Oväntade halter av tungmetaller hittade i kometer

 

Det var för 4,6 miljarder år sedan  kometerna bildades i solsystemet.

I en ny studie av belgiska astronomer vilka använt data från Europeiska sydobservatoriets Very Large Telescope (ESO:s VLT i Chile) har det visat sig att järn och nickel finns i kometers atmosfär vilka befinner sig långt bort från solen.

I en separat studie gjord av en polsk forskargrupp vilka även de använde ESO-data visades att nickel finns i den interstellära kometen 2I/Borisov. Det är första gången som halter av tungmetaller vilka normalt bildats eller finns i hetare miljöer har hittats i kalla avlägsna kometers atmosfärer.

“Det var en stor överraskning att finna järn- och nickelatomer i alla de 20-talet kometer vi  studerat under de senaste tjugo åren och då även i de som befinner sig långt från solen” säger Jean Manfroid vid universitetet i Liège, Belgien, som är forskningsledare för den studie som publicerats nyligen i Nature.

 

Astronomerna känner sedan tidigare till att tunga metaller finns i kometers stoftrika kärnor men eftersom fasta metaller normalt inte sublimerar (förångas direkt från fast till ånga och därmed ingår i den tunna atmosfären) vid låga temperaturer var det inte väntat att de skulle hittas i kalla kometers atmosfärer. Gaser av nickel och järn har nu detekterats i kometer så långt bort som 480 miljoner kilometer från solen mer än tre gånger avståndet mellan jorden och solen.

 

Det belgiska forskarlaget identifierade nickel och järn i ungefär lika höga halter i kometernas atmosfärer. Material från objekt i solsystemet, till exempel solen och meteoriter, innehåller normalt tio gånger mer järn än nickel. Detta nya resultat har därför betydelse för vår förståelse av förhållandena i det unga solsystemet men forskarna undersöker nu vad skillnaden beror på. Kometer utmärker sig.

Kanske man ska tänka sig att dessa metallhalter en gång släpptes ut i kometens atmosfär när dess kärna vid bildandet var hetare och dessa halter då blev kvar i atmosfären (min anm.) iså fall löser det problemet med innehållet och kan ses som normala förhållanden i atmosfärer av kometer i hela solsystemet. Att dessa halter skulle avdunsta eller falla till marken finns inget som visas eller skulle ske över tid. Men däremot varför järn och nickel just i kometers atmosfär är ungefär lika stort är en gåta.

Bild från kometen C/2016 R2 tagen den  16 Januari 2018. En av de kometer där tungmetall hittats. Tagen av SPECULOOS Paranal Observatory, Teide Observatory, Chile.

Leder svarta hål någonvart och vad är det?

 

Svarta hål har en så kraftfull gravitation att inte ens ljus kan komma ur det. Så om du befinner dig vid händelsehorisonten – den punkt där ljus och materia bara kan passera inåt som den tyske astronomen Karl Schwarzschild var först att föreslå– finns ingen väg tillbaka.

Enligt en annan astronom Massey skulle tidvattenkrafter minska din kropp till atomsträngar (eller "spaghettification", som det också kallas) och ett objekt skulle bli krossat vid singulariteten (vid kontakt med denna plats). Tanken att du istället skulle kunna dyka upp någonstans – kanske på andra sidan av något – verkar helt fantastisk (fantasi). Men den så kallade maskhålstanken tillhör detta fantastiska (att resa genom svarta hål och omedelbart komma fram oberoende av avstånd i tid och rum). Under årens lopp har forskare teoretiserat över möjligheten att svarta hål kan vara maskhål till andra galaxer eller till ett annat universum i tid och rum.

En sådan idé har svävat runt och gör det än: Einstein exempelvis samarbetade med Nathan Rosen 1935 i en teori om broar som förbinder två olika punkter i rum-tiden. Men tanken fick inte stor uppmärksamhet. Inte förrän på 1980-talet när fysikern Kip Thorne – en av världens ledande experter på de astrofysiska konsekvenserna av Einsteins allmänna relativitetsteori – tog upp en diskussion om huruvida föremål fysiskt skulle kunna färdas genom svarta hål. Men problemet är att vi inte kan komma nära nog för att se ner i hålet och bortom (om det finns något bortom). Vi kan inte ens ta bilder på om något som sker i ett svart hål då ljuset inte kan undkomma den enorma gravitationen där och en kamera inte ser mer än mörker.

