Så snabbt roterar Uranus

 

Bild wikipedia Uranus, bild tagen av Voyager 2.

Att bestämma en planets inre rotationshastighet är utmanande särskilt för en värld som Uranus, där direkta mätningar inte är möjliga. Ett team lett av Laurent Lamy (från LIRA, Observatoire de Paris-PSL och LAM, Aix-Marseille Universitet i Frankrike) utvecklade en innovativ metod för att spåra rotationshastigheten hos Uranus norrsken: spektakulära ljusuppvisningar som genereras i den övre atmosfären av inflödet av energirika partiklar nära planetens magnetiska poler. Tekniken avslöjade att Uranus fullbordar en full rotation på 17 timmar, 14 minuter och 52 sekunder.  28 sekunder längre än den uppskattning som NASA:s Voyager 2 uppskattade under sin förbiflygning 1986.

"Vår mätning ger inte bara en viktig referens till planetforskare utan löser också ett långvarigt problem: tidigare koordinatsystem baserade på föråldrade rotationsperioder blev snabbt felaktiga, vilket gjorde det omöjligt att spåra Uranus magnetiska poler över tid", förklarar Lamy.

Med det här nya longitudsystemet kan vi nu jämföra norrskensobservationer som sträcker sig över nästan 40 år och planera för det kommande Uranus-uppdraget. Detta genombrott var möjligt tack vare Hubbles långvariga övervakning av Uranus. Under mer än ett decennium har Hubble regelbundet observerat dess ultravioletta norrsken vilket nu gör det möjligt för forskare att producera magnetfältsmodeller som framgångsrikt matchar de magnetiska polernas förändrade position över tid.

Om vi finner att perfekta exoplaneter för liv är helt utan liv är det viktigt

 

Bild https://www.phys.ethz.ch  Illustratörs intryck av Kepler-186f, den först validerade planeten av jordens storlek som kretsar kring en avlägsen stjärna i den livsmöjliga zonen, nämligen det avstånd från en stjärna där flytande vatten kan finnas på planetens yta. Upptäckten av exoplaneten Kepler-186f bekräftade att det finns planeter av jordens storlek i de så kallade guldzonerna runt andra stjärnor. Kepler-186f finns i solsystemet Kepler-186, cirka 500 ljusår från jorden i stjärnbilden Cygnus. (Bild: NASA/Ames/SETI Institute/JPL-Caltech)

Vad händer om sökande efter liv på andra planeter inte ger några träffar? Ett forskarlag under ledning av Dr Daniel Angerhausen, fysiker vid professor Sascha Quanz's Exoplanets and Habitability Group vid ETH Zürich och knuten till SETI-institutet, tog sig an denna fråga genom att överväga vad man kan lära sig om liv i universum om framtida kartläggningar inte upptäcker tecken på liv på andra planeter.

Studien, som publicerats i The Astronomical Journal och genomförts inom ramen av the Swiss National Centre of Competence in Research external pagePlanetS https://nccr-planets.ch/ bygger på en Bayesiansk statistisk analys för att fastställa det minsta antalet exoplaneter som bör observeras för att få meningsfulla svar om frekvensen av potentiellt bebodda världar (se länk i slutet av detta inlägg).

Studiens slutsats är att om forskare skulle undersöka 40 till 80 exoplaneter och hitta ett "perfekt" resultat för liv utan detektion av liv skulle de med säkerhet kunna dra slutsatsen att färre än 20 till 10 procent av liknande planeter hyser liv (om ens någon alls).

I Vintergatan skulle dessa 10 % motsvara cirka 10 miljarder potentiellt bebodda planeter. Den här typen av upptäckter skulle göra det möjligt för forskare att sätta en meningsfull övre gräns för förekomsten av liv i universum, en uppskattning som hittills varit utom räckhåll. Studien kan läsas här 

Slutscenen för två vita dvärgstjärnor

 

Bild https://warwick.ac.uk

En vit dvärg är en stjärna som varit normalstor (likt vår sol) men kollapsat till en dvärgstjärna med mycket liten storlek efter att den gjort slut på sitt kärnbränsle. En typisk vit dvärg har en radie som är 1 procent av solens, men den har grovt räknat samma massa. Detta motsvarar en täthet på cirka 1 ton per kubikcentimeter. Detta blir slutet även för vår sol.

