Ovanligt metallfattiga stjärnor finns i ett område av Vintergatan

 

Solen består till 98,5% av två lätta grundämnen, väte och helium. De återstående 1,5%  består av tyngre element ex kol, syre och järn. Procenten av  dessa tyngre element i en stjärna benämns dess "metallicitet", och varierar något från stjärna till stjärna.

Nya data visar att Vintergatan (vår galax) är hem för ett stjärnkluster som är unikt då denna grupp av stjärnor består av extremt låg metallicitet ca 2500 gånger lägre än solens (solens 1,5 %). Detta är långt under någon annan känd stjärnstruktur (eller stjärna) i universum vi i dag känner till.

Upptäckten skedde av ett internationellt team under ledning av en CNRS-forskare vid Strasbourg Astronomical Observatory (CNRS / University of Strasbourg) och forskare från Galaxies, Stars, Physics and Instrumentation Laboratory (Paris Observatory - PSL / CNRS) och vid J-L Lagrange Laboratory (CNRS / Côte d'Azur Observatory/Université Côte d'Azur). Studien publicerades den 5 januari 2022 i tidskriften Nature Nature .

Denna grupp av stjärnor tillhör alla en stjärnkonstellation i Vintergatan som kallas C-19. Upptäckten utmanar inte bara den nuvarande förståelsen och modellen för bildandet av stjärnor och stjärngrupper. Den öppnar också ett unikt och direkt fönster mot den allra tidigaste tiden av stjärnbildning och utveckling av stjärnstrukturer i det mycket avlägsna förflutna. Tiden då tunga element producerades av på varandra följande generationer av massiva stjärnor. C-19-stjärnornas mycket låga metallicitet antas bero på att de bildades en kort tid efter universums födelse.

Det är konstigt att det är just i Vintergatan det hittats universums metallfattigaste stjärnkonstellation (min anm.). Men jag antar att det finns sådana kluster  stjärnor finns i merparten galaxer men att de ännu inte hittats. Slumpen kan spela spratt.

Bild från https://www.cnrs.fr/en/discovery-least-metallic-stellar-structure-milky-way

med följande text i översättning " Distribution av mycket täta grupper av stjärnor i Vintergatan, så kallade klotformiga kluster, ovanpå en karta över Vintergatan sammanställd från data som erhållits med Gaia Space Observatory. Varje prick representerar ett kluster av några tusen till flera miljoner stjärnor, som här ses i bilden av Messier 10-klustret. Prickarnas färg visar deras metallicitet, deras överflöd av tunga element i förhållande till solen. C-19-stjärnorna indikeras av de ljusblå symbolerna.

© N. Martin / Strasbourg Astronomical Observatory / CNRS; Teleskopet Kanada-Frankrike-Hawaii / Coelum; ESA / Gaia / DPAC".

Även solen hade sina ringar innan planeter började bildas.

 

Innan vårt solsystem hade planeter fanns ringar runt den ensamma solen (stjärnan) av damm och gas liknande vad man kan se runt Saturnus. Ur detta bildades  efterhand enligt en ny studie planeterna.

"I solsystemets början hände något som förhindrade att jorden blev en mycket större typ av planet som kallas en superjord ", säger Rice Universitys astrofysiker Andre Izidoro och syftar på de massiva steniga planeter som upptäckts runt minst 30% av solliknande stjärnor i vår galax. Man bör lägga till att även Venus, Mars och Merkurius hör till denna grupp planeter som inte blev superjordar (min anm.). 

Izidoro med kollegor använde en superdator för att simulera solsystemets formationshistoria hundratals gånger i skilda modelleringar. Den troligaste modellen beskrivs i en studie publicerad online i Nature Astronomy. Man antar helt riktigt enligt mig att dessa ringar som vi ser runt många avlägsna, unga stjärnor är grundmaterialet i planetbildning likt gasmoln är grundstoftet för stjärnbildning.

Det var astronomer, astrofysiker och planetforskare vid Rice, University of Bordeaux, Southwest Research Institute i Boulder, Colorado och Max Planck Institute för Astronomy i Heidelberg, Tyskland som forskar om de nyaste rönen om bildandet av nya solsystem som gjorde denna undersökning.