Douglas Finkbeiner, professor i astronomi och fysik vid Harvard University har sagt. "En observatör långt borta kommer inte att se sin astronautvän om denne faller ner i ett svart hål. Det blir bara rödare och svagare ju närmre han närmar sig händelsehorisonten [som ett resultat av gravitation]. Vännen faller rakt in, till en plats bortom "för alltid". Vad det nu betyder." Allt ser därefter svart ut.

 

Om svarta hål leder till en annan del av en galax eller ett annat universum i tid och rum skulle det behövas något motsatt på andra sidan det svarta hålet att falla ut från. Ett vitt hål är en teori som lades fram av den ryska kosmologen Igor Novikov 1964. Novikov föreslog att ett svart hål  anknyter till ett vitt hål kanske i det förflutna eller i en annan del av universum eller dimension. Till skillnad från ett svart hål tillåter ett vitt hål (om det finns enligt teorin)  ljus och materia att lämna men ljus och materia kommer inte att kunna komma in i det och resa tillbaks. Så om något kommer ut från ett vitt hål blir det för evigt. Men ingen har sett tecken på något sådant i vårt universum. Vitt behöver inte vara vitt utan kan vara helt osynligt. Tänk om något kom ur ett osynligt hål (så kallat vitt hål om det finns i vår närhet) då skulle ting ses flyga fram från ingenstans.

Hawking gick så långt som att säga att svarta hål kanske inte ens existerar. "Svarta hål bör omdefinieras som bundna tillstånd i gravitationsfält", skrev han. Det skulle inte finnas någon singularitet och även om det uppenbara fältet skulle röra sig inåt på grund av gravitationen, skulle inget nå mitten och konsolideras inom en tät massa.

Allt är teorier. Jag kan tänka mig att Hawking kan ha haft rätt. Svarta hål är bara en koncentration av otroligt stark gravitation där allt som dras in blir gravitation (min anm.). Något som är lättare att förstå om man tar till sig strängteorin. Allt går till sitt ursprung strängar och så hårt sammanslagna att allt enbart blir gravitation av ett slag och en styrka som vi knappt kan föreställa oss. Men oberoende av hur man ser på svarta hål förklarar det inte varför de finns. Men troligen är och var de viktiga för universums tillblivelse och existens. Vi vet ju ex att det finns ett i centrum i varje galax och flertal kan finnas i galaxerna. Bara det ger frågetecken och frågan varför?

Bild pixa.bay

Fornax-galaxen med Europiumstjärnor

 

Fornax-galaxen är en satellitgalax till Vintergatan som innehåller sex klotformiga stjärnkluster; det största NGC 1049, upptäcktes före galaxen själv. Galaxen drar sig också bort från Vintergatan i en hastighet av 53 km/s.

Europium är ett metalliskt grundämne som hör till de sällsynta jordartsmetallerna.

Europium är en jordartsmetall som bildades genom att de tunga delarna av det som sker genom att neutroner snabbt rör sig genom den så kallade r-processen.

 R-processen eller rapid process en neutroninfångande elementsyntes som äger rum när tunga stjärnor kollapsar som en supernovaexplosion. I R-processen har det genom transmutation skapats hälften av alla grundämnen tyngre än järn plus torium och uran. (Transmutation är när ett grundämne eller en isotop omvandlas till ett annat grundämne eller en annan isotop " citat från vikipedia"). 

EUROPIUM-gruppen ( de som forskar i detta) har blandat teoretiska och  astrofysiska datasimuleringar med observationer av de äldsta stjärnorna i vår galax och dess dvärggalaxer.

De senare är små (mörk materia-rika enligt teorin) dvärggalaxer som kretsar runt vår galax. Dvärggalaxer är bra observationsobjekt då man önskar studera R-processen då en hop av de äldsta metallfattiga stjärnorna finns inom dessa dvärggalaxer. I flera av dessa galaxer finns nämligen stjärnor av en ålder upp till 13 miljarder år och här kan upptäckas ett överflöd av R-processhändelsers effekt.