Astronomer vid University of Warwick har upptäckt ett mycket sällsynt, kompakt dubbelstjärnsystem med hög massa 150 ljusår bort bestående av två vita dvärgstjärnor. De två stjärnorna är på kollisionskurs och kommer att explodera som en supernova av typ 1a och blir då 10 gånger ljusare än månen på natthimlen. 

Typ 1a-supernovor är en speciell klass av kosmiska explosioner, som är kända för att användas som "standardljuskällor" för att mäta avstånd mellan jorden och den galax där de finns ( i detta fall i vintergatan). De uppstår när en vit dvärgstjärna (den täta resten av en stjärna) samlar på sig för mycket massa och inte kan stå emot sin egen gravitation och exploderar.

Det har länge förutspåtts att två vita dvärgar i omloppsbana är orsaken till de flesta supernovaexplosioner av typ 1a. När den tyngre vita dvärgen befinner sig i en nära omloppsbana samlar den gradvis på sig material från sin partner, vilket leder till att stjärnan (eller båda stjärnorna) exploderar.

Upptäckten, som publicerades nyligen i Nature Astronomy innebar inte bara att systemet för första gången sågs utan har också att man förstod att det var ett kompakt vitt dvärgstjärnpar.

James Munday, doktorand vid Warwick och ledare för undersökningen, beskriver: "I åratal har man väntat på en lokal och massiv dubbel dubbelstjärna av detta slag, så när jag först upptäckte detta system med en mycket hög total massa blev jag omedelbart entusiastisk.

– Med ett internationellt team av astronomer, varav fyra vid University of Warwick, jagade vi omedelbart det här systemet med några av de största optiska teleskopen i världen för att avgöra exakt hur kompakt systemet är.

– När jag upptäckte att de två stjärnorna är separerade med bara en s/60-del av avståndet mellan jorden och solen, insåg jag snabbt att vi hade upptäckt den första dubbla vita dvärgdubbelstjärnan som utan tvekan kommer att leda till en typ 1a-supernova i framtiden.

" Just nu snurrar de vita dvärgarna i en spiral runt varandra i en omloppsbana som tar ca 14 timmar. Under miljarder år kommer gravitationsvågsstrålning att få de två stjärnorna att snurra in mot varandra i spiralform tills de vid supernovans brant kommer att röra sig så snabbt att de fullbordar en omloppsbana på bara 30-40 sekunder. Explosionen sker långt in i framtiden och trots att det då sker så nära vårt solsystem (den finns i vintergatan) kommer denna supernova inte att påverka livet på jorden. Se hur det kommer att sluta på denna film från youtube. 

 Mer information finns i den fullständiga Nature Astronomy-publikationen: DOI: 10.1038/s41550-025-02528-4  

En tydligare bild av universums tidigaste tid

 

Bild https://www.artsci.utoronto.ca  En ACT/Planck-bild av CMB som visar en del av himlen i storlek ungefär 20 gånger så bred som månen. Det orange visar områden av gas med högre densitet än blå, som har mindret. Källa: ACT Collaboration; Samarbete mellan ESA och Planck.

Ny forskning från Atacama Cosmology Telescope (ACT) har nu resulterat i de tydligaste bilderna hittills av universums första tid som finns tillgängliga att se.

De två nya bilderna, som visar ljus som har färdats i nästan 14 miljarder år för att nå teleskopet i de chilenska Anderna, avslöjar universum när det var omkring 380 000 år gammalt.

"Vi har tagit två bilder av det mycket tidiga universum från tiden långt innan det fanns några stjärnor och galaxer. Tiden då rymden var fylld med en nästan perfekt enhetlig blandning av väte och helium  och mörk materia", beskriver Adam Hincks, biträdande professor in the Faculty of Arts & Science’s David A. Dunlap Department of Astronomy & Astrophysics and St. Michael’s College, and a member of the ACT collaboration..

