationellt forskarlag har under en längre tid använt markbaserade teleskop bland annat Europeiska sydobservatoriets Very Large Telescope (ESO:s VLT) med syftet att kolla temperaturen under en17-årsperiod i Neptunus atmosfär. Forskarna fann en oväntad minskning av Neptunus globala temperatur följt av en dramatisk uppvärmning av dess sydpol.

En oväntad förändring säger Michael Roman, forskarassistent vid University of Leicester, Storbritannien, och huvudförfattare till den artikel som publicerats nyligen om upptäckten i The Planetary Science Journal. Observationen gjordes under den tidiga sommaren på Neptunus södra halvklot förväntat var att temperaturen långsamt skulle stiga snarare än att som det visade sig sjunka då det var sommar.

Likt jorden har Neptunus årstider under sitt omlopp kring solen. Men Neptunus omloppstid kring solen är 165 jordår och en årstid på Neptunus är cirka 40 jordår. Sedan 2005 har det varit sommar på Neptunus södra halvklot och astronomerna var nyfikna på hur temperaturen i atmosfären skulle förändras efter vårdagjämningen.

Undersökningen bestod av studerade av över 100 bilder av planeten tagna i termiskt infrarött ljus under 17 års tid  med  syftet att få en bättre förståelse av temperaturutvecklingen under tiden. Observationerna visade att huvuddelen av molntäcket kyldes ner under perioden trots att den sydliga sommaren hade börjat. Den globala medeltemperaturen på Neptunus sjönk 8 grader mellan 2003 och 2018.

Överraskande skedde därefter en dramatisk uppvärmning vid sydpolen med en temperaturökning av 11 grader mellan 2018 och 2020. Även om Neptunus varmare polvirvelvind varit känd under många år är så stor uppvärmning av polarområdet inte kända sedan tidigare. 

Kanske variationer finns under skilda år på Neptunus likt vi har det på jorden. Något jag inte vet om forskarna tänkt på men som kan utrönas om man fortsätter se  på temperaturen några Neptunusår framåt (min anm.). Det kan även vara så att det behöver gå en lång tid av sommar innan temperaturen stiger att den sjunker först kan ha med termik process vi inte förstår. Neptunus är mycket olik jorden och dess atmosfärs termik.

“Våra data sträcker sig över enbart en halv Neptunusårstid (sommaren)  därför var det ingen som förväntade sig så snabba och drastiska förändringar” säger Glenn Orton, medförfattare till artikeln och seniorforskare vid Caltechs Jet Propulsion Laboratory (JPL) i USA.

Studierna av Neptunus temperatur skedde med värmekameror som mäter den infraröda strålningen som sänds ut av astronomiska objekt. Den observerade värmestrålningen kommer från en nivå i atmosfären som kallad stratosfären. I analysen sammanställdes alla bilder av planeten som tagits med bilder från jordbaserade teleskop.

Då Neptunus finns 4,5 miljarder kilometer bort från solen är den mycket kall. “Studier av detta slag är bara möjliga med känsliga infraröda kameror på stora teleskop som VLT och sådana teleskop har funnits i ca 20 års tid” säger Leigh Fletcher, professor vid University of Leicester.

Omkring en tredjedel av bilderna är tagna med VISIR-instrumentet (VLT Imager and Spectrometer for mid-InfraRed) på ESO:s VLT från den chilenska Atacamaöknen. Teleskopet tar mycket detaljerade bilder av hög kvalitet tack vare dess stora spegel. Forskarna använde även data från NASA:s Spitzer Space Telescope och bilder från Gemini South-teleskopet i Chile. Utöver det Subaru-. Keck- och Gemini North-teleskopen samtliga befinnande sig på på Hawaii.

Bild vikipedia på Neptunus sedd från Voyager 2 vid dess färd över planeten 27 augusti 1989.

