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

Hubbleteleskopet fann en planet som bildas på ett annorlunda vis. AB

 

NASA:s rymdteleskop Hubble har fotograferat en Jupiterliknande protoplanet som ses bildas just nu genom vad forskare beskriver som en "intensiv och våldsam process". Denna upptäckt stöder en omdiskuterad teori för hur planeter som Jupiter kan bildas i en process kallad "disk instabilitet".

Den nya världen är under uppbyggnad inbäddad i en protoplanet skiva av damm och gas med en distinkt spiralstrukturform som virvlar runt  en ung stjärna som uppskattas vara cirka 2 miljoner år gammal. Stjärnan AB Aurigae  som finns i Kuskens stjärnbild 531 ljusår bort. Den är ungefär lika gammal som vi ser den nu som vårt solsystem var när planetbildning pågick här. (Vårt solsystems ålder nu är 4,6 miljarder år.)

"Naturen är smart; det kan producera planeter på flera sätt, säger Thayne Currie vid Subaru Telescope och Eureka Scientific, ledande forskare i studien. Något man även kan se om livsformer. Det finns nästan oräkneliga  uppkomna livsformer på jorden av alla slags utseende och art så det är inte konstigt att det söks efter liv på andra planeter (min anm.).

Alla planeter består av material med  ursprung från en cirkumstellär skiva (av gas och damm runt en nybildad sol). Planeter under bildande i skivan växer från små föremål  med storlekar som sträcker sig från dammkorn till stenblock vilka kolliderar och då växer till och växer vidare i storlek genom gravitation och rörelse (så bildades även Jorden). Den då växande planetkärnan ackumulerar sedan långsamt vidare  gas, sten och damm från disken och blir allt större.

Däremot är disk instabilitetsmetoden annorlunda en modell uppifrån och ned där gravitationen får en protoplanetär skiva runt en stjärna att svalna och skivan snabbt att bryts upp i ett eller flera massor bestående av gas, damm och sten i skilda storlekar.

Den nybildade planeten Hubble upptäckte  kallad AB Aurigae b, är förmodligen ungefär nio gånger massivare än Jupiter och kretsar runt sin sol på det enorma avståndet av mer än två gånger längre ut än Pluto är från vår sol. På det avståndet skulle det ta mycket lång tid om någonsin för en planet i Jupiter-storlek att bildas som en kärna. Detta leder forskare till att dra slutsatsen att diskens instabilitet gjort det möjligt för denna planet att bildas på stort avstånd. Och det står i en slående kontrast till förväntningarna på planetbildning med den allmänt accepterade modellen. I detta fall kommer bitar av skivan som en massa ut i rymden och sammanslås efterhand till allt större bitar och bildar en planet då dessa bitar dras samman av gravitation och kollision. Men vanligast är att planeter bildas som det förklaras i början av inlägget (min anm.)

Den nya analysen kombinerar data från två Hubble-instrument: Space Telescope Imaging Spectrograph och Near Infrared Camera och Multi-Object Spectrograph. Dessa data jämfördes med dem från ett toppmodernt planetavbildningsinstrument som kallad SCExAO på Japans 8,2 meter Subaru Telescope som finns på toppen av Mauna Kea, Hawaii. Mängden data från rymden och markbaserade teleskop visade sig vara avgörande eftersom det är mycket svårt att skilja mellan nya planeter och komplexa diskrörelser som inte är relaterade till planeter.

"Att tolka det här systemet är extremt utmanande", säger Currie. "Detta är en av anledningarna till att vi behövde Hubble för det här projektet ."

Naturen själv gav också en hjälpande hand: då den stora skivan av damm och gas som virvlar runt stjärnan AB Aurigae lutas nästan i rät vinkel mot  jorden. "Denna nya upptäckt är ett starkt bevis på att vissa gasjätteplaneter bildas genom disk instabilitetsmekanismen", betonade Alan Boss vid Carnegie Institution of Science i Washington, D.C. "I slutändan är gravitation allt som räknas, eftersom resterna av stjärnbildningsprocessen kommer att dras samman av gravitation för att bilda planeter, på ett eller annat sätt."

Att förstå de första dagarna i bildande av Jupiter-liknande planeter ger astronomer mer sammanhang i vårt eget solsystems historia. Denna upptäckt banar väg för framtida studier av den kemiska bildningen i protoplanetära skivor som den AB Aurigae bildades ur bland annat med  hjälp av NASA:s James Webb Space Telescope framtida teleskopsunderökningar.

Bild vikipedia.  ALMA-teleskopets bild av en dammig ring bestående av röda och blå  spiraler av gas på den cirkumstellära skivan runt  stjärnan AB Aurigae inuti ett brett damm fritt område i skivan vilket ger en antydan till pågående planetbildning. Det är här den beskrivna planeten AB Aurigae b just nu bildas.

Hör ljud från planeten Mars

 

De första ljudinspelningarna från Mars avslöjar en lugn planet med enstaka vindbyar där två olika ljudhastigheter finns som får en märklig fördröjd effekt på hörseln, sade forskare nyligen. Efter det att NASA:s Perseverance rover landade på Mars i februari förra året började dess två mikrofoner spela in ljud vilket gjorde det möjligt för forskare att höra hur det låter på den röda planeten för första gången.

I en studie som publicerades i tidskriften Nature nyligen gav forskarna sin första analys av den fem timmar långa ljudupptagningen som plockats upp av Perseverances mikrofoner.

Ljudet avslöjade en tidigare okänd ljudturbulens på Mars, säger Sylvestre Maurice, studiens huvudförfattare och vetenskapliga meddirektör för det skokartongstora SuperCaminstrumentet som är monterat på roverns mast där en mikrofon finns. Det internationella teamet lyssnade vid flygningar med den lilla Ingenuity-helikoptern, en systerfarkost till Perseverance.

Här finns en film med ljuden som nämns ovan .

Studien bekräftade för första gången att ljudets hastighet är långsammare på Mars och färdas med 240 meter per sekund, jämfört med jordens 340 meter per sekund.

Detta hade förväntats eftersom Mars atmosfär består av 95 procent koldioxid – jämfört med jordens 0,04 procent och har en cirka 100 gånger tunnare atmosfär vilket enligt studien får ljudet 20 decibel svagare . Men forskarna blev likväl förvånade när ljudet från lasern färdades 250 meter i sekunden – 10 meter snabbare än väntat.

"Jag fick lite panik", sa Maurice. "Jag intalade mig själv att en av de två mätningarna var fel eftersom det på jorden bara finns en ljudhastighet."

De  upptäckte att det finns två ljudhastigheter på Mars yta - en för högfrekventa ljud som laserns zap och en annan för lägre frekvenser som helikopterrotorns virvelljud. "Det finns få naturliga ljudkällor med undantag för vinden på Mars", säger forskarna i ett uttalande kopplat till studien.

Mikrofonerna plockade upp många ljud från  roverns metallhjul då den körde över stenar, enligt studien.

Maurice sa att han tyckte att den "vetenskapliga satsningen" att ta med mikrofoner till Mars blivit en framgång.

Thierry Fouchet vid Parisobservatoriet, som också var involverad i forskningen sa att detta att lyssna på turbulens, såsom vertikala vindar som kallat konvektionsvind kommer att "tillåta oss att förfina våra numeriska modeller för att förutsäga klimat och väder".

Framtida uppdrag till Venus eller Saturnus måne Titan kan nu också utrustas med mikrofoner.  Man undrar hur ljud låter där och om det även här finns mer än men ljudhastighet(min anm.)

Bild från vikipedia på Mars taget av Hubbleteleskopet.