Gasflödena från den närliggande kvasaren i Zwicky 1 kartlagd

I Zwicky 1 även känd som UGC 545 är en galax i stjärnbilden Fiskarna. Den finns 847 miljoner ljusår från jorden och innehåller den närmaste kvasaren  till oss.

En kvasar är en extremt ljusstark och avlägsen aktiv galaxkärna. Den överglänser sin värdgalax så mycket att galaxen vari den finns inte tidigare har kunnat observeras. Först med hjälp av fotografisk CCD-teknik och adaptiv optik av nya slag har många galaxer där en kvasar finns kunnat ses.

Astronomer, däribland Anna Juráňová SRON( Netherlands institute for space Research), har nu för första gången kartlagt gasflödena från denna kvasar som är en av de närmsta kvasarerna till oss. Gasmoln runt I Zwicky 1 blåses bort med hastigheter på tiotals till tusentals kilometer per sekund. 

De flesta kvasarer befinner sig i det avlägsna, tidiga universum. I Zwicky 1 finns relativt nära på mindre än en miljard ljusår från jorden. Detta ger astronomer ett användbart laboratorium för att studera de extrema förhållandena i en kvasar.

Forskarlaget lett av Anna Juráňová (SRON) och Elisa Costantini (SRON) har nu kartlagt dess gasflöden för första gången. Med hjälp av rymdteleskopet Hubble har de bestämt egenskaperna hos fyra joniserade gasmoln som blåses iväg med hastigheter på 60, 280, 1950 och 2900 kilometer per sekund.

"I Zwicky 1 har mycket speciella egenskaper", beskriver Juráňová. – Andra kvasarer har liknande gasflöden, men i den här ligger allt precis i rätt vinkel till oss för att vi ska se vad som sker. Vår betraktningsvinkel, bredden på linjerna i spektrumet och så vidare. Detta gör att vi kan undersöka de processer som pågår. Vi har fått en helhetsbild av den joniserade gasens rörelser i en kvasar.

Teamet upptäckte även att ett av gasmolnen fanns i skuggan av ett annat. Det beror på att kvasarens starka strålning pressar molnen utåt bort från det svarta hålet. Joner från grundämnen som kväve, syre och kol i gasmolnen absorberar kvasarens ultravioletta ljus och trycks därmed bort.  Zwicky 1 är den kvasar som bör ge konkreta bevis för denna mekanism.

Miljön runt I Zwicky 1 verkar vara mer dynamisk än vad astronomer ofta ser runt närliggande supermassiva svarta hål. Juráňová: "Våra data tyder på att mycket mer gas blåses bort från skivan runt det svarta hålet än det gör från de flesta andra svarta hål. Med den insikten har vi fått en bättre förståelse för hur dessa supermassiva svarta hål växer och interagerar med sin omgivning.

Bild vikipedia. Rymdteleskopet Hubbles bild av I Zwicky 1.

Solsystemet passage genom ett interstellärt moln för 2 miljoner år sedan förändrade allt.

 

För cirka två miljoner år sedan var jorden en plats där våra mänskliga förfäder levde sida vid sida med sabeltandade tigrar, mastodonter och enorma gnagare. Det var en kallare tid klimatmässigt än nu. Detta då Jorden hade fallit in i en djupfrysningsperiod, med flera istider som kom och gick något som upprepades i intervaller fram till för cirka 12 000 år sedan. Forskare har teorier om att istider uppstår av skilda anledningar, ex planeters förändrade  lutning och rotation, plattektonik, vulkanutbrott med medföljande förändrade koldioxidnivåer i atmosfären.

I en ny artikel publicerad i Nature Astronomy visar forskare under ledning från BU (Boston university) nya bevis för att solsystemet för cirka två miljoner år sedan stötte på ett interstellärt moln som var så kraftigt att det troligen störde solvinden. En händelse som visar att solvindens position i rymden kan forma jordens historia mer än vad man tidigare trott.

