Gravitationen kan ha räddat universum från kollaps efter Big Bang

Inget säger att Big Bang ensamt har resulterat i ett stabilt universum. Tvärtom.


Professor Arttu Rajantie från Institutionen för fysik vid Imperial College i London påstår att ”Standardmodellen för partikelfysik som forskarna använder för att förklara elementarpartiklar och deras växelverkan med varandra hittills inte gett svar på varför universum inte kollapsade direkt efter Big Bang”.


Studier av Higgspartikeln vilken upptäcktes vid CERN under 2012 är en partikel vilken ger massa till alla partiklar men Higgspartiklar borde under den accelererande expansionen efter BigBang i det mycket tidiga universum (då inflation började) enligt nya rön lett till instabilitet och kollaps av skapandet av grundämnen.


Forskare har försökt att ta reda på varför detta inte skedde. Teorier finns att det måste finnas någon ännu okänd fysik som hjälper till att förklara ursprunget till universum.

Fysiker från Imperial College London, och universiteten i Köpenhamn och Helsingfors tror däremot att det finns en enklare förklaring.


I en ny studie publicerad i Physical Review Letters beskrivs hur rumtidens krökning och gravitationseffektens energi gav stabilitet vid universums skapelse. Det innebar att samspelet mellan Higgspartiklar och gravitationen gav upphov till stabilitet av universums partiklar, expansionen och bildning av grundämnen.


 Det visar även att denna  interaktion var tillräckligt för att stabilisera universum och därmed att ett misslyckat universumbildande efter Big Bang  förhindrades.


Någon ny fysik anses därmed inte behövas som förklaring. Det är gravitation som är förklaringen. 

Jag funderar på om gravitationen är förklaringen till betydligt mer än vi ännu förstår. Kan gravitation även vara förklaringen till att Big Bang skedde?

Det mystiska ofantliga Hyperion däruppe kan ge tanken om att det kan finnas mycket gamla civilisationer i universum.

Ett internationellt forskarlag under ledning av astronomen Olga Cucciati vid Instituto Nazionale di Astrofisica (INAF) i Bologna har med hjälp av instrumentet VIMOS på ESO:s Very Large Telescope upptäckt en kolossal struktur av galaxer i det unga universum. 


Det unga universum innebär att vi ser bakåt i tiden när vi ser ljusår bort. Denna ofantliga struktur fanns redan 2,2 miljarder år efter Big Bang. Det innebär att den fanns redan 2,2 miljarder år efter universums tillblivelse. En stor ansamling galaxer var och en innehållande kanske miljarder stjärnor där kanske varje stjärna har ett eget solsystem och innehållande planeter.


Strukturen har getts namnet Hyperion. Ingen så stor samling av galaxer har tidigare upptäckts från universums första tid.


 Den enorma massan i denna struktur har beräknats till en miljon miljarder gånger solens massa. Att hitta en sådan massiv struktur i det unga universum har överraskat astronomerna.  Hyperion finns i riktning mot stjärnbilden Sextanten.


Ser man det som att galaxer redan fanns och det i stora hopar redan efter några miljarder år efter Big Bang skulle det innebära att det är möjligt att solsystem bildats redan då.


 Det skulle i sin tur innebära att det om det finns liv däruppe kan ha bildats på planeter mycket tidigt. Detta gör att det teoretiskt skulle kunna finnas mycket gamla civilisationer med mycket tekniskt avancerad utrustning däruppe utvecklad under miljarder år. Om så är möjligt kan vi säkert inte ens föreställa oss vad dessa kan.


Bilden är en detaljbild av VIMOS nämnd ovan vilken använts i projektet.

Det svarta hålet i galaxen NGC4151 centrum har vägts. Ett viktigt steg i förståelsen av svarta håls utvidgning mm.

Galaxer har oftast ett centralt, supermassivt svart hål och i många fall mindre svarta hål i närområdet. Varför är en gåta än så länge.


