Ett halo i Fornaxklustret av galaxer

 

Fornaxhopen är en galaxhop i stjärnbilden Ugnen. Dess centrum befinner sig 65 miljoner ljusår från jorden. Här finns Fornaxgalaxen en elliptisk dvärggalax. Nyligen har ett team av astronomer ledda av Yanbin Yang vid Parisobservatoriet i Frankrike undersökt Fornaxgalaxens stjärnstruktur över ett relativt stort område (400 kvadratgrader). Detta gjordes från Gaia-insamlingen från ESA (stjärnkartor) vilkas datakvalitet möjliggjorde full täckning av och korrekta rörelsemätningar. Huvudsyftet med studien var att utforska omfattningen av den röda jättegrenen (RGB) stjärnpopulationen i denna galax.

 

"I denna studie presenterar vi en fallstudie om Fornax, med Gaia EDR3 [Early Data Release] publicerad i december 2020. Tack vare dess homogena täckning och datakvalitet kan vi utforska data över ett mycket stort område. Både täckning och kalibreringar över stora fält är svårigheter för markbaserade observationer och mosaikliknande observationer på dSphs," förklarade forskarna.

Studien identifierade en brytning i densitetsprofilen för Fornax vilket avslöjade en betydande komponent i denna galax som liknar ett stjärnhalo på grund av dess nästan symmetriska morfologi. Den sträcker sig utåt till 17600 ljusår och dess massa uppskattas till cirka 10 procent av galaxens massa. Något som ger indikationer på att Fornax-galaxen kan sträcka sig ännu längre ut i universum.

Astronomerna antar att den förlängda stjärnhallon kan bero på en tidigare stor expansionstakt av stjärnor i Fornax. Detaljerad numerisk modellering kommer dock att krävas för att bekräfta denna hypotes. Forskarna tillade att ett sådant scenario förutsätter att Vintergatans halo är eller var fyllt av diffus och joniserad gas i det som kallas det cirkumgalaktiska mediet (CGM) historiskt. Något som inte bevistats.

Forskarna noterade att deras upptäckt kan få konsekvenser för vår förståelse av andra dvärggalaxer av liknande slag i Vintergatan.

Bild vikipedia. VLT (Very Large Telescop ESA teleskop i Chile) Undersökning teleskopbild av Fornax Galaxkluster.

Comet 67P visar på förekomsten av syre.

 

67P/Churyumov-Gerasimenko är en komet i vårt solsystem. På denna landade den 12 november 2014 den obemannade ESA-rymdsonden Rosettas landare Philae och blev därmed det första människoskapade föremål som landat på en komet.

Rosetta upptäckte rikligt med molekylärt syre som läckte ut från kometen vilket förbryllade forskarna. Detta hade de aldrig sett ske från en komet tidigare. Konsekvenserna blev att forskare nu fick ta hänsyn till detta vilket innebar att ompröva allt de trodde att de redan visste om kemin i det tidiga solsystemet och hur det bildats.

Men en ny analys med ledning av planetforskare Adrienn Luspay-Kuti vid Johns Hopkins Applied Physics Laboratory (APL) i Laurel, Maryland, visas dock att Rosettas upptäckt kanske inte är så uppseendeväckande som forskarna först ansåg. Istället tyder upptäckten på att kometen har två inre reservoarer som får det att verka som om det finns mer syre här än vad som faktiskt finns.

"Det är en illusion", säger Luspay-Kuti. "I verkligheten har kometen inte ett högt syre-överflöd utan förklaringen är att ackumulerat syre fastnat i de övre lagren av kometen som släpps ut allt på en gång på grund av uppvärming vid närmande till solen och reaktion från vattenis. Även om det på jorden är vanligt med molekylärt syre (två syreatomer dubbelt kopplade till varandra) är det ovanligt i universum.

Molekylärt syre binder snabbt till andra atomer och molekyler och då speciellt till de universellt rikliga atomerna väte och kol. Syre förekommer endast i små mängder i några molekylära moln därute. Detta faktum fick många forskare att dra slutsatsen att syre i den protosolära nebulosa som bildade vårt solsystem troligen hade plockats upp på liknande sätt som väte och kol.

När Rosetta fann syre som steg ut ur kometen 67P vändes dock allt på huvudet. Ingen hade upptäckt syre i en komet tidigare och som den fjärde mest rikliga molekylen i kometens ljusa koma (efter vatten, koldioxid och kolmonoxid) behövde detta en förklaring. Syret tycktes lossna från kometen med hjälp av vatten vilket fick många forskare att misstänka att syret antingen var urtida - vilket innebar att det blev bundet med vatten vid solsystemets födelse och samlats i kometen när den senare bildades - eller bildats av vatten efter att kometen hade bildats.

