Astronomer misstänker att de fångat signaler från enorma svarta hål

 

Ett internationellt team av astronomer har upptäckt vad som kan vara en tidig (från universums tidigaste tid) tecken på  bakgrundssignal som härrör från något supermassivt svart hål av lågfrekvent gravitationsvåg. Forskare jämför data som samlats in från flera instrument bland annat av National Science Foundations Green Bank Telescope (GBT.)

 

Gravitationsvågor krusar fram genom rymdtiden i en ljusårsskala och härrör troligen från sammanslagningar av  massiva svarta hål i universum eller händelser som inträffade strax efter Big Bang. International Pulsar Timing Array (IPTA) ansluter sig till arbetet i flera astrofysiksamarbeten från hela världen och inklusive detta  har i arbetet använts datainsamlingar från European Pulsar Timing Array (EPTA), North American Nanohertz Observatory for Gravitational Waves (NANOGrav) och Parkes Pulsar Timing Array i Australien (PPTA).

IPTA har delat med sig av en ny datautgåva Data Release 2 (DR2) bestående av precisionstidsdata från 65 millisekunder pulsars-stellar rester som snurrar hundratals gånger per sekund vilket innebär svepande smala strålar av radiovågor som sveper ut  pulseringsaktigt på grund av dessa spinningsrörelsemönster. 20 av dessa pulsarer observerades av Green Bank Telescope.

 

"GBT bidrar till IPTA som ett av de viktigaste teleskopen som används av NANOGrav. Kombinationen av GBT: s känslighet, instrument och förmåga att se en så stor del av skyn gör det till en viktig del av IPTA: s arbete," säger Dr. Ryan Lynch, en Green Bank Observatory forskare och NANOGrav medlem.

 

Forskning av den kombinerade IPTA DR2 och andra oberoende datainsamlingar från de tre ingående samarbetena har visat på starka bevis för att denna nya lågfrekventa gravitationsvåg bakgrundssignal korrelerade med många av pulsarerna. Egenskaperna hos denna  pulsarsignal är i stort överensstämmelse med de som förväntas från en GW "bakgrund" (GWB).

 

Denna bakgrund bildas genom många olika överlappande GW-signaler som avges från den kosmiska populationen av supermassiva binära svarta hål (dvs. två supermassiva svarta hål som kretsar runt varandra och så småningom smälts samman). Resultatet stärker ytterligare den gradvisa uppkomsten av liknande signaler som har hittats i de enskilda datamängderna från de deltagande samarbetena under de senaste åren.

 

Men forskare varnar för att de ännu inte har definitiva bevis för GWB och undersöker fortfarande vad denna signal annars skulle kunna vara och samlar därför in mer information för att stärka sina tidigare resultat.

Även om dessa "rumsliga korrelationer" ännu inte har upptäckts är den befintliga signalen förenlig med vad forskare förväntar sig att se. IPTA arbetar flitigt för att analysera nyare data vilket kan bekräfta den nya signalens natur. Dessutom kommer insamling från nya teleskop som MeerKAT och från andra samarbetstobservatorium såsom India Pulsar Timing Array, att vara viktiga i framtiden.

 

Dr. Maura McLaughlin vid West Virginia University, som använder GBT för datainsamling för NANOGrav, säger följande "Om signalen vi för närvarande ser är den första antydan till en GWB baserat på våra simuleringar är det möjligt att vi kommer att ha mer bestämda mätningar av de rumsliga korrelationer som är nödvändiga för att slutgiltigt identifiera ursprunget till den gemensamma signalen inom en snar framtid."

 

"IPTA är ett bra exempel på  forskare och instrument från hela världen som samlas för att öka vår förståelse av kosmos", säger Lynch. Green Bank Observatory där det utvecklas ny teknik för att förbättra GBT: s kapacitet för denna forskning.

Bild från North American Nanohertz Observatory for Gravitational Waves (NANOGrav) ett av observatorierna där signalerna fångades.

