Ett ovanligt slag av exoplanet

 

Bild https://webbtelescope.org/ Illustratörs koncept av den varma exoplaneten TOI-421 b. TOI-421 b vilken kretsar kring en solliknande stjärna ungefär 244 ljusår från jorden i stjärnbilden Haren. Dess sol är något mindre och svalare än vår sol. Planeten kretsar extremt nära stjärnan (bara 0,056 astronomiska enheter, eller 5,6 % av avståndet mellan jorden och solen) och är därmed mycket varm (över 300 Celcius).

Sub-Neptunus kallas planeter som är mycket mindre än gasjättar och svalare än heta Jupitrar. Med NASA:s James Webb Space Telescope har det blivit lättare att upptäcka dem. De är troligen den vanligaste typen planet därute men finns av okänd anledning inte i vårt eget solsystem. Varför vill astronomer förstå.

Många sub-Neptunus är skymda av moln och dis vilket har gjort det omöjligt att bestämma deras atmosfäriska sammansättning. Genom att använda Webbteleskopet för att studera sub-Neptunus i detta fall TOI-421 har forskare avslöjat de kemiska fingeravtrycken i denna exoplanets atmosfär. 

"Jag vill fortsätta arbeta med Webbteleskopets data så att vi på ett meningsfullt sätt skulle kunna karakterisera atmosfärerna på dessa planeter", beskriver forskningsledaren Eliza Kempton vid University of Maryland, College Park. 

Existensen av exoplaneter av sub-Neptunuskaraktär var oväntad. Den första upptäcktes av NASA:s pensionerade rymdteleskop Kepler (under 2011) för bara något tiotal år sedan. Astronomer vill förstå hur dessa planeter bildades och varför de är så vanliga.

– Vi observerade TOI-421 b för att vi tänkte att den kanske inte skulle ha dis", beskriver Kempton. "Och anledningen är att det fanns en del tidigare data som antydde att planeter över ett visst temperaturintervall var mindre omgivna av dis och moln än andra."

Den temperaturtröskeln är cirka 300 Celcius. Under denna temperatur antog forskarna att en komplex uppsättning fotokemiska reaktioner skulle inträffa mellan solljus och metangas och det skulle utlösa dis. Hetare planeter borde inte ha metan och därför inte ha dis. Teamet hittade vattenånga i TOI-421 b atmosfär, liksom preliminära signaturer av kolmonoxid och svaveldioxid. Där finns även molekyler som till exempel metan och koldioxid. Från data som samlats in kan de också dra slutsatsen att det finns en stor mängd väte i TOI-421 b:s atmosfär. Den vätedominerade atmosfären är intressant eftersom den efterliknar sammansättningen av TOI-421 b:s sol.

Förutom att TOI-421 b är varmare än andra  sub-Neptunus som  observerats med Webb, kretsar den kring en solliknande stjärna. De flesta  andra sub-Neptunus som hittills har observerats kretsar kring mindre och svalare stjärnor så kallade röda dvärgstjärnor.

Är TOI-421b symbolisk för heta sub-Neptunus som kretsar kring solliknande stjärnor (stjärnor liknande vår sol) eller är det bara så att exoplaneter är väldigt olika? För att ta reda på det vill forskarna undersöka fler heta sub-Neptunus för att avgöra om TOI-421 b är unik eller inte. De hoppas även få kunskap om hur sub-Neptunusplaneter bildas och utvecklas.

Då de flesta sub-Neptunus man funnit finns runt röda dvärgstjärnor är det möjligt att TOI-421b är unik då denna bildats runt en stjärna som liknar vår egen sol och inte en röd dvärgstjärna vilka ofta är mer oroliga i strålningshänseende.

Teamets resultat publiceras den 5 maj i The Astrophysical Journal Letters  

NASA:s rymdteleskop SPHEREx är i full gång med att kartlägga universum

 

Bild wikipedia

NASA:s rymdobservatorium SPHEREx, sköts upp den 11 mars 2025. Det har tillbringat de senaste sex veckorna med att genomgå kontroller, kalibreringar mm för att säkerställa att allt fungerar som det ska. Dess uppdrag är att kartlägga hela universum  kartlägga positionerna för hundratals miljoner galaxer i 3D för att ge svar på några stora frågor om universum.