Tio nya gravitationsvågor hittade i en datainsamling från LIGO-Virgo

 

Under de senaste sju åren har forskare vid LIGO-Virgo Collaboration (LVC) upptäckt 90 gravitationsvågor. Större gravitationsvågor är rörelser i rymdtidens väv som släpps ut i alla riktningar efter katastrofala händelser som sammanslagning av svarta hål (BBH). I observationer från första halvan av den senaste experimentella undersökningen efter sådana i en undersökning som pågick under sex månader under 2019, rapporterades 44 större gravitationsvågor

 Men avvikande okända värden gömde sig  i datan. En internationell grupp astrofysiker utvidgade då sökningen  och undersökte datainsamlingen på nytt och fann då ytterligare 10 (med all säkerhet) sammanslagningar av svarta hål alla tio utanför detektionströskeln i LVC:s ursprungliga analys. Dessa sammanslagningar antyder existensen  av exotiska astrofysiska scenarier som för närvarande bara är möjliga att studera med hjälp av gravitationsvågastronomi.

"Med dessa hittade gravitationsvågor börjar vi nu observera det stora utbudet av svarta hål som slagits samman under de senaste miljarder åren", säger fysikern Seth Olsen, doktorand vid Princeton University vilket var den som ledde den nya analysen. Varje observation av fynd bidrar till vår förståelse av hur svarta hål bildas och utvecklas, säger han och öppnar möjligheten till att känna igen dem och effektiva sätt att urskilja signalerna från dessa från bruset därute i universum

Olsen har beskrivet hur det gick till då hans grupp hittade sammanslagningarna den 11 april under ett möte på APS April Meeting 2022. Kärnfysikmodeller tyder på att stjärnor med mindre än dubbelt så stor massa som vår sol blir neutronstjärnor snarare än svarta hål då deras bränsle tagit slut. Nästan alla observerade svarta hål har nämligen varit mer än fem gånger solens massa. Observationer av fusioner med låg massa kan bidra till att överbrygga klyftan mellan neutronstjärnor och de svarta hål med minst massa. För både de övre och nedre luckorna i vår kunskap om massa och sluet av stjärnor beroende av storlek hade ett litet antal svarta hål redan upptäckts men de nya rönen visar att den här typen av missad kunskap är vanligare än vi trodde, säger Olsen. 

Den felande länken i storleksförhållande mellan neutronstjärna och svart hål vid slutet av en stjärnas liv är nu på väg att bättre förstås (min anm.).

Bild vikipedia Skylokaliseringar av gravitationsvågssignaler som detekteras av LIGO-Virgo-nätverket.

Tankar om hur kontaktförsök från utomjordingar kan se ut.

 

I mer än 60 år har forskare sökt i kosmos efter tecken på radioöverföring som skulle indikera förekomsten av utomjordisk intelligens (ETI). Över tid har tekniken och metoderna avsevärt avancerat.

Förutom att aldrig ha upptäckt en radiosignal av utomjordiskt ursprung finns det ett brett spektrum av möjliga former och våglängder som en sådan sändning skulle kunna komma från. SETI-forskare måste anta (men kan inte veta) hur en signal bör se ut.

 Nyligen utvecklade ett internationellt team under ledning från University of California Berkeley och SETI Institute ett nytt maskininlärningsverktyg som simulerar hur ett meddelande från en utomjordisk intelligens (ETI) kan se ut. Verktyget kallat Setigen  är ett bibliotek av öppen källkod som kan användas som en spelväxlare (snabbt söka igenom många våglängder efter något mystiskt) för framtida SETI-forskning.

Forskargruppen leddes av Bryan Brzycki, en astronomistudent vid UC Berkeley. I gruppen fanns även Andrew Siemion, chef för Berkeley SETI Research Center, och forskare från SETI Institute, Breakthrough Listen, Dunlap Institute for Astronomy & Astrophysics, Institute of Space Sciences and Astronomy, International Center for Radio Astronomy Research (ICRAR) och Goergen Institute for Data Science.

Sedan 1960-talet har den vanligaste metoden för SETI involverat att söka i kosmos efter radiosignaler som kan vara artificiella till sitt ursprung i små områden av kosmos. Dessa sökningar har sedan dess utvidgats till att omfatta sökningar i  större delar av natthimlen och i bredare frekvensområden och större signalmångfald säger Som Brzycki till Universe Today via e-post:

– På 1960-talet var tanken att fokusera på en region och därrfter sändning från en välkänd frekvens. Frekvensen där neutralt väte avger strålning ut i den interstellära rymden, 1,42 GHz. Då detta naturliga utsläpp är utbrett i hela galaxen var tanken att alla intelligenta civilisationer skulle veta om det och potentiellt rikta in sig på denna frekvens för överföring och sändning  av signaler för att upptäckas.