– Den första bilden (se ovan) ger oss en ögonblicksbild av små variationer i densiteten hos den ursprungliga gasen. Under miljontals år växte de något tätare områdena under påverkan av gravitation och bildade stjärnor och galaxer. Så ögonblicksbilden visar utgångspunkten för all den struktur  universum består av idag.

 – Den andra bilden visar gasens hastighet (följ länken ovan) och avslöjar därmed dess dynamik, beskriver Hincks. – Vi får den här kartan över gasens rörelse genom att mäta polarisationen hos den kosmiska mikrovågsbakgrunden (CMB). Vi har gjort detta med en aldrig tidigare möjlig känslighet vilket ger en mycket tydlig bild av gasens hastighet än vad som tidigare varit tillgängligt."

Den andra bilden ger astrofysiker förståelse hur det tidiga universum betedde sig eftersom det möjliggör ett annat sätt att mäta hur mycket materia i form av atomer det finns i universum, hur mycket mörk materia det finns och hur snabbt universum expanderar. Det stärker avsevärt forskarnas förtroende för att de rätt förstår teorin bakom det som observeras.

De nya bilderna av CMB har en högre upplösning än de som togs för mer än ett decennium sedan under Planck-uppdraget, ett rymdbaserat teleskop som var utformat för att observera CMB. ACT mäter ljusets intensitet och polarisering  fem gånger bättre än vad Plancks upplösning är och med cirka tre gånger lägre brus. Detta innebär att den svaga polarisationssignalen nu är direkt synlig i ACT:s bilder.

Starka magnetfälts effekt på stjärnbildning

 

Bild https://webbtelescope.org I centrum av vintergatan ses enorma vertikala trådliknande strukturer i MeerKAT:s radiodata ett eko av det som Webbteleskopet fångat i mindre skala i infrarött i ett blågrönt vätemoln. Astronomer tror att det är de starka magnetfälten i galaxens hjärta som formar filamenterna.

I centrum av Vintergatan finns stjärnbildningsområdet Sagittarius C. Trots mängden av råmaterial här bildas inte så många stjärnor här som man skulle kunna förvänta sig. I två nya studier där NASA:s James Webb Space Telescope använts för att undersöka stjärnbildning i denna miljö som finns relativt nära det supermassiva svarta hålet i Vintergatans centrum 200 ljusår bort från oss.

 Uppföljningsanalysen av en bild från 2023 av Sagittarius C-stjärnbarnkammaren i hjärtat av vår galax Vintergatan, fångad av NASA:s James Webb Space Telescope har visat utkastningar från protostjärnor som håller på att bildas och insikter om hur starka magnetfält påverkar interstellär gas och stjärnornas livscykel.

"En stor fråga i den centrala molekylzonen i vår galax finns mycket tät gas och kosmiskt stoft och stjärnor bildas i sådana moln, men varför tillkommer då så få stjärnor här?" frågar sig astrofysikern John Bally vid University of Colorado Boulder, en av de ledande forskarna i studien. Nu ser vi för första gången direkt att starka magnetfält kan spela en viktig roll för att undertrycka stjärnbildning.

Detaljerade studier av stjärnor i detta trånga, dammiga område har varit begränsat, men Webbs avancerade instrument för kortvågigt infrarött ljus har gjort det möjligt för astronomer att se in i molnen och studera unga stjärnor.

"Den extrema miljön i Vintergatans centrum är en fascinerande plats  att testa teorier om stjärnbildning och den infraröda kapaciteten hos NASA:s James Webb Space Telescope ger möjlighet att bygga vidare på tidigare observationer från markbaserade teleskop som ALMA (finns i Chile) och MeerKAT (finns i sydafrika)", beskriver Samuel Crowe, en annan av huvudforskarna i forskningen, en senior student vid University of Virginia och en 2025 Rhodes Scholar.