Hela vårt solsystem är insvept i en skyddande plasmasköld (heliosfären)som utgår från solen. Den består av ett konstant flöde av laddade partiklar (solvinden) och sträcker sig långt förbi Pluto och sveper in planeterna i vad NASA kallar en "gigantisk bubbla". Det skyddar oss från strålning som kan förändra DNA och anses vara en del av anledningen till att livet utvecklats på jorden som det gjorde.

– Den här artikeln är den första som kvantitativt visar att det fanns ett möte mellan solen och något utanför solsystemet som ska ha påverkat jordens klimat, beskriver rymdfysikern Merav Opher, expert på heliosfären och huvudförfattare till artikeln. Opher och hennes medarbetare såg i huvudsak bakåt i tiden och använde sofistikerade datormodeller för att visualisera var solen befann sig två miljoner år tillbaka i tiden – och med den heliosfären och resten av solsystemet. De kartlade också vägen för Local Ribbon of Cold Clouds-systemet, en rad stora, täta, mycket kalla moln som mestadels består av väteatomer. Deras datasimuleringar visade att ett av molnen nära slutet av denna tid med namnet Local Lynx of Cold Cloud kan ha kolliderat med heliosfären.

Om det har hänt, beskriver Opher att jorden då varit helt exponerad för det interstellära mediet, där gas och stoft blandas med de överblivna atomelementen från exploderade stjärnor, inklusive järn och plutonium. Normalt filtrerar heliosfären bort det mesta av dessa radioaktiva partiklar. Men utan skydd kan de lätt nå jorden.

Enligt artikeln stämmer detta överens med geologiska bevis som visar ökade isotoper av 60Fe (järn 60) och 244Pu (plutonium 244) i havet, snö och iskärnor i Antarktis – och även på månen – från denna tidsperiod. Tidpunkten stämmer också överens med temperaturrekord som indikerar en avkylningsperiod.

"Det är sällan som vårt kosmiska grannskap bortom solsystemet påverkar livet på jorden", beskriver Avi Loeb, chef för Harvard Universitys Institute for Theory and Computation och medförfattare till artikeln. – Det är spännande att upptäcka att jordens passage genom täta moln för några miljoner år sedan kan ha utsatt jorden för ett mycket stort flöde av kosmisk strålning och väteatomer.

- Våra resultat öppnar ett nytt fönster till förhållandet mellan livets utveckling på jorden och vårt kosmiska grannskap. Det är omöjligt att veta exakt vilken effekt det molnet hade på jorden – som ex om det kunde ha utlöst en istid. Men det finns ett par andra  moln i det interstellära mediet som solen sannolikt har stött på under de miljarder år som gått sedan solen kom till, beskriver Ofer. Jorden kommer förmodligen även att hamna i fler interstellära moln i framtiden.

Opher och hennes medarbetare arbetar nu vidare med att spåra var solen befann sig för sju miljoner år sedan och ännu längre tillbaka. Att fastställa solens position miljontals år tillbaka i tiden är möjligt med data som samlats in genom Europeiska rymdorganisationens Gaia-uppdrag, som byggt den största 3D-kartan över Vintergatan som gjorts och ger en aldrig tidigare skådad titt på stjärnornas utveckling över tid. 

"Det här molnet tillhör vårt förflutna och då vi for igenom något så massivt utsattes vi för det interstellära mediet", beskriver Ofer. Effekten av att korsa dess väg för Jorden med så mycket väte och radioaktivt material är oklar. Opher och hennes team vid BU:s NASA-finansierade SHIELD (Solar wind with Hydrogen Ion Exchange and Large-scale Dynamics) DRIVE Science Center undersöker nu genom skilda datasimuleringar vilken effekt denna strålning kan ha haft på jordens atmosfär och klimat.

