Skillnad av uppbyggnad i stjärnor i ett dubbelstjärnsystem

 

En dubbelstjärna eller binärt stjärnsystem är ett stjärnsystem som består av två stjärnor i stället för en enda som i vårt eget solsystem. Dubbelstjärnorna kretsar kring samma tyngdpunkt.

85 % av stjärnorna därute ingår i dubbelstjärnsystem (eller tre-fyrstjärnsystem) enligt nuvarande uppskattningar. Stjärnpar utvecklas tillsammans ur samma molekylmoln av de material som finns i detta. Astronomer förväntar sig därför att systemen(stjärnorna) har nästan identiska sammansättningar och så även deras planetsystem. Men i många system är det inte så. Föreslagna förklaringar till dessa olikheter är händelser som inträffade efter att stjärnorna utvecklats. Men nu har ett team av astronomer för första gången bekräftat att de faktiskt kan härstamma från tiden innan stjärnorna ens började bildas.

Teamet leddes av Carlos Saffe vid Institute of Astronomical, Earth and Space Sciences (ICATE-CONICET) i Argentina där teleskopet Gemini South i Chile användes och ena halvan av International Gemini Observatory, delvis finansierat av U.S. National Science Foundation som drivsav NSF NOIRLab. Med den nya, exakta Gemini High Resolution Optical SpecTrograph (GHOST) studerade teamet olika våglängder av ljus, (spektra) som avgavs från ett par jättestjärnor (binära) vilket avslöjade signifikanta skillnader i deras kemiska sammansättning.

Tidigare studier har föreslagit tre möjliga förklaringar till kemiska skillnader mellan stjärnor i ett dubbelstjärnsystem. Två förklaringar involverar processer som skulle inträffat långt senare i stjärnornas utveckling: atomic diffusion eller sedimentering av kemiska grundämnen i gradientskikt (förändringar i skiktet) beroende på varje stjärnas temperatur och ytgravitation; eller uppslukandet av en liten, stenig planet, vilket skulle introducera kemiska variationer i en stjärnas sammansättning.

Den tredje möjliga förklaringen går tillbaka till själva stjärnbildningen vilket tyder på att skillnaderna härstammar från ursprungliga områden med olikhet i molekylmolnet vari de bildades. Enkelt uttryckt, om molekylmolnet har en ojämn fördelning av kemiska grundämnen, kommer stjärnor som bildas i det molnet att ha olika sammansättningar beroende på vilka grundämnen som fanns tillgängliga på den plats där var och en av stjärnorna bildades. Hittills har studier kommit fram till att alla tre förklaringarna är troliga.

Nuvarande studie som med hjälp av de precisionsmätningar från ex GHOST-instrumentet samlar nu Gemini South nu in vilket innebär observationer av stjärnor i slutet av sin existens för att avslöja den miljö de kom till i, beskriver Martin Still, NSF:s programchef för International Gemini Observatory.  Detta ger oss möjlighet att utforska hur de förhållanden under vilka stjärnor bildas kan påverka hela deras fortsatta existens under miljoner eller miljarder år, tillägger han.

Tre konsekvenser av denna studie är av särskild betydelse. För det första ger dessa resultat en förklaring till varför astronomer ser dubbelstjärnor med så olika planetsystem. "Olika planetsystem kan betyda mycket olika planeter – steniga, jordliknande, isjättar, gasjättar – som kretsar kring sina stjärnor på olika avstånd och där potentialen att stödja liv kan vara mycket olika", beskriver Saffe.

För det andra utgör dessa resultat en avgörande utmaning för konceptet kemiskt innehåll – att använda kemisk sammansättning för att identifiera stjärnor som kommit från samma miljö eller stjärnmiljö – genom att visa att stjärnor med olika kemisk sammansättning kan ha samma ursprung (men inte behöver ha det).

Slutligen kommer observerade skillnader som tidigare tillskrivits nedslag av planeter på en stjärnas yta att behöva granskas eftersom de nu kan ses som att skillnaden har funnits där från stjärnans bildande.

Då det gäller att stjärnor kan bildades i gasmoln men ändå vara olikt uppbyggda är det inte konstigt, se på nebulosor dessa är inte kemiskt välblandade (påstår jag).

Bild vikipedia. Animation av ett binärt stjärnsystem som visar överföring av massa mellan stjärnorna.

Mysteriet med sönderfallande planetbanor

 

I en ny studie som publicerades den 29 april 2024 i The Astrophysical Journal Letters och är ett resultat av ett internationellt samarbete mellan University of Leeds, Northwestern University, USA, och Durham University varifrån studien leddes. har visats en mekanism som kan lösa ett långvarigt mysterium om sönderfallande planetbanor runt stjärnor som vår sol. I studien föreslås att stjärnors magnetfält spelar en avgörande roll för gravitationstidvatteneffekt vilket är ansvarigt för omloppsförfallet hos "heta Jupiter"-(exoplaneter).