Den 1 maj påbörjade rymdsonden den reguljära vetenskapliga verksamheten, som består av att ta cirka 3600 bilder per dag under de kommande två åren med syftet att ge nya insikter om universums ursprung, galaxer och ingredienserna för liv i Vintergatan.

SPHEREx-uppdraget leds av JPL och där byråns avdelning för astrofysik inom Science Mission Directorate vid NASA:s högkvarter. BAE Systems i Boulder, Colorado, byggde teleskopet och rymdfarkosten som placerade ut det. Den vetenskapliga analysen av SPHEREx-data kommer att utföras av ett team av forskare vid 10 institutioner i USA, två i Sydkorea och en i Taiwan. 

Caltech i Pasadena förvaltade och integrerade instrumentet. Uppdragets huvudforskare är baserad vid Caltech med en gemensam JPL-utnämning. Data kommer att bearbetas och arkiveras vid IPAC på Caltech. SPHEREx-datasetet kommer att vara offentligt tillgängligt på NASA-IPAC Infrared Science Archive. Caltech förvaltar JPL för NASA. 

NASA:s Chandra X-ray Observatory och James Webb Space Telescope studerade The Green Monster

 

Bild wikipedia  Kompositbild i infrarött (röd), synligt  ljus (gul) och röntgenljus (grön och blå).

För första gången har astronomer kombinerat data från NASA:s Chandra X-ray Observatory och James Webb Space Telescope med syftet att studera den välkända supernovaresten Cassiopeia A (Cas A). Cassiopeia A är näst efter solen den starkast astronomiska radiokällan från jorden sett. Det är en supernovarest efter en supernova som inträffade (från vår synvinkel) omkring år 1667. Avståndet från jorden är ca 10000-12000 ljusår.

I en ny sammansatt bild ses röntgenstrålar från Chandra (blå), infraröda data från Webb (röd, grön, blå) och optiska data från Hubble (röd och vit). De yttre delarna av bilden innehåller också infrarött i data från NASA:s rymdteleskop Spitzer (rött, grönt och blått). 

Data från Chandra avslöjar het gas främst från supernovaresterna från den förstörda stjärnan, inklusive grundämnen som kisel och järn. I de yttre delarna av Cas A spränger den expanderande tryckvågen ner i den omgivande gasen som kastades ut av stjärnan före explosionen. Röntgenstrålarna produceras av energirika elektroner som rör sig i spiralform runt magnetfältslinjer i tryckvågen. Dessa elektroner lyser upp som tunna bågar i de yttre regionerna av Cas A och i delar av det inre. Webb ser infraröd strålning från stoft som värmts upp inbäddat i den heta gasen som Chandra ser, och från mycket kallare supernovarester. Hubble-data visar stjärnor i området.

En separat grafik visar en Chandra-färgbild, där rött visar järn och magnesium vid låga röntgenenergier, grönt visar kisel vid mellanliggande röntgenenergier och blått visar röntgenstrålar med hög energi från elektroner som snurrar runt magnetiska fältlinjer. En kontur av det gröna monstret, plus platserna för tryckvågen och skräp som är rikt på kisel och järn är märkta. En detaljerad analys av forskarna visade att filament i den yttre delen av Cas A, från tryckvågen, stämmer väl överens med röntgenegenskaperna hos det gröna monstret, inklusive mindre järn och kisel här än i supernovaresterna. Denna tolkning framgår av Chandra-färgbilden, som visar att färgerna inuti det gröna monstrets kontur bäst matchar färgerna på tryckvågen snarare än skräpet med järn och kisel. Författarna drar slutsatsen att det gröna monstret skapades av en tryckvåg från den exploderade stjärnan som slog in i material som omgav den vilket stöder tidigare förslag från Webb-data.