Men både galaxer och de svarta hålen i centrum växer i omfång av okänd anledning. Kanske kan det inte kan existera en galax utan ett svart hål och tvärtom. De galaxer där man inte funnit ett svart hål i dess centrum kanske ändå har ett men är där dolt av något ex damm eller gasmoln.


En metod har nu utarbetats för att mäta tyngden av ett svart hål. Detta har utarbetats genom att matematiskt beräkna  galaxen NGC 4151:s svarta hål  matematiskt.


NGC 4151 är en galax i stjärnbilden Jakthundarna, 43 miljoner ljusår bort. Denna galax har en mycket aktiv kärna och tillhör en grupp galaxer katalogiserade som Seyfertgalaxer. Galaxer vilka kännetecknas av att ha extremt ljusa kärnor och spektra med mycket tydliga linjer av väte, helium, kväve och syre och ett supermassivt svart hål.


Genom att mäta rörelserna hos stjärnor grupperade runt detta svarta hål och jämföra rörelserna med datormodeller kunde astronomer bestämma det svarta hålets massa.


Resultatet blev att NGC 4151 har ett för seyfertgalaxer  genomsnittlig spiralformat massivt svart hål som väger ca 40 miljoner gånger så mycket som vår sol. För hjälp till mätningen användes NASAS James Webb Space Telescope.


Vissa centrala frågor inom astrofysiken är ex hur galaxers  svarta hål i centrum växer i omfång över tid. 

Projektet ovan är ett steg för att svara på denna fråga säger Misty Bentz från Georgia State University, Atlanta, den ansvarige ledaren för projektet.
  

Det finns flera tekniker för vägning av supermassiva svarta hål.


En teknik bygger är att mäta rörelserna hos stjärnor i galaxens kärna. Ju tyngre det svarta hålet är desto snabbare kommer närliggande stjärnor att röra sig på grund av  hålets gravitationskraft.


För att  använda denna teknik använder teamet Webbs Near-Infrared Spectrograph (NIRSpec). Ett instrument vilket kan ses på bilden ovan och kan läsas mer om genom medföljande länk här.


Bilden är på NIRSpec.

Den för Jordens framtid riskabla Asteroid 2018 EB har en måne

Asteroid 2018 EB är en av de asteroider som finns i vårt solsystem. Just denna är en av dessa vilka har en omloppsbana runt solen som är mycket lik jordens omloppsbana med undantag av en något annorlunda lutning.


Asteroid 2018 EB klassificeras som ett potentiellt farligt objekt. Det innebär att den kommer nära jorden under delar av sin omloppsbana och är tillräckligt stor för att ge regionala skador om den träffar Jorden. Men dess bana är riskfri under de kommande 171 åren. 

Vad som händer efter denna tid får framtida forskare räkna ut. Om faran för krock ökar då.


Två gånger per år kommer den i sin bana i närheten av oss. Det sker i april och oktober.



I april 2018 studerade astronomer asteroiden med hjälp av NASAS NEOWISE  teleskopet. En storlek av ca 155-244 meter i diameter sågs asteroiden ha.


I oktober 2018 fick man en bild igen men nu såg man även att asteroiden har en följeslagare. En måne.


Det var forskare vid Arecibo-observatoriet i Puerto Rico och Goldstoneradarn i Kalifornien som gjorde de senaste radarobservationerna. Härifrån upptäcktes månen vilken kretsar kring  asteroiden.


Ovanligt med månar runt asteroider är det inte.  Astronomer har identifierat mer än 300 asteroider med månar. Vissa har två månar andra tre.


Jag ställer mig frågan om nu denna asteroid vilken är en riskfaktor i framtiden för en krasch på Jorden – kraschar då dess måne också på Jorden och hur blir en scen där en asteroid med måne kraschar in?


Bild, någon bild där man ser ovanstående asteroid bra finns inte. Istället visar jag här en bild på ett urval av storleksmässigt olika asteroider

Venus ett framtida rymdäventyr. En ogästvänlig yta väntar men i dess övre atmosfär är det tvärtom.