Som rapporterats i deras studie, publicerad 10 mars i Nature Astronomy, fann teamet att när södra halvklotet vände sig bort och var tillräckligt långt från solen försvann länken mellan syre och vatten. Mängden vatten som kom från kometen sjönk så snabbt att syre verkade starkt kopplat till koldioxid och kolmonoxid, något kometen fortfarande släppte ut. Teamet föreslog då att kometens syre inte kommer från vatten utan från två reservoarer: en innehållande syre, kolmonoxid och koldioxid djupt inne i kometens steniga kärna; och en grundare ficka närmare ytan där syre kemiskt kombineras med vattenismolekyler.

Idén är: En djup reservoar av syre, kolmonoxid och koldioxidis avger ständigt gaser eftersom syre, koldioxid och kolmonoxid alla förångas vid mycket låga temperaturer. När syret passerar ur kometens inre på sin väg mot ytan tränger en del av det kemiskt in i vatten-isen (en viktig beståndsdel i kometens kärna) och bildar då en andra grundare syrereservoar. Men vattenis förångas vid en mycket högre temperatur än syre  så tills solen värmer ytan tillräckligt och förångar vattenisen kommer syret därför  ingenstans.

Det innebär  att syre kan ackumuleras i denna grunda reservoar under långa tider tills kometytan värms upp tillräckligt (när kometen kommer nära nog solen) för att vattenisen ska förångas vilket då frigör en plym som är mycket rikare av syre än vad som faktiskt fanns från början i kometen.

"Med andra ord återspeglar syreförekomsterna som mäts i kometens koma inte nödvändigtvis dess överflöd i kometens kärna", förklarade Luspay-Kuti.

Luspay-Kuti säger att hon vill undersöka ämnet djupare genom att undersöka kometens mindre molekylära innehåll av ex metan och etan och dess korrelation med molekylärt syre. Hon misstänker att detta kan  hjälpa forskare att få en bättre uppfattning om vilken typ av is som syret införlivades i.

"Du måste fortfarande komma på ett sätt att införliva syret i kometen", sa Luspay-Kuti, med tanke på att mängden syre fortfarande är högre än vad som ses i de flesta molekylära moln. Men hon sade att hon förväntade sig att en majoritet av forskarna ska välkomna studien och dess slutsatser med en lättnadens suck. 

Forskare  slipper nu omtolka universums födelse och nutid se ovan i inlägget (min anm.).Men visst behövs kompletterande analyser för att säkert veta hur syre kom in eller inte kom in i kometen.

Bild på kometen från vikipedia.

Pulsaren psr J2030+4415 med en stråle av materia och antimateria

 

Denna bild ovan från NASA:s Chandra X-ray Observatory och markbaserade optiska teleskop visar en extremt lång stråle (glödliknande tråd) av materia och antimateria av en mindre pulsar. Upptäckten publicerades nyligen på Chandras nyhetssida (se länk nedan).

Denna stråle kan kanske ge ledtrådar till att förklara det förvånansvärt stora antalet positroner, motsatsen till elektroner forskare upptäckt i Vintergatan.

Ljusstrålen till vänster på bilden visar ca en tredjedel av strålens längd som utgår från pulsaren psr J2030+4415 (J2030). Pulsaren finns cirka 1 600 ljusår från jorden och är likt objekt av detta slag av hög densitet och en storlek som en medelstor stad, Pulsaren (neutronstjärnan) bildades vid kollapsen av en massiv stjärna och just nu roterar den med flera  varv i sekunden runt sin axel.

Röntgenbilder tagna med Chandra (det blå fältet) visar hur partiklar strömmar ut från pulsaren längs med magnetfältslinjerna  i en hastighet av en tredjedel av ljushastigheten. Utifrån en närbild av pulsaren till höger i bild visas hur röntgenstrålar som skapas av partiklar sveper runt om pulsaren. Pulsaren sveper genom genom universum med en hastighet av ca 160900 km/h denna vilket får partiklar att skapa den långa glödtråden. (Optiska ljusdata från Gemini-teleskopet på Mauna Kea på Hawaii har använts vid analysen).