Heta Jupitrar är massiva, gasformiga planeter som liknar vår Jupiter men som kretsar mycket nära sina solar och vilka bara tar några dagar för att fullborda ett varv runt sin sol.

Denna närhet utsätter både planeten och stjärnan för kraftfulla gravitationsvågor som påverkar planetbanan och ger tidvattenvågor  av gravitation vilket gör att planeterna långsamt rör sig in mot sin sol under miljontals till miljarder år tills planeten slutligen faller in i sin sol.

Nuvarande tidvattenteorier kan dock  inte helt förklara observationen av omloppsbanans sönderfall i  för WASP-12b , en het Jupiterliknande planet vars sönderfallande bana kommer att skicka den in i sin sol om några miljoner år.

En av författarna till studien, professor Adrian Barker, professor i tillämpad matematik vid School of Mathematics i Leeds, beskriver: "Observationen av att denna "heta Jupiter" är på väg in i sin sol och uppslukas inom några miljoner år, är en av de mest fascinerande upptäckterna inom exoplanetforskningen.

Nils de Vries, doktorand vid Leeds School of Mathematics och studiens andra författare, beskriver: "Det som verkligen är intressant med den här mekanismen är att den börjar först efter att stjärnan har nått en viss ålder.

– För närvarande är WASP-12b den enda planet som vi med säkerhet vet är på väg in i sin sol ---- Vår studie ger ett nytt sätt att visa att magnetfält djupt inne i stjärnan och gravitationstidvatteneffekten verkar i exoplanetsystem vilket kan förklara WASP-12b:s sönderfallande omloppsbana beskriver Nils de Vries och tillägger i studien att:

Med denna nya insikt kan vi förutsäga när vissa planeter kommer att starta denna process och våra upptäckter kommer att hjälpa till att vägleda astronomer som vill bevittna sönderfall av en omloppsbana, beskriver han.

Som jag förstår måste det (min teori) vara en gasplanet (jupiterliknande) och denna ska då  ligga på ett visst avstånd från sin sol för att gravitationtidvatteneffekt ska kunna uppkomma och planeten i en framtid hamna i solen. Utöver det är det som jag förstår förändringar av stjärnans magnetfält  över tid som ger effekten troligen i form av förändrad banhastighet för planeten som till slut ger effekten att denna far in i sin sol.

Bild vikipedia Skalenlig avbildning av solsystemets planeters omloppsbanor (medurs med start ovan till vänster).

En studie av kollisioner mellan neutronstjärnor och svarta hål

 

Ett svart hål är enligt den allmänna relativitetsteorin en koncentration av massa med ett så starkt gravitationsfält att ingenting, inte ens ljus, kan övervinna massans gravitation.

När en stjärna i slutet av sitt liv stöter bort sina yttre lager inträffar en gravitationskollaps då stjärnans kvarvarande inre delar imploderar. Om stjärnan är så stor att den kvarvarande massan motsvarar 1,4–3 solmassor övergår den i en supernova. Återstoden blir en neutronstjärna som består av tätt packade neutroner, och övrigt material, utspridda rester från supernovan.

Forskare vid University of Minnesota Twin Cities College of Science and Engineering ledde nyligen en studie med ett internationellt team som resulterade möjligheten till att förbättra upptäckten avgravitationsvågor.

Forskningen syftade till att skicka varningar till astronomer och astrofysiker inom 30 sekunder efter en upptäckt av en sådan vilket kan bidra till att förbättra förståelsen av neutronstjärnor och svarta hål och hur tunga grundämnen, inklusive guld och uran, bildas ( i tid och rum). Forskningen är en del av LIGO-Virgo-KAGRA (LVK) Collaboration, ett nätverk av gravitationsvågsinterferometrar över hela världen.

 Detta är den fjärde observationsomgången med Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) och den kommer att vara igång till och med februari 2025. Under de tre senaste observationsperioderna har forskare förbättrat detektionen från signaler av detta slag. Efter att denna fjärde observationskörning är klar kommer forskarna att fortsätta att se på insamlad data och göra ytterligare förbättringar av programvaran med målet att än snabbare skicka ut information då händelser av ovan slag sker .

Resultatet från ovan studie publicerades nyligen i Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America (PNAS), en referentgranskad, open access, vetenskaplig tidskrift. I den multiinstitutionella artikeln ingick förutom Toivonen även Michael Coughlin, biträdande professor vid School of Physics and Astronomy vid University of Minnesota.