 Vi ska kanske även ta med i beräkningen att utomjordingar kanske inte vill upptäckas. Vi vet ju att intelligens är likartat med ockupation om vi bedömer efter mänskliga förhållanden historiskt och i nutid. Människan är ett vilddjur sa en gång en jude som suttit i koncentrationsläger. Vad säger att inte all form av djur intelligenta eller inte och även robotliv blir detta då de programmeras av utomjordingar eller människor om de får iden att öka sin makt eller sitt livsrum likt tyskarna önskade en gång (min anm.)

"Vi kan nu göra mätningar över en bandbredd på flera GHz i realtid. "Den enda möjliga lösningen på detta är någon form av oövervakad maskininlärningsundersökning som minimerar våra antaganden av arbete på denna front. Verktyget Setigen arbetar utefter detta antagande - de syntetiska signaler som produceras är heuristiska till sin natur genom att användaren bestämmer hur de ska se ut.

"I slutändan ger biblioteket ett sätt att utvärdera våra befintliga algoritmer och skapa datamängder med potentiella signaler för att utveckla nya sökmetoder, men de grundläggande frågorna om var och när kommer alltid att finnas kvar – det bästa vi kan göra är att fortsätta leta."

Om vi någon gång hittar något är skrivet i stjärnorna. Om vi finner något bör vi avvakta med att visa oss.

Bild flickr.com

En kraftfull radiovågslaser, kallad "megamaser har upptäckts i universum

 

En astrofysikalisk maser är en naturligt förekommande källa till spektrallinjeutsläpp, vanligtvis i mikrovågsdelen av det elektromagnetiska spektrumet. Dessa utsläpp av mikrovågor kan uppstå i molekylära moln runt kometer, planetatmosfär, från gas mellan stjärnor eller från stjärnor inklusive  olika andra förhållanden i den interstellära rymden.

 Megamasers skiljer sig från  masers genom sin stora isotropa luminositet (likformad utstrålning). Megamasern igenkänns då den har en luminositet på 103 solluminoniteter, vilket innebär att denna källa är100 miljoner gånger ljusstarkare än masers  därav prefixet mega. De har upptäckts långt ut i universum.

En kraftfull radiovågslaser,  "megamaser", har observerats av MeerKAT-teleskopet i Sydafrika.

Den rekordstora megamasern  finns cirka fem miljarder ljusår från jorden är den mest avlägsna megamaser som  upptäckts.

Ljuset från den har färdats 58000 miljarder kilometer innan ljuset nådde jorden.

Upptäckten gjordes av ett internationellt team av astronomer under ledning av Dr Marcin Glowacki som tidigare arbetat vid Inter-University Institute for Data Intensive Astronomy och University of the Western Cape i Sydafrika.

Dr Glowacki, är numera baserad vid Curtin University-noden vid International Centre for Radio Astronomy Research (ICRAR) i västra Australien. Han säger att megamasers vanligtvis skapas när två galaxer våldsamt kolliderar.

"Då galaxer kolliderar blir gasen i dessa extremt tät och kan då utlösa koncentrerade ljusstrålar  skjuts ut", säger han. (en megamaser har då uppstått)

"Detta är den första hydroxyl-megamaser som observeras av MeerKAT och den mest avlägsna från oss vi sett genom ett teleskop hittills. 

Det är imponerande att vi under bara en enda natt av observationer hittat en rekordstor megamaser. Det visar hur bra teleskopet är."

Objektet fick namnet "Nkalakatha" ett isiZulu-ord som betyder "stor boss".

Dr Glowacki säger även att megamasern upptäcktes redan den första natten av en undersökning som omfattade mer än 3000 timmars observationer från  MeerKAT-teleskopet.