 

Deras modell förutsätter att tre band av högt tryck uppstod i den unga solens omgivande skiva av gas och damm. Sådana "tryckstötar" har observerats i stjärnskivor runt avlägsna stjärnor och i studien förklaras hur tryckstötar och ringar av detta slag kan vara upphovet till  solsystems arkitektur, säger huvudförfattaren Izidoro, Rice.

"Om superjordar är vanliga, varför har vi inte en i vårt solsystem?" frågade sig Izidoro. "Vi föreslår att tryckstötar producerade frånkopplade reservoarer av ringens material i det inre och yttre solsystemet och att detta  reglerade naturligt hur mycket material som fanns tillgängligt för att konstruera planeter i det inre av solsystemet."

Jag tror detta är förklaringen till att det inte fanns så mycket material runt solen att superjordar kunden bildas (min anm.).  Men varför det material som fanns istället bildade kärnor som sedn blev de inre planeterna istället för att bilda en större kärna som kunde blivit en superjord istället är för mig en lite gåta som inte förklaras. Vi har  även ett antal  dvärgplaneter gasplaneter och asteroider längre ut i vårt solsystem. Man kan till viss del fråga sig om ex Saturnus ringar kunnat vara materia till mindre planeter om Saturnus själv varit betydligt varmare än den är? Mer om ämnet kan läsas om man följer länken här som utgångstexten kommer från i detta inlägg.

Bild vikimedia en schematisk bild av solen.

 

Nya rön om Novan V2891 Cygni

 

En nova är beteckningen på en stjärna oftast en vit dvärg som en annan stjärna sveper runt i detta fall en röd dvärgstjärna. V2891 Cygni  ökar regelbundet i ljusstyrka och för att därefter långsamt återvända till sitt ursprungliga ljussken. Något som här sker i månader för att sedan stanna av och lugna ner sig. Förloppet uppstår vanligen igen efter en tid. Utbrotten är resultatet av ackumuleringsprocessen i ett binärt system som innehåller en vit dvärgstjärna och dess följeslagare som kan vara av vilket stjärnslag som helst.

V2891 Cygni novan har en sådan följeslagare en röd dvärgstjärna vilken ger  novan en röd ton.  V2891 Cygni finns cirka 17900 ljusår bort och dess rodnad är på en nivå av 2,21. Novan innehåller en gasmassa av cirka 0,84 miljoner av solens massa (obs är inte ett mått på de stjärnor som finns här) och en temperatur  till mellan 500000 C och 900000 C. Här finns även ett överflöd av aluminium och kisel.

Den röda dvärgstjärnan tillhör spektralklass Fe II och upptäcktes första gången den 17 september 2019, av Palomar Gattini-IR teleskopet i USA. 

Analys av V2891 Cygni ljus visade att novans  ljusstyrka  fluktuerade maximalt under en längre tid som sedan följdes av en långsam nedtoning i ljusstyrka.

 

En grupp astronomer ledda av Vipin Kumar vid Physical Research Laboratory (PRL) i Ahmedabad, Indien, studerade V2891 Cygni och dess utveckling under en längre tid med hjälp av flera markbaserade anläggningar, främst 1,2 m meters teleskopet Abu Telescope i Indien.

Genom att analysera utvecklingen av V2891 Cygni identifierade astronomerna en dammbildningshändelse cirka 273 dagar efter utbrottet, tillsammans med produktionen av koronallinjeutsläpp i det närliggande infraröda bandet. Forskarna antar därför att koronalutsläppet troligen orsakades av stötvis uppvärmning snarare än fotojonisering och att dammbildningen är en chockinducerad effekt av detta. Sådant beteende ses sällan annars i utvecklingen av ett novautsläpp.

 

"Således är den nuvarande datainsamlingen  och analysen av denna av intresse i utforskandet av novafenomens fysik", noterade författarna till studien.

 

Bild flickr.com. En undran över allt som finns och kanske inte finns därute.

Betydelsen av magnetfält i det molekylära molnet L1544 vid bildande av stjärnor.

 

Magnetfält är de väsentliga, men ofta ännu inte förstådda ingredienserna i det interstellära mediet under processen då nya stjärnor bildas. Vi förstår inte hur  de interstellära magnetfälten därute fullt ut fungerar vid denna bildning något som till viss del kan bero på bristen på sonder som kan söka kunskap om detta.