LIGO finansieras av National Science Foundation och drivs av Caltech och MIT. Mer än 1 200 forskare och cirka 100 institutioner från hela världen deltar i arbetet genom LIGO Scientific Collaboration.

Bild vikipedia modell av en neutronstjärna.

ASA:s Deep Space Optical Communications-experiment och sonden Psyche

 

Medarbetade i NASA:s Deep Space Optical Communications-experimentet samverkade första gången nyligen med rymdfarkosten Psyches  kommunikationssystem  och lyckades överföra teknisk data till jorden.

NASA:s rymdfarkost Psyche sändes upp 13 oktober 2023 med syftet att undersöka den metallrika asteroiden Psyche som finns i asteroidbältet. Byråns demonstration av Deep Space Optical Communications-tekniken blev lyckad. Även om  farkosten inte förlitar sig enbart på detta slag av kommunikation som innebär optisk kommunikation för att skicka data har den nya tekniken nu visat att den klarar uppgiften. Efter att ha samverkat med Psyches radiofrekvenssändare visade laserkommunikationsdemonstrationen lyckat resultat då en kopia av teknisk data från mer än 226 miljoner kilometer bort från Jorden vilket är 11/2 gånger avståndet mellan jorden och solen blev en succé.

För mer och utförlig information om detta tekniska instrument för framtida datakommunikation se denna länk från NASA. 

I länken ovan ges en inblick i hur rymdfarkoster skulle kunna använda optiskkommunikation i framtiden, vilket möjliggör kommunikation med högre datahastighet av komplex vetenskaplig information samt högupplösta bilder och video till stöd för mänsklighetens nästa stora projekt att sända människor till Mars.

Bild vikipedia (engelska). Illustration av asteroiden Psyche gjord av NASA.

Galaxer utvecklades snabbare än man tidigare ansett.

 

Under ledning av Forskare vid Durham University för Extragalactic Astronomy har ett internationellt forskarlag hittat bevis på att stjärnor i stavformation  bildades i galaxer när universum endast var några miljarder år gammalt. Vi lever själva i en en sådan stavformation i vår Vintergatan.

Stavar är långsträckta remsor av stjärnor som finns i skiv- eller spiralgalaxer som vår Vintergata.

När stjärnstaplar utvecklas reglerar de stjärnbildningen i en galax och trycker in gas i galaxens centrala region. Deras närvaro visar forskarna att galaxerna har gått in i en stadgad, mogen lugnare fas.

Forskargruppen använde i studien James Webb Space Telescope (JWST) för sin upptäckt.

Tidigare studier som gjorts med det mindre kraftfulla rymdteleskopet Hubble har kunnat upptäcka stavbildande galaxer i en ålder av åtta - nio miljarder år (efter BigBang) medan Webbteleskopet kan se betydligt längre ut (och bak i tiden mer än 10 miljarder ljusår  bort till tiden då universum var endast några miljarder år gammalt. Universums ålder beräknas till ca 14 miljarder år.)  i rymden och därmed äldre galaxer. 

Av 357 observerade skivgalaxer såg forskarna att 20 procent av dessa hade stavformationer bestående av stjärnor – tre till fyra gånger fler hittades än vad Hubble observerat. Forskarna beskriver att det faktum att galaxer i det unga universum mognade mycket snabbare (blev till större galaxer) än man trott överraskar.

I det skedet skulle man kunna förvänta sig att universum skulle vara mycket turbulent med många kollisioner mellan galaxer och mycket gas som ännu inte omvandlats till stjärnor, men den senaste forskning tyder på att så inte var fallet.

Detta innebär att forskare kan behöva ompröva sina teorier om galaxernas utveckling i de tidiga stadierna av universums bildande.

Bild https://www.rawpixel.com/ Utsikt över Vintergatan över Cathedral Rock, sett från Cathedral Rock Trailhead på Back O' Beyond Road, Coconino National Park, Sedona, Arizona, 30 april 2017.

En molekyl som inte tidigare hittats i rymden

 

Ny forskning av MIT-professorn Brett McGuires grupp har avslöjat förekomsten av en ej tidigare känd molekyl i rymden.

Zachary T.P. Fried, doktorand i McGuire-gruppen huvudförfattare till en ny publikation (se nedan) arbetade med att lägga pussel bestående av bitar som samlats in från  världen, som bortom MIT (Massachusetts Institute of Technology, i USA) till Frankrike, Florida, Virginia och Köpenhamn, för att uppnå denna nya upptäckt.