Forskning har visat att endast ett enda neutronrikt tillfälle kan vara ansvarigt för denna berikning av tunga grundämnen i de minsta dvärggalaxerna. Med denna upptäckt har forskarna i Darmstadt och Heidelberg lyckats räknat ut det allra mesta av europium som upptäckts finns bland dessa galaxers stjärnor och har därmed gett dessa stjärnor epitetet: "europiumstjärnor".

Stjärnor av dessa slag finns i dvärggalaxen Fornax. I forskarnas rapport visas dessutom att det finns jordmetallen lutetium och tecken på även zirkonium där.

 

"Europiumstjärnorna" i Fornax har troligast kommit till efter en stark explosion kanske en supernova. I första hand baserat denna teori på att den stora metallförekomsten måste skett efter en akut R-processtill för inte allt för länge sedan. Kanske bara för 4 till 5 miljarder år sedan. I så fall är det en ovanlig upptäckt då de flesta europiumrika stjärnor är mycket äldre. Tunga grundämnen som de som ingår i europium  är konstruerade ur R-processen genom sammanslagningen av två neutronstjärnor eller av en eller flera supernovor.

EUROPIUM-gruppen har analyserat dessa två högenergitillfällens effekter och genomfört detaljerad forskning om tillblivelse i dessa miljöer. Men på grund av den icke desto mindre massiva osäkerheten inom kärnfysik är det inte möjligt att otvetydigt tilldela de tunga delarna inom "europiumstjärnorna" till en av dessa astrofysiska händelser (teorier). Framtida experiment med hjälp av  den nya accelerator-mitten FAIR på GSIHelmholtzzentrum für Schwerionenforschung i Darmstadt kommer förhoppningsvis att avsevärt minska denna osäkerhet. 

Bild från vikipedia på Fornax-galaxen.

Det finnas vatten mättat med magnesium djupt ner i Uranus och Neptunus.

 

Uranus är den sjunde planeten från solen räknat. Den är en av solsystemets fyra jätteplaneter och i storlek som Neptunus. Uranus är täckt av moln och ser grönblå ut. Färgen beror på att det finns metan i  kristallform i atmosfären vilket absorberar rött ljus. Atmosfären i sig består av ca 82,6 % väte, 15,2 % helium och ca 2 % metan.

Denna atmosfär består av fyra lager. Den yttre  består mest av väte. helium  och något metan. Längre in omvandlas detta till vätska under inverkan av trycket.

En fjärdedel in i planeten ersätts vätskan av ett lager sörjig ”is” bestående av vatten, ammoniak och andra tunga kemiska föreningar som blivit fasta genom trycket här. Islagret upptar större delen av Uranus volym. Det är egentligen fel att kalla Uranus gasjätte då den egentligen är en i isjätte (en sörja av is). 

Neptunus är den åttonde planeten från solen räknat. Denna planet består överst av ett ytligt lager bestående av väte, helium och ammoniak medan det djupare ner under dess molnlager 8000 kilometer från yttersta molnen finns en  mantel bestående av is, ammoniak och metan.

I en ny studie som nyligen publicerades i Nature Astronomy återskapade ett team av forskare temperatur och tryck i det inre av Neptunus och Uranus i labbmiljö för att få en större förståelse för kemin i dessa planeter djup.

Resultatet gav också ledtrådar till trolig sammansättning av gasplaneter utanför vårt solsystem (antaget att de även är issörja). – Genom den här studien försökte vi utöka vår kunskap om isjättarnas djupa inre och avgöra vilka vattenstensinteraktioner vid extrema förhållanden som kan finnas i miljöer likt denna, säger huvudförfattaren till studien Taehyun Kim vid Yonsei University i Sydkorea. "Isjättar och vissa exoplaneter har mycket djupa vattenlager till skillnad från jordplaneter (stenplaneter)." För att efterlikna förhållandena i djuphavslagren på Neptunus och Uranus i labbet utgick teamet från typiska stenbildande mineraler, olivin och ferropericlase  i vatten och komprimerade provet under mycket högt tryck. För att övervaka reaktionen mellan mineralerna och vattnet gjordes röntgenmätningar medan en laser värmde upp provet till hög temperatur.