Med hjälp av det femhundra meter långa Aperture Spherical radioteleskopet (FAST) har dock ett internationellt team under ledning av Dr. LI Di från National Astronomical Observatories of Chinese Academy of Sciences (NAOC) nu lyckats få en veta den exakta magnetiska fältstyrkan i ett molekylärt moln. Molnet L1544 som finns i en region i det interstellära mediet där stjärnbildning är  under utveckling. 

 

Teamet använde en teknik kallad HI Narrow Self-Absorption (HINSA) först utformad av LI Di och Paul Goldsmith. En teknik som är baserat på Arecibo-data 2003. FAST: s känslighet underlättade möjligheten till en tydligare detektering av HINSA: s Zeeman-effekt. Resultaten tyder på moln som ovan uppnår ett superkritiskt tillstånd vilket till slut startar en stjärnbildningsprocess.

"FAST:s design innebär att fokusera radiovågor på en kabeldriven hylsa vilket resulterar i ren optik och som är avgörande för framgång för HINSA Zeeman-experiment", säger Dr. LI.

En förklaring av Zeeman-effekten kan man läsa om här.  Studien publicerades i Nature den 5 januari 2022.

År 2003 visade det sig att spektra av molekylära moln innehöll en atom-vätefunktion kallad HINSA som produceras av att väteatomer  kyls genom kollisioner med andra vätemolekyler. Sedan denna upptäckt gjordes av Arecibo teleskopet med hjälp av Zeeman - effekten i HINSA har det ansetts vara en lovande början till bättre förståelse av magnetfälts påverkan i molekylära moln.

HINSA har en linjestyrka 5–10 gånger högre än för molekylära spårämnen. HINSA ger även ett relativt starkt svar på magnetfält och är robust från de flesta molekylära spårämnen, robust mot astrokemiska variationer.

 

FAST:s HINSA-mätningar visade magnetfältets styrka i L1544 till cirka 4 μGauss, dvs. 6 miljoner gånger svagare än jordens magnetfält.

Magnetfältets koherens som avslöjades genom  HINSA Zeeman-effekten innebär att avledningen av fältet sker vid bildandet av det molekylära mediet (eventuellt istället genom en annan mekanism denna ambipolära diffusion).

Vad i så fall vet forskarna ännu inte men är öppna inför nya rön som kan förändra dagens kunskap (min anm.).

Bild från vikipedia där stjärnbilden Oxen (Taurus ses) det är i dettas molekylära moln L1544 är en del.

En massiv molekyl-massa som fått beteckningen AGAL35

 

Nyligen gjorda observationer visar att stjärnor med stor massa bildas genom fragmenteringen från massiva molekylära klumpar (av gas och stoff). Sådana klumpar kollapsar under självgravitation och fragmenteras då i flera fasta kärnor. Men man vet inte om stjärnbildning beror på individuell monolitisk kärnkollaps eller av global hierarkisk kollaps av en molekylär klump.

Cirka 6850 ljusår från jorden finns AGAL35 en infrarödlysande massiv molekylär massa. I detta objekt sker en fragmentering och därför är objektet en intressant källa  att studera för att förstå de tidigaste skeendena av stjärnbildning.

Med detta syfte undersökte ett team av astronomer under ledning av Martin E. Ortega vid universitetet i Buenos Aires i Argentina fragmenteringen och kinematiken i den molekylära massan  AGAL35. I projektet användes data med hög vinkelupplösning insamlat av ALMA-teleskopet i Chile.

Man fann att AGAL35 innehåller fyra infrarödlysande dammkärnor (betecknade C1, C2, C3 och C4) med massor var och en under 3 solmassor (en solmassa vår sols massa). Det gör att de är mindre massiva än man tidigare förutsett. C1 och C2 uppvisar acetonitril utsläpp medan C3 och C4 som är yngre och med en lägre massa består av molekylära utflöden relaterade till molekylära vätemissionslinjeobjekt.

Det konstaterades att C1 och C2 har en temperatur av cirka -100 C. När det gäller deras massa uppskattar astronomerna att C1 är cirka 40 procent mer massiv än vår sol medan C2 har en massa på en nivå av cirka 0,9 solmassor.

