Varför kometers huvud är grönt men aldrig deras svans.

 

Lite då och då kastas kometer ut från Kuiperbältet och Oort kometmoln (se medföljande länkar för att förstå skillnaden mellan Kuiperbältet och Oorts kometmoln). Kometer består av is, damm och sten och är 4,6 miljarder år gamla rester från bildandet av solsystemet. Kometer skiftar i färg då de kommer närmre oss i det inre av solsystemet de får ett grönt huvud först för att sedan bli allt ljusare och mindre grönt när kometen närmar sig solen än mer. Det finns cirka 3700 kända kometer i solsystemet. Men man tror att det kan finnas flera miljarder därute. I genomsnitt är en komets kärna ca 10 kilometer i diameter medan dess sken (med svans) är upp till 1000 gånger längre. Ljusstarka kometer kan ge spektakulära ljusshower.

Mystiskt nog försvinner den gröna nyans från dess kropps sken innan färgen når svansen (eller som de ibland har två svansarna)  bakom kometen. Astronomer och kemister har förbryllats över detta i nästan ett sekel På 1930-talet teoretiserade fysikern Gerhard Herzberg påstod  att fenomenet berodde på att solljuset förstörde diatomiskt kol (även känt som dicarbon eller C2) en kemikalie skapad av interaktionen mellan solljus och organiskt material vilket snart utplånas ju närmre det inre av solsystemet kometen kommer då dicarbon är instabilt. En teori som tills nu varit svår att testa. 

Men i en ny UNSW Sydney-ledd studie,   publicerad i dagarna i Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) visas ett sätt att testa denna kemiska reaktion i  laboratorium och nu då detta gjorts visade det sig att denna 90-åriga teori är korrekt.

– Vi har bevisat  mekanismen genom vilken kolväten bryts ner av solljus, säger Timothy Schmidt, kemiprofessor vid UNSW Science och senior, författare till studien.

"Detta förklarar varför det gröna skenet– det luddiga lagret av gas och damm som omger kärnan – krymper då kometen närmare sig solen och även varför kometens svans inte är grön. "Dicarbon existerar inte på kometer förrän de kommer närmare det inre solsystemet och solen. Men än närmre och solens  värme av kometen avdunstar det organiska material som finns på den isiga kärnan. Solljuset bryter  upp dessa större organiska molekyler, vilket skapar dicarbon vilket i sig upplöses vid än närmre kontakt till solen och resulterar i att det gröna skenet försvinner.

 

Det UNSW-ledda teamet har nu visat att när kometen kommer ännu närmare solen bryter den extrema UV-strålningen sönder de dikarbonmolekyler som den nyligen skapades i en process som kallas "fotodissociation". Denna process förstör hela tiden kolvätet innan det når kometens svans. Därför finns inga kometer med gröna svansar.

Bild wikimedia på Lovejoy en komet som upptäcktes den 17 augusti 2014 av amatörastronom Terry Lovejoy.

En undersökning av Perseusarmen i Vintergatan

 

Vintergatan är en spiralgalax. Galaxen har långa,smala väldefinierade spiralarmar där vi finns i en av dessa (obs inte att jämföra med det vi tog upp i gårdagens inlägg). Ny forskning visar dock att minst en del av den yttre Vintergatan (bortom solens läge) är mycket mer klumpig och kaotiskt uppbyggd än vi antaget (något vi tog upp i gårdagens inlägg).

 

"Vi har länge haft en bild av galaxen baserad på en kombination av mätningar så gott vi kan från vår synvinkel och slutsatser", säger Josh Peek vid Space Telescope Science Institute (STScI) i Baltimore, Maryland. – Det här arbetet ifrågasätter den bild vi har på Vinergatans form." Peek och hans team undersökte en region i rymden som kallas Perseus spiralarm. En arm som ligger i motsatt sida från vår sol räknat i Vintergatans skiva. Forskarna jämförde avstånden mätt utifrån färgförändringen av stjärnsamlingen beroende av hastighetsförhållande. De fann att många av samlingarna inte ligger på ett bestämt avstånd (lättolkade samlingar av ordning som spiralarm) från varandra i Perseus-armen utan istället sträcker sig längs en oregelbunden sträcka av cirka 10000 ljusår. Det är inte den ordning på stjärnorna som man antaget.

" Vi har inte långa, smala spiralarmar trots allt, åtminstone i den här delen av galaxen. Det finns bitar och klumpsamlingar av stjärnor som inte ser ut som någonting," förklarade Peek. "Det verkar som att vintergatans yttre skiva liknar den närliggande galaxen Messier 83 där det finns korta, upphackade stycken av stjärnor."