För 14 miljoner år sedan bildades en bubbla i vårt närområde resultatet blev nya stjärnor.

 

Astronomer vid Center for Astrophysics vid Harvard & Smithsonian och Space Telescope Science Institute har publicerat en artikel i Nature där man beskriver hur de rekonstruerat den evolutionära historien i vårt galaktiska grannskap och hur en kedja av händelser som började för 14 miljoner år sedan ledde fram till skapandet av en stor bubbla där stjärnor sedan dess bildas.

 

"Detta är verkligen en ursprungshistoria; för första gången kan vi förklara hur all närliggande ny stjärnbildning började", säger astronomen och datavisualiseringsexperten Katarina Zucker som var den slutförde arbetet med hjälp av ett stipendium vid CfA.

Det centrala i arbetet var skapandet av en 3D-animering för rymdtid där man kunde avslöja att alla unga stjärnor och stjärnbildande regioner – inom 500 ljusår från jorden –sker på ytan av en jättebubblas insida kallad den lokala bubblan. Medan astronomer har känt till dess existens i årtionden, kan forskare nu se och förstå den lokala bubblans skapande och dess inverkan på gasen runt denna. Med hjälp av en mängd ny  datorteknik visar rymdtidsanimeringen hur en serie supernovor som skedde för 14 miljoner år sedan tryckte interstellär gas utåt vilket skapade en bubbelliknande struktur med en yta för stjärnbildning.

 

Idag finns sju välkända stjärnbildande regioner eller molekylära moln – täta områden i vintergatan där stjärnor bildas – på bubblans inre yta.

 

"Vi har beräknat att cirka 15 supernovors skeende under miljontals år är det som är anledningen till den lokala bubblan som vi ser idag", säger Zucker.

Den märkligt formade bubblan är inte statisk utan fortsätter att långsamt växa i storlek konstaterar astronomerna.

"Den utvidgas ca 6 km/s i sekunden", säger Zucker. "När de första supernovorna som skapade början till den lokala bubblan skedde var det långt från vår sol", säger medförfattaren till arbetet João Alves, professor vid Wiens universitet. "Men för ungefär fem miljoner år sedan tog solens väg genom galaxen den rakt in i bubblan och nu finns solen nästan mitt i bubblans centrum."

Goodman liknar upptäckten av bubblan vid att Vintergatan liknar en ihålig schweizerost, där hål i osten sprängs ut av supernovor och nya stjärnor kan bildas i gasen runt hålen där materia från döende stjärnor är grundmaterialet (resterna efter supernovor).

Säkert kan stjärnbildning ske både på yttre och inre delen av bubblan och dess skal (min anm.) men knappast i dess inre som är tomt av stjärnmassa- men det är här vår sol finns i dag.

Bild på hur bubblan som omtalas kan ses. Bild från https://hubblesite.org/

Är det en rugbyboll? Nej det är WASP-103b.

 

WASP-103 är en stjärna av F-typ som finns någonstans mellan 100 -1800 ljusår (osäkert avstånd) från oss i riktning mot stjärnbilden Herkules. 2014 upptäcktes här en stor Jupiterlik planet som fått beteckningen WASP-103b.

 Genom ESA:s exoplanetsökande rymdteleskop  Cheop (hemsida)  har visat att en exoplanet som kretsar kring sin sol så snabbt och nära denna att dess bana enbart tar en dag får  en deformerad form som mer liknar en rugbyboll än en sfär. Ovan planet är en sådan  rugbybollformad exoplanet vars upptäckt ger oss möjlighet till nya insikter om den inre strukturen hos dessa unikt formade planeter.

WASP-103b har deformerats av de starka tidvattenkrafterna mellan planeten och dess sol (stjärnan WASP-103) vilken är cirka 200 grader varmare och 1,7 gånger större än vår sol. Här på jorden upplever vi tidvatten i jordens hav främst på grund av att månen drar något i vår planet när den kretsar runt oss. Solen ger också en liten men betydande effekt av tidvatteneffekt men så svagt att den inte  kan orsaka stora deformationer av vår planet.

