Att förklara universum utan mörk materia och mörk energi

 

Bild https://www.pexels.com/

Dr. Richard Lieu, professor i fysik vid University of Alabama i Huntsville (UAH), har publicerat en artikel i tidskriften Classical and Quantum Gravity med en ny förklaring av universum utan hjälp av mörk energi och mörk materia. 

Förklaringen bygger på att universum är byggt på steg av multipla singulariteter snarare än att BigBang ensam förklarar expansionen av kosmos. Den nya modellen avstår från behovet av mörk materia eller mörk energi som förklaring till universums acceleration och hur strukturer som galaxer genereras.

Forskarens arbete bygger på en tidigare modell som bygger på hypotesen att gravitationen kan existera utan massa och som har fått 41 000 läsningar och många citeringar sedan det publicerades 2024. 

  Den nya modellen  tar hänsyn till både strukturbildning och stabilitet och de viktigaste egenskaperna som observerats för universums expansion i stort genom att använda densitetssingulariteter i tiden som enhetligt påverkar hela rymden för att ersätta teorin om konventionell mörk materia och mörk energi.

Lieus förbättrade modell förlitar sig inte på exotiska fenomen som "negativ massa" eller "negativ densitet" för att fungera. Teorin erbjuder istället uppfattningen att universum expanderar på grund av en serie stegliknande utbrott som kallas "transienta temporala singulariteter" som översvämmar hela kosmos med materia och energi, men som ändå sker så snabbt att de inte kan observeras eftersom dessa singulariteter blinkar in och ut ur existensen.

Jag är helt enig med denna nya teori då jag aldrig tagit till mig tron på existensen av mörk materia och mörk energi utan anser att det antingen är ett fenomen av ej förstådd vanlig energi eller materia eller helt enkelt är ett gravitationsfenomen.

Dolda galaxer

 

Bild https://www.ras.ac.uk  SPIRE Dark Field-bildkartan skapades genom att kombinera de blå (250 mikrometer), gröna (350 mikrometer) och röda (500 mikrometer) SPIRE-kamerakanalerna där varje kanal staplar totalt 141 enskilda bilder ovanpå varandra. Fläckarna på bilden är alla enskilda galaxer eller grupper av galaxer. Bilden är dock så sammanslagen att det nästan inte finns något tomt utrymme för de svagast lysande galaxerna som istället smälter samman i bakgrundsljuset på kartan. Kredit Chris Pearson et al. Typ av licens (CC BY 4.0).

Astronomer har sett tillbaka i tiden för att hitta vad som ser ut som en population av "dolda" galaxer vilka kan vara nyckeln till att avslöja några av universums hemligheter.

Om deras existens bekräftas skulle det "effektivt bryta nuvarande modell av galaxantal och utveckling". De möjliga galaxerna kan också utgöra den saknade pusselbiten för den energiproduktion som ses i universum i infrarött ljus.

Det beror på att det kombinerade ljuset skulle vara tillräckligt för att fylla på universums energibudget till det maximum vi observerar vilket i praktiken skulle stå för all återstående energiemission som ses vid dessa långa våglängder.

Möjliga bevis för galaxerna existens som ses i infrarött ljus upptäcktes på den hittills tagna djupaste tagna bild som någonsin tagits av universum i långa våglängder i infrarött ljus och som innehåller nästan 2 000 avlägsna galaxer.

Dr Chris Pearson, från STFC RAL Space, är huvudförfattare till en av två artiklar som publicerats i Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. "Vi använde statistiktekniker för att komma till dessa hittills dolda galaxer, genom att analysera de suddigaste delarna av bilden för att undersöka och modellera den underliggande fördelningen av galaxer som inte var för sig kan urskiljas i den ursprungliga bilden", beskriver Varnish, som genomförde sin forskning som student vid Imperial College London och som var sommarpraktikant vid RAL Space.

– Vad vi fann var möjliga bevis för en helt ny, oupptäckt population av ljussvaga galaxer dolda i bildens suddighet och som var för ljussvaga för att kunna upptäckas med konventionella metoder i den ursprungliga analysen.

"Om resultatet bekräftas kommer den nya population att effektivt knäcka alla våra nuvarande modeller för galaxers antal och utveckling. "Forskarna hoppas nu kunna bekräfta existensen av den potentiella nya grupp av galaxer med hjälp av teleskop som kan se på andra våglängder.

Deras mål är att dechiffrera naturen hos dessa ljussvaga, dammiga objekt och deras betydelse i det stora hela för vårt universums utveckling. Det var Herschel Space Observatory  som fick i uppdrag att observera universum i infrarött ljus, med sitt SPIRE-instrument som upptäckte objekten på de allra längsta våglängderna. 

Liksom alla vetenskapliga instrument i rymden krävde SPIRE-instrumentet också regelbunden service för kalibrering och rutinmässig observation på en enda fläck av universum ungefär en gång i månaden under det fyraåriga uppdraget.

Herschel innehade rekordet för det största infrarödsökande rymdteleskopet någonsin, fram till uppskjutningen av James Webb Space Telescope 2021.

Astrofysikern Dr David Clements vid Imperial College London, som var involverad i forskningen, tillägger: "Dessa resultat visar hur värdefullt Herschel-arkivet är. "Vi får fortfarande fantastiska nya resultat mer än 10 år efter att satelliten slutade fungera.

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.