Bally och Crowe har skrivit en artikel som publicerats i The Astrophysical Journal. I Sagittarius C:s ljusaste stjärnhop bekräftade forskarna den preliminära upptäckten från Atacama Large Millimeter Array (ALMA) att två massiva stjärnor håller på att bildas här. Tillsammans med infraröda data från NASA:s pensionerade rymdteleskop Spitzer och SOFIA-uppdraget (Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy), samt Herschel Space Observatory, använde de Webb för att kunna se att var och en av de massiva protostjärnorna redan innehåller mer än 20 gånger solens massa.

Webb avslöjade också de ljusa utflödena från varje protostjärna. Utflöden från stjärnor som håller på att bildas i Sagittarius C har antytts i tidigare observationer men det här är första gången vi har kunnat bekräfta det i infrarött ljus. Det är väldigt intressant att se men det finns mycket vi inte vet om stjärnbildning, särskilt i den centrala molekylzonen, beskriver Crowe.

Webbs Bild från 2023 av Sagittarius C visade dussintals distinkta filament i ett område av het väteplasma som omger det huvudsakliga stjärnbildande molnet. En ny analys som Bally och hans forskarlag har gjort har lett dem till hypotesen att filamenten formas av magnetfält som också tidigare har observerats av de markbaserade observatorierna ALMA och MeerKAT (tidigare Karoo Array Telescope).

– Rörelsen av gas som virvlar runt i de extrema tidvattenkrafterna i Vintergatans supermassiva svarta hål, Sagittarius A*, kan sträckas ut och förstärka de omgivande magnetfälten. Dessa fält formar i sin tur plasmat i Sagittarius C, beskriver Bally.

Hur bakterier kan laga tegelsten på månen

 

Bild https://www.iisc.ac.in  Tegelstenar med artificiellt skapade brister, tillsammans med tegelstenar reparerade med hjälp av den bakteriefylld uppslamning (Foto: Amogh Jadhav)

Forskare vid Indian Institute of Science (IISc) har utvecklat en bakteriebaserad teknik för att reparera tegelsten på månen som i framtiden troligen ska  användas till att bygga på månen om denna skadas i månens hårda miljö.

Framtida månexpeditioner syftar till exempel till att skapa en permanent livsmiljö på månen. För att minska kostnaderna skulle astronauterna behöva använda den rikligt tillgängliga månjorden (regoliten)  en komplex blandning av trasiga mineraler och sten för att bygga strukturer på plats i stället för att transportera material från jorden.

För några år sedan utvecklade forskare vid institutionen för maskinteknik (ME), IISc, en teknik där man  använder en jordbakterie som heter Sporosarcina pasteurii för att bygga tegelstenar av mån- och marsjord. Bakterien omvandlar urea och kalcium till kalciumkarbonatkristaller som tillsammans med guarkärnmjöl limmar ihop jordpartiklarna för att skapa tegelliknande material. Denna process är ett miljövänlig och ett billigt alternativ för att ersätta cement. 

Därefter utforskade teamet också sintring innebärande att värma upp en komprimerad blandning av månjordsimulation och en polymer som kallas polyvinylalkohol till mycket höga temperaturer för att skapa mycket starka tegelstenar. Det är ett av de klassiska sätten att tillverka tegelsten, förklarar Aloke Kumar, docent vid ME och korresponderande författare till studien. "Det gör tegelstenar till mycket hög hållfasthet, mer än tillräckligt hållfasta även för vanliga bostäder." Sintring är en process som är lätt skalbar, flera tegelstenar kan tillverkas samtidigt i en ugn.

Men månens yta är extremt hård temperaturen kan svänga från 121 °C till -133 °C på en enda dag och ytan bombarderas ständigt av solvinden och meteoriter. Detta kan orsaka sprickor i tegelstenar, vilket försvagar strukturer som byggs med dem.

– Temperaturförändringar kan vara mycket dramatiska på månens yta vilket över tid kan ge en betydande effekt, förklarar medförfattaren Koushik Viswanathan, docent vid ME. "Sintrat tegel är sprött. Om du har en spricka och den växer kan hela strukturen snabbt falla sönder."