Detsamma kan inte sägas om WASP-103b, en planet nästan dubbelt så stor som Jupiter med 1,5 gånger större massa och som kretsar kring sin stjärna på mindre än en dag. Astronomer har misstänkt att en sådan närhet mellan en planet och dess sol skulle orsaka stora tidvatteneffekter men hittills har de inte kunnat mäta detta.

 Tidvatteninteraktionerna mellan en stjärna och en mycket näraliggande planet i Jupiter-storlek skulle vanligtvis få planetens omloppsperiod att minska över tid och dras in i sin sol  och uppslukas av stjärnan. Mätningar av WASP-103b verkar dock tyda på att omloppsperioden ökar och att planeten sakta glider bort från stjärnan. Detta tyder på att något annat än tidvattenkrafter är den dominerande faktorn som påverkar denna planet. Kan dess form vara anledningen då en rugbyformad planet bör ha en annorlunda banform än en rund som jorden (min anm. Vi kanske ska se lite på hur vår egen måne reagerar dess avstånd till jorden ökar år för år).

Susana Barros på Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço och University of Porto, Portugal, huvudförfattare till forskningsrapporten och hennes kollegor tittade på andra potentiella scenarier till exempel möjligheten att en följeslagare påverkar systemets dynamik eller planetens omloppsbana som något elliptisk. De kunde inte bekräfta dessa scenarier men kunde inte utesluta dem heller. DEt kan finnas någon okänd kropp därute som påverkar.

Det är inte heller helt omöjligt att vi mäter fel och att omloppsperioden faktiskt minskar, snarare än ökar (vi kan ha ett oupptäckt mätfel som inte visar hela sanningen. Inte helt omöjligt vi har ju inte kunnat mäta avståndet korrekt till objektet hundratals ljusår är felmarginalen som vi såg ovan  (min anm.)), men endast ytterligare observationer av transiteringarna av WASP-103b med Cheops och andra teleskop kommer att hjälpa till att kasta ljus över detta mysterium.

Bild från https://twitter.com/ESA_CHEOPS/status/1480813934781386755

 vilket visar en bra schematisk bild av objektet.

Är vi redo att ta emot aliens om det visar sig att de just nu är på väg till oss?

 

Chansen att vi om ca 20 år kan vi få ett svar från utomjordingar finns. Detta då vi 2017 riktade en kraftfull radiosändning mot exoplaneten GJ 273b. En planet därute som tros kunna stödja liv. Budskapet som skickades av gruppen Messaging Extraterrestrial Intelligence International innehöll instruktioner om hur man förstår jordisk matematik, musik och tid. Om budskapet tas emot av intelligent liv som kan förstå verkligheten likt vi gör kan om detta liv önskar visa att de finns för oss svar komma om cirka 10 år.

GJ 273b eller som planeten även benämns Luyten b som har sin bana kring Luytens Stjärna. En av de mest jordliknande planeter som någonsin hittats och som är den femte närmast oss potentiellt mest troliga beboeliga exoplanet vi känner till. Den finns på ett avstånd av 12,2 ljusår från oss.

En kontakt från något annat område i Vintergatan kan självfallet komma när som helst. Både spontat och med anledning av våra egna sändningars kontaktförsök. Sändningar i hopp om att locka till sig ett utomjordiskt svar har gått ut sedan 1962 då sovjetiska forskare var först genom att sända ett meddelande i morsekod till planeten Venus i ett första försök till interplanetarisk kommunikation med en en eventuell intelligens på Venus (vi vet dock numera att Venus inte hyser liv som vi känner det). 