Den resulterande kemiska reaktionen ledde till höga koncentrationer av magnesium i vattnet. Baserat på dessa fynd drogs slutsatsen att oceaner på vattenrika planeter (issörja inräknat) inte har samma kemiska egenskaper som jordens hav och högt tryck får dessa hav rika på magnesium.

Dessa egenskaper kan också ge oss teorier för att lösa mysteriet om varför Uranus atmosfär är mycket kallare än Neptunus även om de båda är vattenrika planeter. Om det finns mycket mer magnesium i Uranus vatten och is under atmosfären kan detta hindra värme från att avdunsta uppåt i  atmosfären.

Ja lite nytt blev det och jag tror (min anm.) att flera som läser detta får ny kunskap. Kunskap i form av att beteckningen gasplan bör  ändras till isjätteplanet på åtminstone dessa två planeter. Men en väl etablerad beteckning är svår att ändra och förvirrande att använda.

Bild från vikimedia Uranus och Neptunus.

Planeter hade krympt.

 

I sökandet av exoplaneter har det hittats flera tusen världar som kretsar kring avlägsna stjärnor. Men av dessa är det brist på exoplaneter som mäter mellan 1,5 och två gånger jordens radie. Denna radie ses som gränsen där stenplanet övergår till gasplanet. Så kallade neptunusliknande planeter och uppåt.  

Sedan upptäckten av denna mystiska brist har under senare tid  David Trevor vid  Flatiron Institute's Heart for Computational Astrophysics (CCA) i New York Metropolis sagt följande om man tolkar det. " Sedan 2017 har forskare undrat varför det finns så få medelstora planeter därute. Nu har forskarna kommit med teorin att vissa mini-neptunes krymper drastiskt under miljarder år genom att deras atmosfärer läcker bort och enbart en stenig kärna blir kvar.

 

Genom att mista sin gas blir de superjordar (Betydligt större jordar än vår jorden. Någon sådan finns inte i vårt solsystem (min anm,)) Med tiden sker samma sak med större gasplaneter och det blir än större superjordar. Den övergripande slutledningen är att planeter vanligtvis inte är de statiska sfärerna av stenar och gas som vi i allmänhet har en tendens att betrakta dem som".

 Dessa händelser tar miljarder år enligt denna teori något som även kan ske tidigare om planeten ligger nära sin sol eller kommer nära denna genom att gasen då avdunstar.  

Jag (min anm.) anser att gasplaneter eller atmosfärer på stenplaneter kan avdunsta över tid om de ligger när nog sin sol. Men varför Mars blivit av med sin som ligger längre från solen än Jorden och varför Venus har så kraftig atmosfär fast denna ligger närmare solen än jorden blir då en gåta. Jag tvekar mycket till teorin enligt ovan. Det finns enligt mig troligen en helt annan förklaring till bristen av just den storlek av planeter som efterfrågas. En naturlig förklaring som inte innefattar avdunstning. Kanske en så enkel förklaring som att våra instrument har svårt att upptäcka dessa. Inte har så många i storlek som jorden eller mindre heller upptäckts. Jag tror man har gått vilse i teorin ovan och söker förklaringar på något som inte finns.

Bild pxhere.com en undran över alltet.

Universums expansionshistoria försöks förstås med supernovor

 

En supernova är en exploderande eller en exploderad stjärna. Något som är slutet för större stjärnor och om det händer närmre än 200 ljusår  från oss får det förödande konsekvenser. Vår sol kommer dock inte att sluta som detta utan istället svälla upp till en röd jätte och sedan sjunka samman till en vit dvärg.

Edwin Hubbles observationer för över 90 år sedan visade att universums expansion förblir en hörnsten i modern astrofysik (Hubbleteleskopet är uppkallat efter honom). Men då man ska beräkna hur snabbt universum expanderat vid olika tidpunkter i historien blir det svårt att få dagens teoretiska modeller att matcha observationerna.

För att lösa detta problem analyserade nyligen ett team lett av Maria Dainotti (biträdande professor vid National Astronomical Observatory of Japan och Graduate University for Advanced Studies, SOKENDAI i Japan inklusive forskare vid Space Science Institute i USA) en katalog innehållande en förteckning av 1048 supernovor som skett vid olika tidpunkter i universums historia. Teamet fann då att de teoretiska modeller man arbetade utefter kan användas för att matcha observationerna om en av konstanterna som används i ekvationerna den så kallade Hubbles lag (som vanligen kallas Hubble-konstanten) får variera  över tid.