Vi ska komma ihåg att vi befinner oss inom  Vintergatan vilket gör den svår att undersöka utseendemässigt (min anm.) Kanske den är mindre ordningsuppbyggd än vår närmsta galaxgranne Andromedagalaxen vilken ser ut som en spiralgalax vi även föreställer oss Vintergatan och därför kallar denna en tvillinggalax till Vintergatan.

Bild en illustration från vikipedia på Vintergatans spiralarmar.

En gång fanns det andra spiralarmar i vintergatan

 

Ett internationellt team av astronomer under ledning av Chervin Laporte forskare vid Institute of Cosmos Sciences vid Universitetet i Barcelona (ICCUB-IEEC) har använt data från rymdteleskopet Gaia. för att skapa en ny karta över Vintergatans yttre skiva. Här fann man strukturer som antas vara fossila (tidigare)  spiralarmar. Teamet publicerade sitt arbetsresultat som en artikel i Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters.

Teamet hade då analyserat Gaia-rörelsedata från december 2020  med syftet att identifiera sammanhängande strukturer. Deras karta avslöjade förekomsten av många tidigare okända snurrande strukturer vid kanten av vintergatans skiva (området från vilket spiralarmarna tänjs ut). Resultatet gav en skarpare helhetsbild av tidigare kända strukturer. Numeriska simuleringar förutsäger att sådana strukturer bildas i den yttre skivan från tidigare satellitinteraktioner (närkontakter med dvärggalaxer) men den stora mängden understruktur som sågs i denna karta förväntades inte och förblir ett mysterium. Frågan man ställde var vad dessa strukturer kan ha för bakgrund? En möjlighet är att de är rester av tidvattenarmar från Vintergatans skiva som vid olika tidpunkter störts av närkontakt med mindre galaxer. Galaxen är i dag omgiven av ca 50 dvärggalaxer och har slukat  många andra galaxer i sitt förflutna. För närvarande tros Vintergatan störas mest av dvärggalaxen Sagittarius Dwarf Spheroidal Galaxy. men i sitt mer avlägsna förflutna interagerade den med bland annat galaxen Gaia Sausage som resulterade i att denna spred sina stjärnor i utkanten av vår galax.

En annan möjlighet är att inte alla dessa strukturer är äkta fossila spiralarmar utan istället bildar stjärnkaoset storskaliga vertikala förvrängningar i Vintergatans skiva.

För att försöka skilja mellan de två förklaringarna har teamet nu säkrat möjligheten av ett uppföljningsprogram med hjälp av William Herschel Telescope på Kanarieöarna med syftet att studera egenskaperna hos stjärnpopulationerna i varje understruktur. Framtida undersökningar kommer att bidra till att belysa naturen och ursprunget till dessa strukturer och förhoppningsvis ge ny kunskap.

Kanske svaret på frågan om dessa oregelbundna stjärnsamlingar är tidigare spiralarmar till Vintergatan eller inte.

Bild från pxhere.com

Mystiska skeenden i universum del 4 vi bombarderas av solvinden men har ett effektivt skydd

 

Den kosmiska bakgrundsstrålningen (CMB Cosmic microwave background) är en elektromagnetisk strålning med maximal intensitet i våglängder inom millimeterområdet (mikrovågsområdet).  Varje dag sker explosioner runt jorden. Explosioner av oerhörd kraft som uppstår när solvinden oupphörligt (strömmen av laddade partiklar från solen) trycker mot vårt skydd runt jorden magnetosfären (utan detta skydd inget liv på jorden). 

Då och då  bryts magnetfältslinjerna av detta oupphörliga bombarderande av solvinden, justeras och spränger bort närliggande laddade partiklar. Denna explosiva händelse kallas magnetisk återanslutning. (det är då explosionerna sker och magnetosfären återansluts efter effekten).

 

Även om vi inte kan se den magnetiska återanslutning med våra ögon kan vi se dess effekter. Ibland strömmar några av de störda partiklarna in i jordens övre atmosfär vid en explosion och då blir det norrsken.

 

Magnetisk återanslutning sker över hela universum och inte bara runt jorden vilket hjälper forskare att förstå återanslutning och dra slutsatser om hur detta fungerar på platser som är svårare att undersöka. Utkasten  soleruptioner sker på solen i områden vid  svarta hål och runt andra stjärnor. 

 

Enorma, osynliga explosioner inträffar ständigt i rymden runt jorden. Dessa explosioner är resultatet av vridna magnetiska fältlinjer som öppnas, sluts, justeras och spränger partiklar ut i rymden och ner mot oss.