Även om våra kontaktförsök inte genererar något svar verkar det alltmer troligt att mänskligheten likväl kommer att snubbla över livet någonstans i universum. Men då kanske i mycket enkel form. NASA: s James Webb Space Telescope, det mest kraftfulla teleskopet som någonsin skickats ut i kosmos kommer att göra det möjligt för forskare att undersöka tusentals avlägsna planeter efter "biosignaturer".

Men är vi förberedda för hur vi ska agera vid svar (min anm.)? Svaret ä nej. Det kan vi inte vara då vi inte vet hur ett eventuellt svar blir. Det är ju inte som att göra en sändning till en mänsklig boning och vänta sig ett mänskligt svar vi förstår eller kan tolka. Vi vet inte heller om våra kontaktförsök kommer att resultera i om en fredlig eller krigisk civilisation hör av sig. Det kan finnas civilisationer därute som söker nya boplatser och om en sådan som löst resandet problematik får veta att Jorden finns kan vi bli invaderade och kanske utrotade för att ge plats för dessa. En sådan händelse kommer då troligen att ske överraskande. En civilisation med syfte att invadera svarar knappast först och berättar att de kommer utan de kommer bara.

För än mer om ämnet se denna länk. 

Bild pixabay.com kanske de ser ut så här de som kanske just nu är på väg att besöka oss.

Det finns nu bevis på vattenförekomst på månen.

 

Kinas månlandare Chang'e 5 blev den första att upptäcka vatten i raltid på månen.

Chang'e 5 hittade vatten vid sin landningsplats nära Oceanus Procellarum med hjälp av ett instrument som detekterar vatten genom att bestämma spektralreflektansmätningar av regolit (jord) och sten.

Före Chang'e 5 hade inget månuppdrag hittat vatten i realtid på månens yta. (Apollo-astronauterna på 1970-talet tog visserligen hem prover som innehöll vatten men det upptäcktes inte i detta material förrän årtionden senare vid  labbanalys efter att labbutrustningen hade förbättrats över tid.)

Vatten har en distinkt spektralsignatur som förväntades visa sig i mätningarna från Chang'e 5:s månmineralogiska spektrometer som var utformad för att leta efter vatten. Resultaten bekräftades med ett prov av månregolit då Chang'e 5 återvänt till jorden i december 2020. Något som gör Chang'e 5  till den första sonden att ta tillbaka material från månen sedan Luna 24 gjorde detta 1976.

Denna [andel vatten] som bekräftats efter att materialet kommit till jorden visar att resultatet som sändes hem vid landningen  överensstämmer med den preliminära analysen på plats av Chang'e 5-proverna, säger av tjänstemän i ett pressmeddelande.

Vattnet  tillskrivs nedfall från solvinden den konstanta strömmen av laddade partiklar som kommer från vår sol.

Rymdsonden Chang'e 5 sändes upp 2020 och avslutade sitt uppdrag samma år.

Bild vikipedia på Chang'e 5 då den sändes upp.

Astronomer identifierar en möjlig ledtråd till Återjoniseringen av universum efter BigBang

 

Jonisering i detta fall innebär att en eller flera elektroner i en atom tas bort så att atomen får en positiv laddning. Fotojonisation är excitation av ljus och sker enligt samma lagar som fotoelektrisk effekt i metall. Det krävs en viss energi för att jonisera en atom. Denna mängd energi kallas joniseringsenergi. Joniseringsenergin varierar mellan olika atomslag. Energin som krävs för att en elektron ska lämna atomen är mindre desto längre ut elektronen är från atomkärnan då kärnan då inte lika hårt håller  kvar elektronen. Återjonisering i detta fall innebär en återgång till stadiet innan motsatsen skedde. Stadiet med positiva kärnor vilket blev resultatet måste finnas för vårt universum som vi känner det.

Kan dessa skeenden vara en förklaring till den i dag saknade antimaterien (min anm.)? Var universum bestående av antimateria innan ovanstående skedde eller var återjoniseringen en effekt som enbart drabbade antimateria? Var materia som vi känner den uppbyggd som det som först skapades men som övergick till antimateria för att sedan  återjoniseras till materia? Varför i så fall?