 Resultaten presenterades av Dan Milisavljevic från Purdue University vid det 243:e mötet för American Astronomical Society i New Orleans. Det beskrivs detaljerat i två artiklar som skickats in till Astrophysical Journal Letters, under ledning av Milisavljevic med fokus på Webb-resultaten (preprint här) och den andra under ledning av Jacco Vink från University of Amsterdam med fokus på Chandra-resultaten (preprint här). Medförfattare till Vinks artikel är Manan Agarwal (Amsterdams universitet, Nederländerna), Patrick Slane (Centrum för astrofysik | Harvard & Smithsonian – CfA), Ilse De Looze (Ghent University, Belgien), Dan Milisavljevic, Daniel Patnaude (CfA), Paul Plucinsky (CfA) och Tea Temin (Princeton University). Relaterade artiklar av andra medlemmar i forskargruppen är under utarbetande.

New Horizons skapar den första Lyman alpha-kartan över universum

 Bild https://www.swri.org/

NASA:s rymdsond New Horizons omfattande observationer av Lyman-alfa-strålning har resulterat i den första kartan någonsin av Vintergatan i ultraviolett ljus vilket ger en ny bild av det galaktiska området som omger vårt solsystem. Resultaten beskrivs i en ny studie författad av det SwRI-ledda New Horizons-teamet.

"Att förstå Lyman-alfa-bakgrunden hjälper till att förstå närliggande galaktiska strukturer och processer", beskriver forskare vid SwRI:s (Southwest Research Institute) https://www.swri.org/

Dr. Randy Gladstone, studiens huvudutredare och huvudförfattare till publikationen. – Den här forskningen tyder på att heta interstellära gasbubblor som den som vårt solsystem är inbäddat i i själva verket kan vara områden bestående av vätgasutsläpp som kan ses vid en våglängd som kallas Lyman alfa.

Lyman-alfa är en specifik våglängd av ultraviolett ljus som sänds ut och sprids av väteatomer. Det är särskilt användbart för astronomer att studera i av de  som studerar avlägsna stjärnor, galaxer och det interstellära mediet eftersom det kan hjälpa till att upptäcka sammansättningen, temperaturen och rörelsen hos  avlägsna objekt.

Magnetarers utbrott ger utkast av stora mängder av guld, uran och platina

 

En magnetar är en neutronstjärna med ett onormalt

Bild https://www.simonsfoundation.org  En gigantisk flare från en starkt magnetiserad stjärna som kallas magnetar kan producera tunga grundämnen som guld och platina visar ny forskning. Magnetarens starka, vridna magnetfältslinjer (visas i grönt) kan påverka flödet av elektriskt laddat material från magnetaren. NASA/JPL-Caltech. Magnetarens starka, vridna magnetfältslinjer (visas i grönt) kan påverka flödet av elektriskt laddat material i magnetaren. NASA/JPL-Caltech det ger ett starkt magnetfält, cirka 1000 gånger starkare än av en vanlig neutronstjärna 

Forskare vid Flatiron Institute har identifierat ett tidigare okänt sätt som universums tyngsta atomer, som guld, platina och uran uppkommer. De beräknar att en enda flare från en supermagnetiserad stjärna ( magnetar) kan ge en massa som motsvarar 27 månars materia av dessa grundämnen samtidigt.

 Astronomer har upptäckt detta tidigare okända uppkomstområde för några av universums mest sällsynta grundämnen i ett gigantiskt utbrott som utlöses av en supermagnetiserad stjärna. Astronomerna beräknade att sådana utbrott kan vara anledningen till 10 procent av vår galax innehåll av guld, platina och andra tunga grundämnen.

Upptäckten löser ett flera decennier långt mysterium. Den om en stark ljusblixt och partikelutkast som upptäcktes av ett rymdteleskopi december 2004 

Ljusetvet man nu kom från en magnetar vilket är en typ av stjärna insvept i magnetfält som är miljarder gånger starkare än jordens och vilken gett ifrån sig en gigantisk flare. Den kraftiga strålningen varade bara i några sekunder men frigjorde mer energi än vad vår sol gör på 1 miljon år. Fenomenets ursprung identifierades snabbt, men en andra, mindre flare från stjärnan,  nådde sin topp 10 minuter senare något som förbryllade forskarna vid den tiden. I 20 år förblev detta oförklarat.