Venus är inte en drömdestination för blivande rymdturister. Istället för att vara ett paradis är planeten en helvetisk värld med temperatur på ca 460 C vid ytan. Atmosfären är giftig och lufttrycket på ytan högt.


Trots detta arbetar NASA för närvarande på en bemannad färd till Venus. Det blir en resa utan landning på ytan då dennas temperatur gör detta omöjligt. Ytan är varmare än smältpunkten för ex bly och vismut. Metaller vilka i denna heta miljö kan falla ner som snöflingor på de högsta bergstopparna på Venus.


Ytan består av karga klippor och vidsträckta slätter. Men en bemannad farkost ska inte landa. Tanken är istället att använda Venus täta övre atmosfär som bas för utforskning av Venus.


En atmosfär som är den mest jordliknande platsen i solsystemet. Mellan höjder på 50km och 60km kan tryck och temperatur jämföras med regioner i jordens lägre atmosfär. 

Det atmosfäriska trycket i Venus atmosfär på 55 km höjd är ungefär hälften av trycket på Jordens havsnivå. Människan skulle utan problem kunna existera här utan tryckutjämnande dräkt. Trycket motsvarar här detsamma som på Kilimanjaros topp (vilkens höjd är ca 5000 meter över havsnivån) och temperaturen ligger mellan 20° C och 30° C. 


Atmosfären vid denna höjd är tät nog för att skydda astronauter från joniserande strålning från rymden. Venus atmosfär består av 97 % koldioxid, 3% kväve och resten spårämnen. Inget syre finns så syrgasmask behövs för besök utanför en rymdkapsel.

Venus reflekterar ca 75% av det ljus som faller in från solen. De starkt reflekterande molnlagren finns mellan 45km och 65km höjd.

 De finns i ett töcken av svavelsyra under denna nivå. Nivån mellan 45 -30 km över Venus yta bildas svavelsyradroppar i atmosfären . Därför behöver farkoster i denna atmosfär korrosionsskydd.


 Den övre atmosfären är dock en annan historia. Vissa typer av extremophile organismer som finns på jorden kan klara förhållandena i atmosfären på denna höjd på Venus. Arter såsom Acidianus infernus  kan leva här(detta är bakterier).
  

 Luftburna mikrober har hittats i jordens moln. Men det bevisar inte mer än att liv kan vara möjligt i den högre atmosfären på Venus. De nuvarande klimatförhållandena och sammansättning av atmosfären på Venus är resultatet av en skenande växthuseffekt (en extrem växthuseffekt som inte kan vändas enligt den kunskap vi har i dag) vilken en gång omvandlat Venus från en troligen gästfri jordliknande tvillingplanet till Jorden till en ogästvänlig plats i dess tidigaste historia. 


Troligen kan vi inte vänta lika dramatiska växthuseffekter på Jorden även om klimatförändringar är på väg. Venus skulle vara en mycket intressant plats att kolonisera om vi kunde vända växthuseffekten där. Till dess vi eventuellt kan detta (om ens någonsin) får vi besöka dess övre atmosfär vilken är den mest gästvänliga platsen på Venus och även i hela vårt solsystem utanför Jorden som vi vet idag.


Bild på Venus.

Gravitationsvågor kan användas till framtidens kommunikation.

RUDN matematiker (RUDN är ett universitet i Ryssland) har upptäckt möjligheten att överföra information rumsligt med hjälp av nonmetricity vågor  utan snedvridning. Detta resultat konstaterades efter att  matematikerna analyserade egenskaperna matematiskt av gravitationsvågor.


De för inte så länge sedan upptäckta gravitationsvågorna (vilket  gav nobelpriset i fysik 2017) är vågor av krökning av rumtiden vilket enligt Einsteins allmänna relativitetsteori bestäms helt av rumtiden själv. 


För att beskriva gravitationsvågors möjlighet till användning använde RUDN forskarna matematisk abstraktion - ett affine utrymme, dvs ett vanligt vektorrum men utan en beskärning av koordinater. Dess slutsats blev att det  finns funktioner som förblir oföränderliga i distribution av en våg i en sådan matematisk representation av gravitationsvågor. 