Bild https://www.bu.edu  Under en kort tidsperiod för miljontals år sedan kan jorden ha varit utan solens skyddande plasmasköld, (heliosfär) som här avbildas som den mörkgrå bubblan över bakgrunden av den interstellära rymden. Enligt ny forskning kan detta ha utsatt jorden för höga strålningsnivåer av radioaktivitet och påverkat klimatet. Foto med tillstånd av Opher, et al., Nature Astronomy

Frost ses på toppen av Mars högsta vulkan

 

För första gången har frost av vatten upptäckts på en vulkan på Mars. Det var på Olympus Mons som är Mars största vulkan och det högsta kända berget i solsystemet. De vulkaner som ingår i systemet är alla de högsta bergen i solsystemet. Det internationella forskarlaget under ledning från  universitetet i Bern, använde högupplösta färgbilder från Berns Marskamera, CaSSIS, som finns ombord på European Space Agencys rymdfarkost ExoMars Trace Gas Orbiter. ”ExoMars" är ett program i den europeiska rymdorganisationen ESA: för första gången sedan 1970-talet bedrivs i programmet aktiv forskning efter liv på Mars.

Ombord på ExoMars Trace Gas Orbiter (TGO) finns Colour and Stereo Surface Imaging System (CaSSIS), ett kamerasystem som utvecklats och byggts av ett internationellt team under ledning av professor Nicolas Thomas vid fysikinstitutet vid universitetet i Bern. CaSSIS har observerat Mars sedan april 2018 och levererar högupplösta färgbilder av Mars yta.

Med hjälp av dessa högupplösta färgbilder har ett internationellt forskarlag under ledning av Dr. Adomas Valantinas upptäcktes vattenfrost på toppen av Olympus Mons.

Studien om upptäckten har nyligen publicerats i tidskriften Nature Geoscience. Valantinas var doktorand vid avdelningen för rymdforskning och planetvetenskap vid fysikinstitutet vid universitetet i Bern fram till oktober 2023 och är för närvarande gästforskare vid Brown University (USA) efter beviljandet av ett stipendium från Swiss National Science Foundation (SNSF) Postdoc.Mobility.

Bild vikipedia Olympus Mons fotograferat av sonden Viking 1 i juni 1978. Bilden är en mosaik skapad av svartvita fotografier i medelhög upplösning och färgfotografier i lägre upplösning.

Gåtan om Nova HM Sagittae vilken efter 40 år fortfarande är lika ljusstark

 

Astronomer som analyserat  ny data från NASA:sRymdteleskopet Hubble och äldre data från det numera nedlagda SOFIA (Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy) samt arkivdata från ett flertal andra teleskop för att åter analysera bilder från ett av de märkligaste dubbelstjärnsystemen i Vintergatan 40 år efter att det upptäcktes en ljusstark och nu långlivad nova därifrån. En nova är en stjärna som plötsligt ökar sin ljusstyrka enormt och sedan bleknar bort till sin tidigare obemärkthet vanligtvis inom en tid av några månader eller år.

Mellan april och september 1975 blev dubbelstjärnan HM Sagittae (HM Sge) som finns 3400 ljusår från oss 250 gånger ljusare. Ovanligt är att den inte bleknade bort snabbt som novor vanligtvis gör utan har behållit sin ljusstyrka i årtionden. På senare tid visar observationer att systemet blivit hetare men paradoxalt nog dock bleknat något i ljusstyrka.

HM Sge är en speciell typ av symbiotisk stjärna där en vit dvärgstjärna och en uppsvälld, stoftproducerande mycket stor stjärna befinner sig i en excentrisk bana runt varandra. Den  vita dvärgen (se länk där densiteten av vita dvärgar beskrivs) med sin enorma densitet  drar till sig gas  från den stora stjärnan. Gasen bildar en flammande het skiva runt den vita dvärgen, som oförutsägbart kan genomgå  spontana termonukleära explosioner när infallet av väte från stjärnan ökar tills det når en tipping point. Dessa fyrverkerieffekter mellan objekten fascinerar astronomer och ger insikter i fysiken och dynamiken bakom stjärnors utveckling i dubbelstjärnsystem av detta slag.