En gång i en mycket avlägsen framtid blir troligen dessa klumpar  fyra solsystem. Fyra stjärnor med egna planeter där kanske en blir ett hem för ett nytt slag av intelligent liv i en form vi inte kan föreställa oss(min anm.) Men den gången är troligast vår planet och alla spår efter Jorden och dess liv och kiv försvunnet i historiens dimma för alltid.

Bild från  https://phys.org med följande förklarande text sedd från vänster ses en översikt över Hii-regionen G035.126−00.755 vid Spitzer-IRAC 8,0 μm bild. Höger: närbild av den massiva klumpen AGAL35 på UKIDSS K-band image.

Ett dammhöljt objekt har sin bana runt stjärnan TIC 400799224

Rymdteleskopet TESS lanserades 2018 med uppdraget att upptäcka exoplaneter runt solens närmsta stjärnor. Hittills har TESS upptäckt 172 exoplaneter och sammanställt en lista över 4703 eventuella exoplaneter. Tess känsliga kamera tar bilder som sträcker sig över ett stort synfält mer än dubbelt så stort som konstellationen Orion. Ur detta material har en stjärnkatalog konstruerats innehållande över 1 miljard objekt.

Uppföljande studier av TIC-objekt görs hela tiden (objekt funna av TESS). Det handlar om att få veta om det som upptäcks är eller beror på pulsarer, supernovor, sönderfallande planeter, gravitationellt självlinsade binära stjärnor, förmörkande trippelstjärnsystem, diskockultationer etc och inte exoplaneter.

CfA-astronomen Karen Collins (vid Harwards university) medlem i det stora team som upptäckte det mystiskt variabla objektet stjärnan TIC 400799224. De sökte i TESS- katalogen med hjälp av maskininlärningsbaserade beräkningsverktyg som utvecklats från observerade beteenden hos hundratusentals kända variabla (objekt som varierar över tid av ljus och strålstyrka) objekt. Metoden har tidigare exempelvis funnit sönderfallande planeter och objekt som periodvis döljs av damm .

Objektet TIC 400799224 (stjärnan) upptäcktes på grund av dess snabba minskning av ljusstyrka med nästan 25 % på bara fyra timmar följt av flera starka ljusstyrkevariationer som var och en kunde tolkas som en solförmörkelse.

 

Astronomerna studerade TIC 400799224 från en mängd olika anläggningar, inklusive insamlad data från några teleskop som kartlagt himlen längre tillbaks i tid än TESS. De fann att stjärnan förmodligen ingår i ett binärt stjärnsystem och att en av stjärnorna pulserar med en 19,77- dagarsperiod förmodligen i en omloppsbana som periodvis går in och ur ett dammoln som då tillfälligt försvagar ljuset från stjärnan.

Periodiciteten är strikt tidsbunden men däremot är stjärnans dammockultationer oberäkneliga i form, djup och varaktighet och kan upptäckas (åtminstone från jorden) endast ungefär en tredjedel av tiden eller mindre under banan. Naturen hos själva omloppskroppen är förbryllande eftersom mängden damm som avges är stor (det skiftar).

 Om det producerades genom upplösning av ett objekt exempelvis av storleken som asteroiden Ceres i vårt solsystem skulle objektet överleva bara cirka åtta tusen år innan det försvann. Men periodiciteten under de sex år som detta föremål har observerats har förblivit strikt och föremålet som avger dammet har uppenbarligen förblivit intakt. Teamet planerar att fortsätta övervaka objektet och införliva historiska observationer av området för att försöka bestämma dess variationers förklaring under många årtionden framåt.

Kan det vara ett dammoln det svävas igenom (min anm.). Ett dammoln vilket följer samma  bana men långsammare så objektet far igenom det vid varje banomgång och då förmörkar den andra stjärnan. Något som skulle ge en solförmörkelse. Det skulle även innebära att detta dammoln kunde få vilken form som helst vid förmörkelsen och förbli intakt. Inget säger att det skulle upplösas efterhand. Förändringarna i form och rörelser skulle då bero på att den troligen (neutronstjärna) som sveper igenom dammet förändrar dess densitet eller rörelser något varje gång den sveper igenom men att dammet därefter dras samman i rörelser av gravitation igen. Jag tror inte det är ett objekt som släpper ifrån sig damm utan helt enkelt ett dammoln som inte påverkas nämnvärt av den svala stjärna som sveper igen det eller kanske det inte är en stjärna utan en större planet som sveper igen molnet. En planet av mycket liten densitet och därför inte drar till sig dammet gravitationen blir för svag för den effekten.