Nu har en ny upptäckt av astronomer vid Flatiron Institute's Center for Computational Astrophysics (CCA) i New York City avslöjat att den oförklarliga mindre flaren markerade den sällsynta tillkomsten av tunga grundämnen som guld och platina. Förutom att bekräfta en annan tidigare okänd källa till dessa grundämnen (tidigare vet vi att supernovor är en källa) , uppskattade astronomerna att utbrottet 2004 ensamt producerade motsvarande en tredjedel av jordens massa i tungmetaller.

Forskarna rapporterar om sin upptäckt i en artikel som publicerades den 29 april i The Astrophysical Journal Letters.

 – Det är ganska otroligt att tänka sig att några av de tunga grundämnena runt omkring oss, som ädelmetallerna i våra telefoner och datorer, kommer ur dessa extrema miljöer, beskriver Anirudh Patel, doktorand vid Columbia University och huvudförfattare till den nya studien.

Nytt och snabbare drivsystem för rymdfarkoster har testats

 

Bild https://le.ac.uk/news

Ett förbättrat kraftsystem för rymdfarkoster som kombinerar det tekniska kunnandet hos ingenjörer och forskare vid University of Leicester och NASA Glenn har klarat sitt första test med glans.

I slutet av 2024 undertecknade universitetet ett International Space Act-avtal med NASA för att möjliggöra gemensam användning av teknisk design och laboratorieresurser vid NASA Glenn  teamen testade en revolutionerande innovation som kan påverka rymdutforskningen positivt.

De två grupperna samarbetar i ett projekt för att kombinera eluppvärmda simulatorer av americium-värmekällor som utvecklats vid universitetet med stirlingkraftomvandlarteknik vid NASA Glenn. Kombinationen bygger på utvecklingen av radioisotopkraftsystem vid universitetet något som har pågått i över ett decennium och finansierats av Europeiska rymdorganisationens ENDURE-program. 

De värmekällor som universitetet utvecklar drivs av americium-241 som är ett alternativ till de plutonium-238-värmekällor som historiskt har använts som värmekälla i rymden. Dr Hannah Sargeant, forskare i Space Nuclear Power-teamet vid Space Park Leicester, University of Leicesters science and innovation park med en budget på 100 miljoner pund, beskriver: "En särskild höjdpunkt i den här konstruktionen är att den kan motstå en misslyckad stirlingomvandlare utan förlust av elektrisk kraft.

Funktionen demonstrerades framgångsrikt i en testkampanj och belyser robustheten och tillförlitligheten hos en Americium-Radioisotope Stirling Generator för potentiella framtida rymdfärder, inklusive långvariga uppdrag som består i många decennier. Vår hårdvaruinriktade strategi med snabba iterationscykler fortsätter att leverera positiva och spännande resultat."

Verksamheten finansierades av den brittiska rymdstyrelsen International Bilateral Fund och NASA:s Radioisotope Power System Program.

Asteroiden Vesta är inte vad vi antagit

 

Bild wikipedia, tagen av sonden Dawn 17 juli 2011. Vesta är den fjärde asteroiden som upptäcktes och finns i asteroidbältet mellan Mars och Jupiter. Den är den näst största asteroiden  där  med måtten 578×560×458 kilometer.

NASA sköt upp rymdsonden Dawn 2007 med syftet att studera Vesta och Ceres, de två största objekten i asteroidbältet. Målet var att bättre förstå hur planeter bildades.

Ett forskarlag under ledning av NASA Jet Propulsion Lab (JPL) har nyligen publicerat en artikel i Nature Astronomy om Vesta som visar nya rön.

 "Avsaknaden av en kärna var mycket överraskande", beskriver Seth Jacobson, biträdande professor Earth and Environmental Sciences Assistant MSU (Michigan stete University) , en av författarna till artikeln. "Det blir ett helt annat sätt att tänka kring Vesta än nuvarande." De flesta asteroider består av ett mycket gammalt kondritiskt material som ser ut som ett kosmiskt sedimentärt grus. Vestas yta  däremot är täckt av vulkaniska basaltbergarter. Dessa stenar indikerar att Vesta gått igenom en smältprocess som kallas planetarisk differentiering, där metallen sjunker till centrum och bildar en kärna.