Man kan tillägga att som säkert flertalet redan vet att universum består till störta delen av vanlig materia inte av antimateria. Ett möte med dessa motsatser resulterar i att båda förintas.  Men likväl finner forskare  bevis för ett relativt stort antal positroner i universum, vilket leder till frågan: vilka är möjliga källor finns till denna antimateria? OBS positroner motsatsen till elektroner. Men det innebär inte antiproton antineutron vilka även behövs för en antiatoms uppbyggnad finns i lika stort antal (min anm.).

 Forskarna beskriver Chandra-studien av J2030 som att pulsarer likt denna  ger svar på varifrån positroner uppstår. Kombinationen av två ytterligheter – snabb rotation och höga magnetfält i pulsarer – leder till partikelacceleration och högenergistrålning som skapar elektron- och positronpar. (Den vanliga processen att omvandla massa till energi som bestäms av Einsteins E = mc2-ekvation är omvänd och energi omvandlas till massa.)

Pulsarer genererar rörelser av laddade partiklar som vanligtvis är begränsade inom kraftfulla magnetfält. Pulsaren färdas genom interstellära rymden i hög hastighet med strålen efter sig. En bogchock av gas rör sig framför pulsaren, liknande  vattenrörelsen framför fören på en båt i rörelse. Men för ungefär 20 till 30 år sedan verkar bogchockens rörelse från pulsaren ha avstannat och pulsaren kom ikapp den.

 

Den efterföljande kollisionen utlöste troligen en partikelläcka, där pulsarvindens magnetfält kopplades ihop sig med det interstellära magnetfältet. Som ett resultat kunde högenergielektronerna och positronerna då spruta ut genom ett "munstycke" bildat genom anslutningen till galaxen vari den ingår.

Frågan kvarstår dock över vad som skapar både elektroner och positroner (min anm.).

Bild från på en röntgenfotografering av objektet. Röntgenfotografering av objektet. https://chandra.harvard.edu/photo/2022/j2030/

Nyligen kraschade en meteorit i Australien

 

Ett team från Curtin University i Australien använde en ny metod för att söka efter nedslagna meteoriter.. Metoden innebar att med hjälp av drönare finna en nyligen nedfallen meteorit. Det var med hjälp av ett observationssystem kallat Desert Fireball Network (DFN). teamet spårade upp och hittade meteoriten efter fyra dagar. 

Den första pusselbiten för att hitta meteoriten genom  DFN utgick från en serie observatorier från obersvationer av när meteoriten kom in i jordens atmosfär. Två DFN-observatorier, ett vid Mundrabilla station och ett vid O'Malley  upptäckten av ett eldklot som kom in i jordens atmosfär syntes under 3,1 sekunder den 1 april 2021.

Tyvärr var de två observatorierna av fenomenet relativt långt bort från meteoritens nedslag (149 km respektive 471 km). Avståndet ledde till viss osäkerhet av det exakta nedfallsområdet. Men utifrån observationen kunde man likväl begränsa sökområdet till ca 5,1 km2.

Men även detta är  ett stort område att täcka upp och att använda en typisk meteoritsökningsteknik som innebär att stora grupper av frivilliga utspridda i området i sökandet inte minst är det svårt att arrangera. Därför använde gruppen vid Curtin en drönare och ett AI-algoritm i sökprocessen. De hade utvecklat och tränat en  nätverksalgoritm ett slags AI-algoritm (artificiell intelligens) för att söka efter meteoriter. Med hjälp av bilder av kända meteoriter i liknande miljöer tränades algoritmen i vad den skulle söka efter.

Därefter släpptes drönaren upp för att ta bilder som sedan matades in i algoritmen. En process som tog ungefär tre dagar för den DJI M300- drönare med kamera som användes.

Något som förenklade processen var att det vid  Outback of Western Australia finns relativt öppen terräng vilket förenklar sökandet (bildtagningen) efter meteoriter. Studien blev lyckad. Algoritmen, delade upp bilderna från drönaren i 125 x 125mm  pixelplattor och analyserades sedan dessa plattor i letandet efter potentiella meteoriter. Redan första dagen hittades meteoriten det man letade efter på en av bilderna. Så efter att ha skannat området i tre dagar med en drönare gick forskargruppen ut för att hitta meteoriten till fots. För att fokusera sin sökning koncentrerade de sig på området som algoritmen hade returnerat intresseobjektet från. Här hittade de snart den 70 gram stora  meteoriten orörd i sanden. Dessutom var stenens plats endast 50 m från den ursprungligt föreslagna flygvägen och nedslagsplatsen som beräknats av DFN: s observationsnätverk.