Teamet använder MeerKAT för att observera mindre delar av himlen extremt djupt per tagning och mäter vätehalten i galaxer från det avlägsna förflutna till nu. Kombinationen av att studera hydroxl masers och väte kommer att hjälpa astronomer att bättre förstå hur universum utvecklats över tid.

Bild vikipedia på ett område där fenomenet sker (var är okänt). En megamaser fungerar som en astronomisk laser som strålar ut mikrovågsutsläpp snarare än synligt ljus.

Vädret på en mycket het Jupiterstor exoplanet

 

WASP-8b är en exoplanet som kretsar runt stjärnan WASP-8A i stjärnbilden Skulptören. Stjärnan liknar vår sol och är en binär stjärna (ingår i ett dubbelstjärnsystem) med en röd dvärgstjärna (WASP-8B) som har en storlek av halva vår sols massa och som kretsar runt om WASP-8A.

 I två nya artiklar har nu ett team av Hubble-astronomer beskrivit udda väderförhållanden i heta fräsande Jupiterstora världar. Planeter där det regnar förångad sten med en temperatur av ca 1600C en temperatur där merparten av metaller är i smält form. Planeter där temperaturen är högre i övre atmosfären än undre eftersom den "solbränns" av intensiv ultraviolett (UV) strålning från sin sol. Detta är motsatsen till på Jorden där atmosfären svalnar ju högre upp vi kommer.

Forskning inom detta område handlar utöver om i att hitta konstiga och udda planetatmosfärer även i att studera extremväder vilket ger astronomer bättre insikter om mångfalden, komplexiteten och den exotiska kemi som finns på avlägsna världar i Vintergatan.

"Vi har fortfarande ingen bra förståelse för vädret i skilda planetmiljöer", säger David Sing vid Johns Hopkins University i Baltimore, Maryland, medförfattare till studierna. "När man ser på jorden är alla våra väderprognoser fortfarande finjusterade efter vad vi kan mäta med våra instrument. Men när du ser på en avlägsen exoplanet har du begränsade instrument eftersom det inte finns en allmän teori av hur allt i en atmosfär hänger samman eller reagerar under extrema förhållanden. Även om du känner till den grundläggande kemin och fysiken vet du inte hur det kommer att manifesteras på komplexa vis i extrema miljöer.

I en artikel i tidskriften Nature den 6 april beskriver astronomer Hubbles observationer av WASP-178b en planet som finns i ett solsystem som finns cirka 1300 ljusår bort. På dagtid är atmosfären här molnfri och med stort innehåll  av kiselmonoxidgas. Då ena sidan av planeten permanent är vänd mot sin sol stormar den torra atmosfären runt till nattsidan i superorkanhastighet i en hastighet av mer än 4200 km/h . På den mörka sidan svalnar  kiselmonoxiden då tillräckligt mycket för att kondensera till sten som regnar ut ur bildade moln där. Men även i gryning- och skymningszonen är planeten tillräckligt varm för att förånga sten.

"Vi visste att vi hade sett något riktigt intressant att upptäcka i den här kiselmonoxidfunktionen", säger Josh Lothringer vid Utah Valley University i Orem, Utah. 

I en rapport publicerad i 24 januari-utgåva av Astrofysiska tidskriftsbrev, Guangwei Fu vid University of Maryland, College Park, rapporterades om en superhet Jupiterliknande planet med namnet  KELT-20b, som ligger cirka 400 ljusår bort. På denna planet skapas en explosion av ultraviolett ljus från dess moderstjärna ett termiskt lager i atmosfären, ungefär som jordens stratosfär. "Hittills visste vi aldrig hur stjärnan (planetens sol) påverkade en planets atmosfär direkt. Det har funnits många teorier, men nu har vi de första observationsdata någonsin," sa Fu. Data från WSP-8b som kan jämföras med vad som sker på KELT-20b

Som jämförelse absorberar ozon i atmosfären UV-ljus på jorden och höjer temperaturen i ett skikt mellan sju och 31 mil över jordens yta. På KELT-20b värmer UV-strålningen från stjärnan metaller i atmosfären vilket ger ett mycket starkt termiskt inversionslager.