Det är då möjligt att ställa in en godtycklig funktion så att kodade uppgifter framförs på ungefär samma vis som vid överföring av elektromagnetiska vågor likt radiosignaler. 

Det innebär att om du hittar ett sätt att ställa in dessa vågor kommer de att kunna sändas till någon punkt i universum eller  här på Jorden  utan att signalen förändras på vägen.


 Gravitationsvågor kan då användas till dataöverföring ”Vi upptäckte att vågor av denna typ (nonmetricity vågor) ska kunna överföra data genom gravitationsvågornas krökning av rumtiden  eftersom de innehåller godtyckliga funktioner som fördröjd tid vilket kan kodas till vågor (i en perfekt analogi till elektromagnetiska vågor).


Vad man här ska ta till sig är att forskare arbetar med att en gång i framtiden kunna använda gravitationsvågor för dataöverföring. I övrigt behöver man inte försöka förstå alla fackuttryck i detta sökande.


Bild från Wikipedia.  Tvådimensionell framställning av gravitationsvågor som alstras av två neutronstjärnor som kretsar runt varandra.

Här dansar två neutronstjärnor vars slut kommer att bli en mätbar krusning i rumtiden.

I en galax 920 miljoner ljusår från oss har astronomer upptäckt hur en stjärna exploderade som en supernova (för förståelse av vad en supernova är följ länken). Den kollapsade till en extremt kompakt stjärna som kallas för neutronstjärna.  En händelse som denna borde resultera i en smäll så kraftig att hela universum skulle skaka. OBS det innebär inte att vi människor skulle känna det utan enbart en mätbar effekt skulle uppstå och synas. 


Kollapsen resulterade till en extremt kompakt stjärna en så kallad neutronstjärna.


Men det var någonting som inte stämde i beräkningen och väntan blev förgäves. Explosionen blev inte så intensiv som supernovor brukar vara. En knappt mätbar effekt blev resultatet och den starka ljuseffekt som väntats falnande snart.


– Det är ett bevis för att stjärnan hade blivit av med stor del av sitt gasfyllda hölje före explosionen, säger Jesper Sollerman astronom vid Stockholms universitet. Han har varit med och studerat den här märkliga supernovaexplosionen.


Astronomer drar nu slutsatsen att stjärnan en längre tid har varit fångad i en nära dans med en neutronstjärna (för förståelse av vad en neutronstjärna är följ länken) som under lång tid har ryckt bort stora delar av stjärnans enorma gashölje. Av den forna lysande stjärnan återstod endast den inre kärnan vid explosionen. Därför blev den supernovaexplosion som inträffade inte lika ljusstark som supernovor brukar bli. 


Det unika nu är att astronomer nu istället fått se födelsen av ett dubbelstjärnsystem bestående av två neutronstjärnor. Den stjärna som exploderade blev en kompakt neutronstjärna och dess följeslagare som dragit bort dess gashölje är redan en neutronstjärna.  Dessa två neutronstjärnors framtid innebär däremot en kollision mellan dem.


En kollision då de här neutronstjärnorna till slut smälter samman med resultatet att det blir ett skalv så stort att det skapar krusningar i själva rumtiden. Dessa krusningar kan numera astronomer fånga upp i form av gravitationsvågor något som bara för några år sedan var omöjligt.


Rumtid  kan förklaras som en matematisk modell vilken kombinerar rummet (bredd, höjd och djup) och tid till ett enda sammanvävt kontinuum. I sin enklaste form utgår rumtiden från ett euklidiskt rum där det finns tre rumsdimensioner och till detta läggs tiden till som en fjärde dimension. Tillsammans bildar detta en mångfald som är känd som Minkowskirummet. En punkt i denna fyrdimensionella rumtid kallas för en händelse.  (för än mer förståelse av vad rumtidbegreppet innebär följ länken).


Bilden visar resterna efter en annan supernova än ovan. Keplers supernova.