Se medföljande länk där en bra film medföljer som visar hur en meteorit sönderdelas i nedfärden mot jorden. Bild från samma länk som kommer från https://phys.org/news/2022-03-meteorite-australia-drone-scoured-area.html

Hur ser en planet ut där liv finns.

 

Vi vet ännu inte om de stjärnor som finns närmast oss α Centauri A/B-binärsystemet (dubbelstjärnor) hyser en jordliknande planet 

 Men tack vare arbete med skilda datamodeller av utveckling har vi nu en god uppfattning om hur en sådan planet om den skulle existera skulle se ut och hur den skulle ha utvecklats över tid.

James Webb Space Telescope (JWST), som framgångsrikt lanserades i december 2021, beräknas inom en snar framtid kunna upptäcka atmosfärer hos steniga exoplaneter som passerar framför M-dvärgar - röda stjärnor som är svagare ljudmässigt och mindre än solen – exoplaneter som kretsar inom den beboeliga zonen runt dessa solar. Det extremt stora teleskopet (ELT) som för närvarande håller på att byggas i Chile kommer även det att söka efter steniga exoplaneter runt närliggande solliknande stjärnor i slutet av detta decennium.

På ETH Zürich är man ledande och väsentligt involverad i dessa och andra observationsinfrastrukturarbeten. Kompletterande forskning vid Institutet för partikelfysik och astrofysik vid institutionen för fysik handlar om numerisk modellering innebärande att bättre förstå beboeliga steniga exoplaneter och vägleda framtida observationer och instrumentutveckling för arbete inom detta.

Nu har ett internationellt team lett av ETH-forskare presenterat resultaten av en sådan studie där man riktade uppmärksamheten mot de solliknande stjärnorna närmast jorden, α Centauri A och α Centauri B. Rapporten publicerades i The Astrophysical Journal och ger en förutsägelse om hur en planet i jordstorlek (om den existerar)  skulle se ut. Teamet, som inkluderar ETH-astrofysikerna Haiyang Wang, Sascha Quanz och Fabian Seidler samt Paolo Sossi vid institutionen för geovetenskaper bestämde sig för att uppskatta den elementära sammansättningen av en hypotetisk stenig planet i den beboeliga zonen i α Centauri A / B-systemet.

Med detta arbete har Wang och kollegor börjat beskriva en fängslande bild av en (eventuell) exoplanet som kretsar kring α Centauri A/B. Om den finns, α-Cen-Jorden, är den sannolikt geokemiskt lik jorden förutspås det och med en mantel som domineras av silikater berikad med kolbärande inslag som grafit och diamant.

 Kapaciteten för vattenlagring i dess steniga inre bör motsvara jordens. Enligt studien skulle α-Cen-Jorden dock skilja sig på intressanta sätt från jorden. Den skulle ha en något större järnkärna, lägre geologisk aktivitet och inte tvunget plattektonik (som jorden har). Den största överraskningen var dock att den tidiga atmosfären på denna hypotetiska planet kunde ha dominerats av koldioxid, metan och vatten - liknande jordens i arkeiskaeon, för 4 till 2,5 miljarder år sedan då det första livet uppstod på jorden.

Sannolikheten finns därför att hitta ett äldre syskon till jorden. α Centauri A/B-systemet är 1,5–2 miljarder år äldre än solen. Från 2022 till 2035 kommer α Centauri A och α Centauri B att vara tillräckligt åtskilda från varandra för att förenkla sökandet efter planeter runt var och en av stjärnorna tack vare minskad ljusförorening från den andra.

 Tillsammans med den nya observationskraft som kan förväntas under de kommande åren finns det hopp om att finna en eller flera exoplaneter som kretsar kring α Centauri A/B. Planeter som kommer att ansluta sig till de nästan 5 000 exoplaneter som har upptäckts sedan 1995, då strofysiker Michel Mayor och Didier Queloz  vid universitetet i Genève  tillkännagav upptäckten av den första planeten utanför vårt solsystem i omloppsbana runt en solliknande stjärna. för vilken de tilldelades Nobelpriset i fysik 2019, delat med den kanadensisk-amerikanske kosmologen Jim Peebles.

Bild vikipedia som visar solen jämförd med Alfa Centaurisystemets stjärnor ca 4 ljusår bort.