För att lösa detta problem vände sig teamet återigen till bakterier. I en ny studie skapade de olika typer av konstgjorda defekter i sintrade tegelstenar och hällde en blandning gjord av bakterien  S. pasteurii, guarkärnmjöl och månjordssimulation i dem. Under några dagar trängde slammet in i defekterna och bakterien producerade kalciumkarbonat som fyllde upp dem. Bakterien producerade också biopolymerer som fungerade som lim som starkt band samman jordpartiklarna med den kvarvarande tegelstrukturen och därigenom återfick mycket av teglets förlorade styrka. Denna process kan avvärja behovet av att byta ut skadade tegelstenar mot nya, vilket förlänger livslängden på byggda strukturer.

– Till en början var vi inte säkra på om bakterierna skulle binda till det sintrade teglet, beskriver Kumar. Men vi fann att bakterierna inte bara kan stelna blandningen utan också fästa bra. De armerade tegelstenarna kunde motstå temperaturer från 100 °C till 175 °C. 

Lerbollsmeteoriter faller ibland ner hela på Jorden

 

Bild https://www.seti.org Aguas Zarcas meteoriten med dess oregelbundna yta. Den 146 g tunga meteoriten på bilden är utlånad till Buseck Center for Meteorite Studies från Michael Farmer. Foto: Arizona State University / SETI Institute.

I april 2019 föll primitiva meteoriter ner nära staden Aguas Zarcas i norra Costa Rica. I en artikel publicerad online i tidskriften Meteoritics & Planetary Science beskriver ett internationellt forskarlag omständigheterna kring nedfallet och visar att lerbollsmeteoriter vilket dessa var inte alltid är ömtåliga. "27 kilo stenar återfanns, vilket gör det till det största nedfallet i sitt slag sedan liknande meteoriter föll nära Murchison i Australien 1969", beskriver astronom Peter Jenniskens vid SETI-institutet och NASA Ames Research Center vilka forskar om meteorer.

 "Hämtningen av dessa vid Aguas Zarcas var ett litet steg för människan, men ett stort steg för meteorforskningen", beskriver geolog Gerardo Soto vid University of Costa Rica i San José. Sedan fyndet har det skrivits 76 artiklar om den här meteoriten som gav upphov till meteoriterna. Analys av videokamerabilder av teamet visade att stenen trängde in i jordens atmosfär i en nästan vertikal vinkel från en västnordväst-riktning med en hastighet av 14,6 kilometer per sekund. Den intensiva hettan från kollisionen med atmosfären smälte mycket av stenen men det fanns förvånansvärt få tecken på fragmentering.

"Den trängde djupt in i jordens atmosfär tills massan splittrades 25 km ovanför jordens yta", beskriver Jenniskens, "där den sågs som en ljusstark blixt som upptäcktes av satelliter i omloppsbana."

Meteoritens nedfall inträffade i slutet av en ovanligt lång torrperiod i Costa Rica vilket gjorde att den klarade nedslaget bra.

"Aguas Zarcas-fallet gav upphov till ett fantastiskt urval av fusionstäckta stenar med ett brett spektrum av former", beskriver medförfattaren och meteoritforskare Laurence Garvie vid Buseck Center for Meteorite Studies vid Arizona State University. "Vissa stenar har en vacker blå iriserande yta på fusionsskorpan."

Många av stenarna blev oskadda då de landade i den relativt mjuka djungeln och dess gräsbevuxna ytor.

"Meteoriter av den här typen beskrivs ofta som lerbollar, eftersom de innehåller vattenrika mineraler", beskriver Jenniskens, "Tydligen innebär det inte att de är ömtåliga."Teamet fastställde att stenen var cirka 60 centimeter i diameter när den träffade jordens atmosfär. Från den väg som meteoren färdats genom atmosfären spårade teamet den tillbaka till asteroidbältet.

– Vi kan se att det här objektet kom från en större asteroid i asteroidbältet, troligen från dess yttre regioner, beskriver Jenniskens. "Efter att ha lossnat från asteroidbältet tog det två miljoner år att träffa jorden och hela tiden undvek den att bli knäckt."

Eftersom stenen var stark och gick in i en brant vinkel klarade en relativt stor del av dess massa sig hel vid kraschen i marken.