 

Det finns flera möjliga förklaringar till denna uppenbara förändring i Hubble-konstanten. En trolig men tråkig möjlighet är att observationsfördomar av de som analyserar finns i dataprovet. För att korrigera för potentiella fördomar (och hålla sig till etablerad astrofysik) använde astronomerna Hyper Suprime-Cam på Subaru Telescope för att observera svagare supernovor (längre bort liggande eller bättre uttryckt gamla supernovautbrott) över ett brett område. Data från ovan  instrument kommer att öka urvalet av observerade supernovor i det tidiga universum och minska osäkerheten i data.

 

Men om de nuvarande resultaten håller i sig under ytterligare utredning och om Hubble-konstanten faktiskt förändras öppnar det frågan om vad som driver förändringen. Att svara på den frågan kan kräva en ny eller åtminstone modifierad, version av astrofysik. Vi vet nämligen i dag inte svaret och kan svårligen förstå vad som driver förändringen med vår nuvarande astrofysik (min anm.) Kanske vi ska se på strängteorin för hjälp till ny förståelse?.

Bild från vikipedia av resterna av Keplers supernova (SN1604) Bild från vikipedia av resterna av Keplers supernova (SN1604) dock ej i naturlig färg utan sammansatt av info av Spitzer Space Telescope).

Utomjordisk radioaktiv isotop funnen på havets botten.

 

Plutonium–244 är en isotop av plutonium som har en halveringstid på 80 miljoner år. Detta är längre än någon av de andra isotoperna av plutonium och längre än någon annan actinoid isotop förutom de tre naturligt rikligt förekommande  i jordskorpan varav ex uran-235 är 704 miljoner år (det finns de med än längre halveringstid längst har en neodymisotop, Neodym-144 med  halveringstid på 2000000 miljarder år).

Plutonium–244 är den första upptäckten någonsin av en utomjordisk radioaktiv isotop på jorden. Den har fått forskare att ompröva ursprunget till elementen på vår planet. De små spåren av plutonium-244 hittades i havsskorpan tillsammans med radioaktivt järn-60. Dessa två isotoper visar på våldsamma kosmiska händelser i jordens närhet för miljontals år sedan.

 

Stjärnexplosioner så kallade supernovor skapar många av de tunga elementen i det periodiska systemet inklusive de som är viktiga för mänskligt liv, såsom järn, kalium och jod.

Bildningen av ännu tyngre element, som guld, uran och plutonium trodde man länge att de uppkommit ur en än våldsammare händelse som exempelvis att två neutronstjärnor slås samman.

 

En studie med ledning av  professor Anton Wallner vid Australian National University (ANU) tyder dock på att  en mer komplex bild är förklaringen.

"Historien är komplicerad - möjligen producerades detta plutonium-244 i en supernovaexplosion eller kan det blivit över från en mycket äldre men än mer spektakulär händelse som en neutronstjärnas detonation", säger  professor Wallner. Dateringen av provet bekräftar att två eller flera supernovaexplosioner inträffade nära jorden i tidsspannet man sökte i.

 

"Våra data kan vara ett första bevis på att supernovor verkligen producerar plutonium-244", säger professor Wallner. "Men det kan eventuellt redan funnits i det interstellära mediet (rymden) innan supernovor i närområdet skedde och då knuffats in i solsystemet tillsammans med supernovors övriga spridande av damm och gas längre bort."

Om så (min anm.) bör plutonium-244 även i dag finnas i vårt solsystem . Jag tvekar dock på att det funnits där innan en supernovaexplosion i relativ närhet.

Professor Wallner är forskare vid Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) och Technical University Dresden i Tyskland, och genomförde detta arbete med forskare från Australien, Israel, Japan, Schweiz och Tyskland.

Till sin hjälp hade forskarna VEGA-acceleratorn vid Australian Nuclear Science and Technology Organization, (ANSTO) i Sydney användes för att identifiera de små spåren av plutonium-244.

Bild flickr.com på havsbotten. Hur mycket ännu oupptäckt finns här.