Bevisen kom från Hubbles upptäckt av vatten av observationer området i närheten av det infraröda fältet och från NASA:s Rymdteleskop Spitzers upptäckt av kolmonoxid. Detta strålar genom det heta, transparenta övre atmosfären som då skapar inversionsskiktet. Denna signatur är unik från vad astronomer ser i atmosfären hos heta Jupiters som kretsar kring svalare stjärnor som vår sol. "Detta är övertygande bevis på att planeter inte lever isolerat utan påverkas av sin sol."

Även om superheta Jupiters är obeboeliga hjälper denna typ av forskning till att bana väg för att bättre förstå atmosfären på potentiellt beboeliga jordplaneter. "Om vi inte kan ta reda på vad som händer på superheta Jupiters där vi har tillförlitliga solida observationsdata kommer vi inte att ha en chans att ta reda på vad som händer i svagare spektra från jordlika exoplaneter", säger Lothringer.

"Detta är ett test av våra tekniker som gör att vi kan bygga en allmän förståelse för fysiska egenskaper som molnbildning och atmosfärisk struktur."

Bild vikipedia Storleksförhållande mellan Jupiter och den ovan beskrivna WASP-8b

Starburstgalaxer i mängd i universums barndom

 

APOGEE är namnet på en storskalig,stjärnspektroskopisk undersökning där man undersöker inom det infraröda våglängdsområdet av universum. I motsats till optiskt ljus kan infrarött ljus lättare genomborra och se in i damm vilket gör det möjligt för APOGEE att upptäcka stjärnor som ligger i vintergatans dammiga regioner, såsom disken och utbuktningen av en galax och då  bestämma dess materialförekomster dess position, siktlinjehastighet och ungefärliga åldrar. Dessutom kartlägger ESA:s Gaia-uppdrag cirka en miljard stjärnor till stjärnkartor vilket ger positions- och korrekta rörelsemätningar.

Under de första miljarder åren efter Big Bang innehöll universum betydligt mer av så kallade starburstgalaxer än teorier tidigare förutspått. Så många som 60 till 90 procent av stjärnorna i det tidiga universum verkar ha producerats i galaxer som genomgår en tillväxt av stor hastighet ( så kallade  starburstgalaxer).

Detta visades ur en analys av mer än 20000 avlägsna galaxer. Forskarteamet som leds av astronomer från University of Groningen (Nederländerna) kommer snart att publicera detta resultat i The Astrophysical Journal.

Starburstgalaxer är galaxer där stjärnor bildas i hög takt (något som ex inte sker just nu i Vintergatan). I dessa produceras många fler stjärnor än vanligtvis sker i en galax under relativt kort tid. En stjärntillväxtspurt inträffar som varar i mellan 10 till 100 miljoner år.

Galaxer existerar i miljarder år och kan genomgå flera liknande tillväxtsomgångar. För att utlösa en tillväxtspurt behövs ett plötsligt och stort inflöde av gas annars kommer byggstenarna för nya stjärnor snart att ta slut. Ett sådant inflöde kan till exempel uppstå när två galaxer närmar sig varandra.

En forskargruppen ledd av Pierluigi Rinaldi, doktorand vid Universitetet i Groningen Nederländerna har samlat in data de senaste åren med hjälp av rymdteleskopet Hubble och MUSE-instrumentet vid det europeiska stora teleskopet i Chile inklusive rymdteleskopet Spitzer.  Teleskopen såg så långt tillbaka i tiden att forskarna kunde studera galaxer som bildats för 11 till 13 miljarder år sedan. Big Bang inträffade för 13,7 miljarder år sedan.

Analysen visar att under de första miljarder åren efter Big Bang var cirka 20 till 40 procent av alla stjärnbildande galaxer starburstgalaxer. Dessa galaxer var i en tillväxtspurt och stod för 60 till 90 procent av den nya ökningen av stjärnor i universum. Som jämförelse är universum idag mycket lugnare och endast cirka 10 procent av nya stjärnor föds i starburstgalaxer. Kanske inte så konstigt då gas och damm bör funnits i mycket större grad direkt efter BigBang än vad som finns i dag (min anm.)

Bild vintergatan från pixabay.com