– Vår grupp försöker förstå vilka molekyler som finns i områden i rymden där stjärnor och solsystem så småningom kommer att ta form. ---Vi gör detta genom att titta på molekylernas rotationsspektra, de unika ljusmönster som avges när de tumlar runt i rymden beskriver Fried.

För att upptäcka nya molekyler i rymden måste man först ha en idé om vilken molekyl man ska leta efter och sedan spela in dennas spektrum i labbet här på jorden och därefter leta efter detta spektrum i rymden med hjälp av teleskop. För att göra detta har McGuire-gruppen nyligen börjat använda maskininlärning för att få förslag på bra målmolekyler att söka efter.

År 2023 föreslog en av dessa maskininlärningsmodeller att forskarna borde rikta in sig på en molekyl som kallas 2-metoxietanol. 

För att kunna detektera denna molekyl med hjälp av observationer med radioteleskop behövde gruppen först mäta och analysera dess rotationsspektrum på jorden. Forskarna kombinerade experiment från University of Lille i Frankrike, New College of Florida (Sarasota, Florida) och McGuire-laboratoriet vid MIT för att söka detta spektrum över ett bredbandsområde av frekvenser som sträcker sig från mikrovågor till submillimetervågfrekvenser  (cirka 8 till 500 gigahertz).

De data som samlades in i dessa mätningar gjorde det möjligt att söka efter molekylen med hjälp av ALMA-observationer (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array i Chile) mot två separata stjärnbildningsområden: NGC 6334I och IRAS 16293-2422B. Medlemmar i McGuire-gruppen analyserade dessa teleskopobservationer tillsammans med forskare vid National Radio Astronomy Observatory (Charlottesville, Virginia) och Köpenhamns universitet, Danmark.

"I slutändan observerade vi 25 rotationslinjer av 2-metoxietanol som stämde överens med den molekylära signalen som observerades från NGC 6334I (ett område i Cat’s Paw Nebula) matchade här vilket resulterade i en säker detektion av 2-metoxietanol från denna källa", beskriver Fried. Än mer om detta projekts resultat kan man läsa om här från Massachusetts Institute of Technology.

Forskarlagets artikel heter "Rotational Spectrum and First Interstellar Detection of 2-Methoxyethanol Using ALMA Observations of NGC 6334I" publiceras den 12 april i tidskriften The Astrophysical Journal Letters.

Bild vikipedia av uppbyggnaden av 2-Metoxietanol.

Galaktiska föroreningar från en explosion

 

En grupp av internationella forskare har studerat galaxen NGC 4383 (som finns i riktning mot stjärnbilden Jungfrun 74 miljoner ljusår bort) i den närliggande Virgohopen och avslöjat ett gasutflöde som är så stort att det skulle ta 20 000 år för ljuset att färdas från den ena sidan till den andra.

Detta gasutflöde är resultatet av extremt kraftiga stjärnexplosioner (supernovor) i galaxens centrala delar som kastat ut enorma mängder väte och tyngre grundämnen. Massan av utslungad gas motsvarar över 50 miljoner solar beräknat på  vår sols massa. Studiens huvudförfattare Dr Adam Watts, från University of Western Australia-noden vid International Centre for Radio Astronomy Research (ICRAR), beskriver att mycket lite är känt om utflödenas fysik och egenskaper eftersom utflöden var mycket svåra att upptäcka och därmed är svåra att analysera.

– Den utkastade gasen är ganska rik på tunga grundämnen vilket ger oss en unik bild av den komplexa processen av en blandning av väte och metaller i den utströmmande gasen. I det här fallet kan vi hittills detektera syre, kväve, svavel mfl kemiska grundämnen.

Gasutflöden är avgörande för att reglera hur snabbt och hur länge det i galaxer kan bildas stjärnor. Gasen som kastas ur dessa explosioner (supernovor) förorenar utrymmet mellan stjärnorna i en galax och även mellan galaxer och kan sväva i det intergalaktiska mediet för evigt. ICRAR-forskarna (International Centre for Radio Astronomy Research) professorerna Barbara Catinella och Luca Cortese, medförfattare till studien och en av ledarna för MAUVE-instrumenet, beskriver: "Vi designade MAUVE för att undersöka hur fysiska processer som gasutflöden kan stoppa stjärnbildningen i galaxer."

 ICRAR är ett samarbete mellan Curtin University och University of Western Australia, med finansieringsstöd från delstatsregeringen i Western Australia. Centrets huvudkontor lfinns vid UWA och har forskningsnoder vid både UWA och Curtin University.

Upptäckten av gasflödet ovan publiceras i dagarna i tidskriften Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Bild https://www.icrar.org/outflows/ Gas (i rött, upptill och nedtill) kastas ut från den närbelägna galaxen NGC 4383. Upphovsman: Watts et al, 2024