En metod för att lättare finna underjordiska hav på månar

 

Under 2000-talet har planet-forskare blivit alltmer säkra på att underjordiska hav bestående av flytande vatten finns på vissa månar i vårt solsystem. 

Då vatten är ett krav för livet på jorden ser vi oss om efter andra himlakroppar som kan innehålla hav. I vårt solsystem mestadels månar. I sådana hav kan liv finnas.

Ett primärt sätt att upptäcka existensen av ett dolt hav är genom ett inducerat magnetfält. Dessa magnetfält söks genom en unik tillämpning av Faradays induktionslag. 

 Denna lag säger att ett över tid varierat magnetfält skapar en elektrisk ström när den appliceras på en krets. Vatten som är tillräckligt salt för att förbli flytande i kalla utrymmen är  elektriskt ledande.

Samtidigt utsätts en månes bana av  planetens (vilken den snurrar runt)  roterande magnetfälts fältstyrka som varierar över tid. Denna effekt kombineras för att inducera en elektrisk spänning i havet som i sin tur genererar ett inducerat magnetfält som kommer från månen. Att observera magnetfält som är resultatet av denna process är en svår uppgift. Det inducerade fältet är mycket svagare än det magnetiska fält som genomsyrar de lokala miljöerna (från planeten månen kretsar runt).

Om en måne  har en atmosfär kan dess jonosfär generera ännu ett inducerat magnetfält vilket kan leda till falsk positiv detektering om ett underjordiskt hav. Och rymdfarkoster utrustade med en magnetometer gör mätning över en måne kommer tillgängliga data att vara ganska begränsade eller till och med obefintliga om rymdfarkosten inte passerar tillräckligt nära för att känna av ett inducerat fält.

På Cochrane et al.  presenteras nu en ny metod för att hantera dessa svårigheter baserat på prediktiv modellering och en huvudkomponentanalys. Här valdes en enda nära förbiflygning av Neptunus största måne, Triton. Metoden är utvecklad för Trident-uppdragskoncept och föreslogs från NASA: s Discovery Program.

 Denna förbiflygning skulle producera bara 12 minuter användbar data för att extrapolera förekomsten av ett underjordiskt hav.

För mer om detta arbete följ ovan länkar.

Bild vikipedia. Bildtext. Fotografi taget av rymdsonden Cassini som visar Diones mörkare baksida. Månen Dion vid Saturnus är en måne som kanske innehåller ett underjordiskt hav. 

Det SGR 1830 en magnetar

 

En magnetar är en starkt magnetiserad stjärnkärna som inte är större än en medelstor stad. Det är en typ av isolerad neutronstjärna, den krossade kärnan som lämnats kvar när en massiv stjärna exploderat. Här har material en kompression av mer massa än solens och en sådan kärna är inte större än cirka 20 kilometer i diameter. En neutronstjärna  av materia så tät att en tesked skulle väga lika mycket som ett berg på jorden. 

Det som särskiljer magnetarer är att de konstruerar de starkaste magnetfälten som är kända upp till 10 biljoner gånger mer intensiva än en kylskåpsmagnets och tusen gånger starkare än en ordinär neutronstjärnas. Magnetfältet representerar ett enormt av energi som om det störs kan ge ett utbrott av röntgenaktivitet under en varaktighet av månader eller  år.

Magnetar SGR 1830 finns i stjärnbilden Skölden och dess avstånd från oss är ca 13000 ljusår. Swiftrymdteleskop riktades mot denna och upptäckte då upprepade pulseringar och att objektets rotationshastighet  är 10,4 sekund.

Därefter har NASA:s Neutron star Interior Composition Explorer (NICER) teleskop som finns på den internationella rymdstationen ISS observerat sammanslagningen av flermiljongraders röntgenfläckar på ytan av magnetaren.

"NICER upptäckte hur tre ljusa, röntgenemitterande heta punkter långsamt vandrade över objektets yta samtidigt som de minskade i storlek. En upptäckt som gett den bästa inblicken hittills på fenomen som dessa", säger George Younes, forskare vid George Washington University i Washington och NASA:s Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland.

"Den största punkten sammansmälte så småningom med en mindre vilket är något vi inte har sett tidigare." säger Younes.

Denna unika observation beskrevs i en artikel i i The Astrophysical Journal Letters Younes den 13 januari huvudförfattare är ovannämnde Younes. Studien kommer att hjälpa forskare till en mer fullständig förståelse av samspelet mellan ytan och magnetfältet av en magnetar.

Bild på SGR 1830 från youtube