Jacobson beskriver att ju mer forskarna analyserat insamlad data desto bättre blev de på att bearbeta den. De hittade sätt att mer exakt kalibrera mätresultat och fick en förbättrad bild av Vesta. Ryan Park, seniorforskare och chefsingenjör vid JPL och hans team bestämde sig för att analysera Vestas mätresultat på nytt.

"I åratal har motstridiga gravitationsdata från Dawns observationer av Vesta skapat frågor", beskriver Park. "Efter nästan ett decennium av finslipning av våra kalibrerings- och bearbetningstekniker uppnådde vi nu en anmärkningsvärd överensstämmelse mellan radiometrisk data från Dawns Deep Space Network och bilddata. Vi var glada över att kunna bekräfta datans styrka när det gäller att avslöja Vestas på djupet. Våra resultat visar att Vestas historia är mycket mer komplex än man tidigare ansett, formad av unika processer som avbruten planetarisk differentiering och kollisioner i sena skeden.

Planetforskare kan uppskatta storleken på en himlakropps kärna genom att mäta det som kallas tröghetsmomentet. Det är ett begrepp från fysiken som beskriver hur svårt det är att ändra rotationen av ett objekt runt en axel. Jacobson jämförde konceptet med en konståkare som snurrar på isen. De ändrar sin hastighet genom att dra in armarna för att öka hastigheten och flytta dem utåt för att sakta ner. Detta tröghetsmoment förändras av att deras armar ändrar position.

På samma sätt är det med ett föremål i rymden som innehåller en större kärna likt en ballerina med sina armar indragna mot kroppen. Himlakroppar med en tät kärna rör sig annorlunda än en utan kärna alls (utan kärna är asteroider som består av löst sammanhållet grus av gravitation). Med denna kunskap mätte forskargruppen rotations- och gravitationsfältet hos Vesta. Resultaten visade att Vesta inte betedde sig som ett objekt med en kärna vilket utmanade tidigare föreställningar om hur Vesta bildats och bestod av.

Ingen av hypoteserna har utforskats tillräckligt för att utesluta någon av dem, men båda har problem som kräver mer forskning för att förklara. Även om ofullständig differentiering är möjlig, stämmer den inte överens med de meteoriter som forskare har samlat in över tid och som kommit från Vesta (ner på Jorden).

"Vi är verkligen säkra på att dessa meteoriter kom från Vesta", beskriver Jacobson. "Och dessa visar inga uppenbara tecken på ofullständig differentiering."

Den alternativa förklaringen bygger på idén att när de jordlika planeterna bildades inträffade stora kollisioner, som främst gjorde att planeterna växte i storlek men också genererade nedslagsrester (kratrar). Det utkastade materialet från dessa kollisioner (nedslag) inkluderar mineral som är resultatet av smältning vid nedslaget och precis som Vesta skulle de inte innehålla någon kärna.

Jacobsons labb utforskade konsekvenserna av gigantiska nedslag under planetbildningseran. Tillsammans med en av sina doktorander, Emily Elizondo, arbetar han med idén att vissa asteroider i asteroidbältet är bitar som kastats ut från växande planeter.

Men denna idé är långt ifrån bevisad. Fler datamodeller behöver skapas och finjusteras för att bevisa att Vesta är en uråldrig bit av en planet som höll på att bildas. Forskare kan justera hur de studerar Vesta-meteoriter för att dyka djupare in i båda hypoteserna, beskriver Jacobson. De skulle också kunna göra ytterligare studier med nya metoder med data från Dawn-uppdraget.

Den här artikeln är bara början på en ny studieinriktning, beskriver Jacobson. Det kan för alltid förändra hur forskare ser på differentierade världar.

"Vesta-meteoritsamlingen är inte längre ett prov på en kropp i rymden som misslyckades med att bli en planet", beskriver Jacobson. "De kan vara delar av en uråldrig planet innan den växte till full fullbordan. Vi vet bara inte vilken planet det är Vesta kommer från."