"1975 förändrades HM Sge från att vara en obestämbar stjärna till något som alla astronomer i fältet uppmärksammade som en nova och vid en viss tidpunkt avtog  aktiviteten", beskriver Ravi Sankrit vid Space Telescope Science Institute (STScI) i Baltimore. År 2021 använde Steven Goldman från STScI, Sankrit och medarbetare instrument på Hubble och SOFIA för att se vad som hade förändrats med HM Sge under de senaste 30 åren vid våglängder av ljus från infrarött till ultraviolett (UV).

2021 års ultravioletta data från Hubble visade en stark emissionslinje av högjoniserat magnesium som inte fanns i tidigare publicerat spektra från 1990. Dess närvaro visar att den uppskattade temperaturen av den vita dvärgen och ackretionsskivan ökat från mindre än 222000 grader celcius 1989 till mer än 250 000 grader celcius. Den högjoniserade magnesiumlinjen är en av många som ses i UV-spektrumet som analyserats och visar hur systemet förändrats under de senaste tre decennierna.

Med hjälp av data från NASA:s flygande teleskop SOFIA (fanns i ett flygplan) , som avställdes 2022, kunde teamet upptäcka vatten, gas och damm som flödade i och runt i systemet. Infraröda spektraldata visar att den stora stjärnan, som producerar stora mängder stoft, återgick till sitt normala beteende inom bara ett par år efter explosionen, men också att den försvagats under de senaste åren vilket är ytterligare en gåta som måste förklaras.

Med hjälp av SOFIA kunde astronomerna se vatten som rörde sig med en hastighet av cirka 18 kilometer per sekund, vilket de misstänker är hastigheten på den fräsande ackretionsskivan runt den vita dvärgen. Gasbron som förbinder jättestjärnan med den vita dvärgen sträcker sig för närvarande cirka 2 miljarder kilometer.

Teamet har också samarbetat med AAVSO (American Association of Variable Star Observers) för att samarbeta med amatörastronomer från hela världen vilka hjälper till att hålla koll på vad som sker på HM Sge. Deras a övervakning har avslöjat förändringar  sedan utbrottet för 40 år sedan.

– Symbiotiska stjärnor som HM Sge är sällsynta i vår galax och att bevittna en novaliknande explosion är ännu mer sällsynt. Denna unika händelse är en intressant källa för astrofysiker och  sträcker sig över årtionden, beskriver Steven Goldman från Science Institute (STScI) i Baltimore.

Bild https://hubblesite.org  illustratörs bild av novan i dubbelstjärnsystemet HM Sagittae.

Det finns gravitation utan massa - mörk materiateorin blir förfalskad

 

Mörk materia är en hypotetisk form av materia som implicerats av gravitationseffekter som inte kan förklaras av den allmänna relativitetsteorin. Den är fortfarande praktiskt taget lika mystisk och sökandet efter den fortsätter, Enligt teorin om denna  är den nödvändig för att förklara den så kallade "saknade massan" som är nödvändig för att ex galaxer ska klumpa ihop sig något som bevisningsvis görs.

Dr. Richard Lieu vid University of Alabama i Huntsville (UAH) har nyligen publicerat en artikel i Monthly Notices of the Royal Astronomical Society i vilket det första gången beskrivs hur gravitation kan existera utan en mystisk massa vilket ger en alternativ teori som potentiellt skulle minska behovet av mörk materiateorin  som förklaring till det vi ser.

"Min egen inspiration kom från min strävan efter en annan lösning på gravitationsfältekvationerna i den allmänna relativitetsteorin - vars förenklade version som är tillämplig på förhållandena i galaxer och galaxhopar, är känd som  Poisson-ekvationen vilken ger en ändlig gravitationskraft i frånvaron av någon detekterbar massa", beskriver Lieu en framstående professor i fysik och astronomi vid UAH. en del av University of Alabama System. 