Men även andra slag av farliga energistötar förutom solvindens plasmavågor och elektromagnetiska fält kommer från universum därute. Föreställ dig partiklarna som en flock fåglar som flyger tillsammans. I medvind driver fåglarna i vindens riktning  snabbare även om det inte ser ut som om något driver dem framåt. Partiklar beter sig ungefär på samma sätt när de plötsligt stöter på ett magnetfält. Magnetfältet kan i ger dem en acceleration i magnetfältets riktning.

Men vi är skyddade till största delen av magnetosfären runt jorden. Självfallet finns det en gräns för hur mycket detta klarar av. Extrem solvind kan slå ut elektroniken på jorden exempelvis (då har inte magnetosfären  klarat av att stå emot energiflödet). Skyddet runt jorden kom till innan vi uppfunnit vår digitala verklighet och är inte beräknat för en digital livsforms sårbarhet. För hög strålning är även farligt för oss människor men den faran är störst i rymden. Därför har astronauter dräkter som skyddar mot den strålning som finns i rymden.

 Vi är inte menade till ett liv utanför jorden. Man kan även fundera över om det var slumpen som skapade magnetosfären eller något annat. Det vi vet är att utan detta skydd skulle jorden varit en livlös planet.

Bild en solfackla kan ses på solen. Bild från vikipedia

Alkemi är naturligt i universum. 3

 

Alkemisterna arbetade under medeltiden med att försöka framställa guld och ett livselixir som skulle bota alla sjukdomar och förlänga livet. Man försökte ex få det tunga grundämnet bly att förändras till det tunga grundämnet guld. Man försökte hitta den vises sten.  Sitt experimentande beskrev alkemisterna i olika skrifter ibland i en gåtfull mycket skiftande terminologi. Det kunde vara långa beskrivningar med symboler och formler skrivna på ett allegoriskt språk för att ingen annan än de invigda skulle få tag på kunskapen. Dessa uppteckningar är så obegripliga att dagens kemister inte lyckats tyda dem.

Nu går vi till den verkliga världen och bort från mysticism och drömmar. För att solen ska fungera som en livgivande stjärna trycks väte in i helium i kärnan. En kärnprocess som kallas fusion 

 Vilket innebär  att atomer förenas under enormt tryck och tempera vilket ger nya element. Något som gett och ger upphov till merparten av våra grundämnen vilka alla har sitt ursprung från stjärnor. Kraften i detta försöker man tämja för framtida energiproduktion. Men det är vårt då den producerar  så stark värme att inga behållare kan hålla den inom sig förutom en kort stund i kraftigt magnetfält. Det vi dock lyckats med är att använda kraften som vätebombkälla.

Fissionskraften däremot kärnklyvning används i kärnkraftverk. Faran med denna är att kärnklyvning skapar radioaktivt avfall  och tråkig användning av denna kraft är i form av  atombomber. 

Forskare har ännu inte listat ut hur man kontrollerar plasman för att producera kraft från fusionsreaktioner för  energiframställning. Temperaturen i denna process gör att inget material kan hålla koll på en process förutom en kort stund magnetism. Skulle vi lyckas skulle vi få ren och obegränsad energi.

När universum kom till innehöll det mestadels väte och helium. Fusion i stjärnor och supernovor har sedan dess försett kosmos med mer än 80 andra element, varav några får livet möjligt.

 

Solen och andra stjärnor är fusionsplatser. Varje sekund smälter solen samman cirka 600 miljoner ton väte – det är samma massa som den stora pyramiden i Giza innehåller gånger102.

 

Tillsammans med skapandet av nya element frigör fusion enorma mängder energi och ljuspartiklar som kallas fotoner. Dessa fotoner tar det cirka 250000 år för att stötas upp från solens innersta 700000 kilometer ner i solen för att nå solens synliga yta. Därefter tar detta ljus (fotoner) åtta minuter att färdas de 150 miljoner kilometerna till jorden. Fusion är den process där lätta element pressas under enormt tryck och temperatur till nya tyngre element.

Att skapa något nytt grundämne från ett annat kan vi inte men på solen sker det och detta kan kallas alkemi.

Bild från vikipedia "Alkemisten", målning av William Fettes Douglas en 1800-talskonstnär.

Vad innebär kyla i universum och vad är det och varför? 2

 

Temperatur är ett mått av hur snabbt molekyler rör sig i ett medium. Den lägsta temperaturen motsvarar därför när molekyler inte rör sig alls. Det sker vid temperaturen minus 273,15 grader Celsius och betecknas som den absoluta nollpunkten. Denna klassiska begreppsförklaring har gällt länge och gäller till största delen än.