Bild från https://pweb.cfa.harvard.edu

 En optisk/nära-infraröd bild av himlen runt rymdteleskopet från TESS Input Catalog.  (TIC)-objektet TIC 400799224 (hårkorset markerar objektets plats och synfältets bredd anges i bågminuter). Astronomer har dragit slutsatsen att de mystiska periodiska variationerna i ljuset från detta objekt orsakas av ett kretsande objekt som med jämna mellanrum släpper ifrån sig dammoln som döljer stjärnan. 

Då gravitationsvågor uppstår när svarta hål smälter samman med en neutronstjärna

 

Den första direkta observationen av en gravitationsvåg gjordes den 14 september 2015 och tillkännagavs av LIGO- och Virgo - samarbeten den 11 februari 2016.

För första gången har forskare nu bekräftat upptäckten av en kollision mellan ett svart hål och en neutronstjärna. Inte bara en gång utan två sådana händelser inträffade med 10 dagars mellanrum i januari 2020. De extrema händelserna gjorde avtryck i rymden som gravitationsvågor som porlade fram minst 900 miljoner ljusår från oss och nådde jorden. Vågorna utlöstes troligast  av att en neutronstjärna svaldes hel av ett närliggande svart hål.

 

Gravitationsvågor är störningar i rumtidens (rymdens) krökning och skapas av massiva föremåls i rörelser. Under de nu mer än fem år som gått sedan den första gravitationsvågen upptäcktes och bekräftades, ett fynd som ledde till Nobelpriset i fysik 2017, har forskare identifierat mer än 50 gravitationsvågor som troligen kommer från sammanslagningar av svarta hål och neutronstjärnor. Både svarta hål och neutronstjärnor är rester av massiva stjärnor. Skillnaden är att svarta hål är massivare än neutronstjärnor.

I en relativt ny studie har forskare beskrivit upptäckten av gravitationsvågor från två sällsynta händelser var och en uppkommen av en kollision av ett svart hål och en neutronstjärna. Gravitationsvågorna upptäcktes av National Science Foundations (NSF) Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) i USA och Virgo-detektorn i Italien. KAGRA-detektorn i Japan som även denna är ansluten till LIGO-Virgo-nätverket sedan 2020  var inte online just då.

Den första sammanslagningen kallad GW200105 upptäcktes den 5 januari 2020 och involverade ett svart hål ungefär 9 gånger solens massa (eller 9 solmassor) och en neutronstjärna med en massa av1,9 solmassor.

Den andra sammanslagningen upptäcktes den 15 januari och involverade ett svart hål med en massa av 6-sol-massor och en 1,5-sol-massa stor neutronstjärna.

 Resultaten av upptäckten publicerades  den 29 juni 2021 i The Astrophysical Journal Letters. Sedan tidigare hade astronomer ägnat årtionden åt att leta efter neutronstjärnor som kretsar kring svarta hål i Vintergatan men hade inte hittat några. "Med denna nya upptäckt av neutronstjärna- svarta hålkollision utanför vår galax har vi hittat den saknade typen av binära objekt av detta slag. Vi kan nu börja förstå hur många av dessa system som finns, hur ofta sammanslagningar sker och varför vi ännu inte har sett exempel på några i Vintergatan, säger Astrid Lamberts, forskare vid Observatoire de la Côte d'Azur, i Nice, Frankrike. Man har misstänkt händelseförloppen från gravitationshändelser av detta slag men först nu kunnat bekräftat att man anat rätt (min anm.)

 

 Den andra händelsen, GW200115 upptäcktes av både LIGO och Virgo. GW200115 uppstod vid sammanslagningen av ett svart hål med en neutronstjärna som ägde rum ungefär 1 miljard ljusår från jorden. Med hjälp av information från instrumenten kunde forskare bättre begränsa den del av skyn där denna händelse inträffade. Det lokaliserade området är nästan 3000 gånger större än fullmånen sedd från jorden.

Bild Simulering av sammanslagning av svarta hål som utstrålar gravitationsvågor. Bild Vikipedia.