Lieu hävdar att den "överdrivna" gravitation som krävs för att binda samman en galax eller stjärnhop istället kan bero på koncentriska uppsättningar av skalliknande topologiska defekter i strukturer som är vanliga i hela kosmos och som troligen skapades i det tidiga universum när en fasövergång inträffade. En kosmologisk fasövergång är en fysikalisk process där materiens övergripande tillstånd förändras över hela universum.

Lieu fortsätter -Det är för närvarande oklart vilken exakt form av fasövergång i universum som skulle kunna ge upphov till topologiska defekter av det här slaget. – Topologiska effekter är mycket kompakta områden i rymden med en mycket hög densitet av materia, vanligtvis i form av linjära strukturer som kallas kosmiska strängar, även om 2D-strukturer som sfäriska skal också är möjliga. Skalen som beskrivs i min uppsats beskrivs som ett tunt inre lager av positiv massa och ett tunt yttre lager av negativ massa.

Misstänker som alltid att strängteorin är den rätta för att förklara allt.

 Då gravitation i grunden innebär en förvrängning av själva rumtiden gör den det möjligt för alla objekt att interagera med varandra oavsett om de har massa eller inte. Masslösa fotoner har till exempel bekräftats uppleva gravitationseffekter från astronomiska objekt.

– Både ljusets avböjning och stjärnornas omloppshastigheter är det enda sättet att mäta gravitationsfältets styrka i en storskalig struktur vare sig det är en galax eller en galaxhop. Påståendet i min uppsats är att åtminstone de skal som det förutsätter är masslösa. Det finns då ingen anledning att vidmakthålla detta till synes ändlösa sökande efter mörk materia beskriver Lieu.

Frågor för framtida forskning kommer sannolikt att fokusera på hur en galax eller stjärnhop kan bildas genom att dessa skal är i linje, samt hur utvecklingen av strukturerna sker.

I den här uppsatsen försöker Lieu inte ta itu med problemet med strukturbildning. En omtvistad fråga är om skalen ursprungligen fanns i början av kosmos eller till och med som raka strängar och rörelsemängdsmomentet lindade upp dem. Det finns också en fråga om hur man kan bekräfta eller motbevisa de föreslagna skalen genom särskilda observationer. Tillgången till en andra lösning, även om den är mycket suggestiv, är naturligtvis inte i sig tillräcklig för att misskreditera hypotesen om mörk materia – det kan i bästa fall vara en intressant matematisk övning, beskriver Lieu. "Men det är det första beviset på att gravitation kan existera utan massa.".

Kanske ytterligare ett steg som visar att strängteorin är den rätta för att ge en förklaring till allt som existerar. 

Bild https://el.se/n%C3%A4tavgift 

Kol upptäckt i en av de första galaxerna.

 

Ett internationellt team av astronomer under ledning från University of Cambridge har med hjälp av James Webb Space Telescope (JWST) observerat en mycket ung galax i universums första tid och fann att den innehöll överraskande mängder av kol. Kol är ett viktigt grundämne för liv som vi känner det.

Inom astronomin klassas grundämnen som är tyngre än väte och helium som metaller. Det mycket tidiga universum bestod nästan helt av väte. De enklaste av grundämnena och små mängder av helium och litium.

Alla andra grundämnen som utgör universum av idag bildades inuti stjärnor (ex i supernovor). När stjärnor exploderar som supernovor uppkommer tyngre grundämnen som kastas ut i galaxerna och ur dess produceras nästa generation av stjärnor. Med varje ny generation av stjärnor och "stjärnstoft" bildas fler metaller och efter miljarder år utvecklas universum till en punkt där  steniga planeter som jorden och det liv som vi har på jorden kom till.

Möjligheten att spåra metallers ursprung och utveckling hjälper oss att förstå hur universum utvecklades ur nästan bara två grundämnen (väte och något helium och litium) till den otroliga komplexitet vi ser idag.