Men inom kvantmekaniken förfalskar antagandet via Heisenbergs osäkerhetsprincip (en oerhört fascinerad teori som verkar stämma läs gärna om den genom länken här från vikipedia). 

Om denna princip medräknas ses absoluta nollpunkten som den temperatur där samtliga partiklar når sin lägsta energigrad. Det vill säga befinner sig i sitt grundtillstånd. Men vad är då vacuum där inga partiklar finns och där temperaturen finns? Frågan kvarstår vad är köld förutan materia som vi vet förändras i köld?

På jorden upplever vi från Sibirien till Sahara ett omfattande spektrum av temperaturer. Rekorden ligger i dag på  +57°C till -89°C. Men det vi anser vara extrem temperatur på jorden är inte detta i rymden. På planeter utan isolerande atmosfär varierar temperaturerna stort mellan dag och natt. Dagstemperaturer som 449°C och nätter med så låga temperaturer som -171°C har uppskattats på samma planet.

Rymdfarkoster ska tåla temperaturskillnader på 33 °C mellan sin solbelysta och sin skuggiga sida. Det skulle vara som att ha ett glas vatten utomhus i  trädgården vars vatten i skuggan fryser till is medan det i solgasset håller +33 C en varm sommardag.

NASA:s Parker Solar Probe som inlägget i går handlade om upplevde skillnader över 2000 C grader på sin färd. Satelliter och instrument som NASA skickar ut i rymden är noggrant utformade för att klara av temperaturskillnader av stora slag.

Exempelvis NASA:s Solar Dynamics Observatory vilket tillbringar större delen av sin tid i direkt solljus förutom att det några gånger om året passerar in i jordens skugga. Under denna färd sjunker temperaturen på de solvända solpanelerna med 158 °C. Ombord finns dock värmeaggregat som då slås på för att hålla elektroniken och instrumenten säkrade genom att bara tillåta en halv grads förändring för de känsliga instrumenten.

 

Även astronautdräkter är uppbyggda till att tåla temperaturer från -157 °C till 121 °C). Dräkterna är vita för att reflektera solljus medan de är i solsken och värmeaggregat är placerade över hela insidan på dräkten för att hålla astronauterna varma när de befinner sig i extrem kyla. Dräkterna är även utformade för att ge konsekvent tryck och syre och motstå skador från mikrometeoriter och solens ultravioletta strålning.

Frågan är vad temperaturen betyder för universum (min anm.). Kan absoluta nollpunkten då all form av materia är i grundläge vara av vikt för universums expansion? Ingenting säger att absoluta nollpunkten är något som måste finnas.

Bild flickr.com

För första gången har en rymdfarkost besökt solens corona

 

Parker Solar Probe har passerat en gräns och farit in i solens atmosfär (corona) och där samlat in data som nu ska hjälpa forskare att bättre förstå stjärnors fysik. Den efterlängtade milstolpen, nåddes i april 2021 men tillkännagavs först den 14 december. Det är en stor prestation gjord av rymdfarkosten Parker Solar Probe som nu har en bana närmare solen än någon annan farkost tidigare haft.

"Vi har äntligen anlänt", säger Nicola Fox, chef för NASA:s heliofysikavdelning vid byråns huvudkontor i Washington DC i ett uttalande. "Mänskligheten har rört vid solen."

 Se länken här där en film från NASA visar hela projektets idé och nuvarande resultat. https://www.youtube.com/watch?v=LkaLfbuB_6E

 

 - Det här är en enorm milstolpe, säger Craig DeForest solfysiker vid Southwest Research Institute i Boulder, Colorado.  Att flyga in i solkoronan representerar "en av de sista stora okända platserna i vårt närområde", säger han.

 

Vissa forskare hade spekulerat om att gränsen där farkosten var skulle vara ganska "luddig" – men istället visade det sig att den är skarp men skrynkelformad. Rymdfarkostens bana tog den in i koronan under nästan fem timmar och för att sedan backa ut; och den har troligen under en kort stund ha farit genom koronan ytterligare två gånger. Inuti koronan sjönk solvindhastigheten och plasmatätheten vilket tyder på att gränsen verkligen hade korsats.

"Vi lär oss nya saker som vi inte hade tillgång till tidigare", säger Raouafi projektets ledarforskare vid Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory i Laurel, Maryland.

Resultatet av färden kommer troligen att ta år att analysera  då datainsamlingen är stor och analysförfarande är tidsödande (min anm.).

Bild från vikipedia på en total solförmörkelse där coronan syns tydligt.