"De allra första stjärnorna är den heliga graalen till den kemiska evolutionen", beskriver studiens huvudförfattare Dr Francesco D'Eugenio, vid Kavliinstitutet för kosmologi i Cambridge. – Eftersom de bara bestod av urelementen (nämnda ovan) var  väldigt annorlunda mot dagens stjärnor. Genom att studera hur och när de första metallerna bildades inuti stjärnor kan vi sätta en tidsram för de tidigaste stegen på den väg som ledde till livets uppkomst.

Resultaten av studien och upptäckten har accepterats för publicering i tidskriften Astronomy & Astrophysics och baseras på data från JWST (James Webb teleskopet) Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES).

Forskningen stöddes delvis av European Research Council, Royal Society och Science and Technology Facilities Council (STFC), en del av UK Research and Innovation (UKRI).

Bild https://www.goodfon.com/

Neutronstjärnan som snurrar i så långsam takt att det är förunderligt.

 

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

Australiska forskare från University of Sydney och Australiens nationella vetenskapsbyrå, CSIRO, har upptäckt vad som sannolikt är en neutronstjärna som snurrar långsammare än någon annan som hittills upptäckts. Ingen annan radioemitterande neutronstjärna, av de mer än 3000 som hittills upptäckts, har setts rotera så långsamt som denna.

Huvudförfattaren till en artikel om fyndet Dr Manisha Caleb från University of Sydney Institute for Astronomy beskriver: "Det är mycket ovanligt att upptäcka en neutronstjärna som sänder ut radiopulsar så långsamt. Att signalen upprepas i en så lugn takt är extraordinärt.

 Denna ovanliga neutronstjärna sänder ut radioljus med en hastighet som är för långsam för att passa in i nuvarande beskrivningar av radioneutronstjärnors beteende. Detta ger nya insikter i de komplexa livscyklerna hos stjärnobjekt. Ursprunget till en så långperiodisk signal är fortfarande ett stort mysterium även om två typer av stjärnor är huvudmisstänkta – vita dvärgstjärnor och neutronstjärnor. 

– Det som är spännande är hur det här objektet uppvisar tre distinkta emissionstillstånd, vart och ett med egenskaper som är helt olikt de två andra. Radioteleskopet MeerKAT i Sydafrika spelade en avgörande roll för att skilja mellan dessa egenskaper. Om signalerna inte kom från samma punkt på himlen skulle vi inte ha trott att det var samma objekt som producerade dessa olikartade signaler, beskriver Caleb.

Även om en isolerad vit dvärg med ett utomordentligt starkt magnetfält skulle kunna producera den observerade signalen (teoretiskt)  är det förvånande att närliggande högmagnetiska isolerade vita dvärgar aldrig har upptäckts. Omvänt kan en neutronstjärna med extrema magnetfält på ett ganska elegant sätt förklara de observerade emissionerna.

Enligt astronomerna anses den troliga förklaringen till objektet vara en  neutronstjärna som snurrar långsamt. Men tillägger att de inte kan utesluta att objektet är en del av ett dubbelstjärnsystem bestående av en neutronstjärna eller en vit dvärg.

Mer forskning kommer att krävas för att bekräfta vad objektet är. Hur som helst kommer fortsatt undersökning att ge värdefulla insikter i fysiken hos dessa extrema objekt.

– Det kan till och med betyda att vi får ompröva vår sedan decennier förståelse av neutronstjärnor och vita dvärgar i hur de sänder ut radiovågor och hur deras populationer ser ut i vår galax Vintergatan, beskriver Caleb.

Resultaten av upptäckten publicerades nyligen i Nature Astronomy.

Bild https://www.sydney.edu.au/ Illustratörs avbildning av CSIRO:s radioteleskop ASKAP med två versioner av det mystiska himlaobjektet: neutronstjärna eller vit dvärg? Upphovsman: Carl Knox/OzGrav