Joniseringen skedde som  BigBangs återjoniseringen omkring 400000 år efter att universum skapades (BigBang). En period som kallas "reionization of universe". Under denna tid började det en gång heta universumet svalna och materia klumpas ihop och bilda de första stjärnorna och galaxerna. När dessa stjärnor och galaxer uppstod värmde energin av detta den omgivande miljön och en del av det återstående vätet i universum.

Universums återjonisering är välkänd men att förstå hur det kunde ske har varit svårt att förstå. För att lära sig mer om detta har astronomer riktat teleskop bortom vintergatan för ledtrådar. I en ny studie identifierade astronomer vid University of Iowa en trolig källa att forska inom i en serie galaxer som kallas Lyman kontinuumgalaxer 

 

Här misstänks ledtrådar  finnas om hur universum återjoniserades. I studien identifierade astronomerna ett svart hål där med ett ljus av en miljon gånger svagare slag än vår sol ger ett svart hål som kan ha liknat källorna som drev universums återjonisering. Det svarta hålet fann man med hjälp av observationer gjorda i februari 2021 av NASA: s flaggskepp inom röntgenstrålobservation Chandra X-ray observatory, ett observatorium tillräckligt kraftfullt för att stansa kanaler i en galax i sitt sökande så  ultravioletta fotoner kan hittas och observeras enklare.

– Antagandet är att utflöden från svarta hål kan vara viktiga för att möjliggöra flykt av ultraviolett strålning från galaxer som återjoniseras i det intergalaktiska mediet, säger Phil Kaaret, professor och ordförande vid institutionen för fysik och astronomi och studiens författare.

"Vi kan ännu inte se källorna som faktiskt är anledningen till universums återjonisering eftersom de är för långt borta," säger Kaaret. "Vi tittade därför på en närliggande galax med egenskaper som liknar de galaxer som bildades i det tidiga universum. En av de främsta anledningarna till att James Webb Space Telescope byggdes var att försöka se galaxerna som var källorna som drev universums återjonisering. Man beräknar att James Webb teleskopet ska se  längre bort i tid och rum än något tidigare teleskop kunnat (min anm.).

Bild flickr.com ut i universum.

Projekt Starlight

 

Projektet innebär arbete med och teorier om hur vi en gång kan lämna vårt solsystem och resa mot stjärnorna och andra galaxer därute.

Det finns en del idéer om hur detta kan gå till.

Vår förmåga att utforska kosmos genom direktkontakt i rymden har begränsats till ett litet antal mån- och interplanetära uppdrag i vårt eget solsystem. Ännu har människan inte personligen besökt  mer än månen i vårt solsystem.  Nasa Starlight-program pekar mot en väg framåt som börjar med att skicka mycket små rymdfarkoster (med mycket små organismer eller (och)  instrument) långt utanför vårt solsystem via standoff-riktad energiframdrivning.

Dessa miniatyr-farkoster blir en djupgående förändring i vår förmåga att  karakterisera och utöka räckvidden för sökandet efter  liv (och spridningen av liv).

I programmet utforskas de biologiska och tekniska utmaningarna och förutsättningarna med dagens kunskap och teknik  inom interstellär rymdbiologi med fokus på strålningstoleranta mikroorganismer som kanske kan sändas iväg. Dessutom diskuteras  skyddsåtgärder vid resor och andra etiska överväganden i att skicka liv till stjärnorna.

 

Jag har i flertal inlägg genom åren beskrivit olika idéer om hur detta kan gå till och vad vi kan finna därute. Allt teoretiskt men med utgångspunkt från aktuell forskning och teori. Ibland med tillägg av egen teori och tanke. Men de etiska i detta att sända jordiskt liv ut till främmande planeter kan diskuteras. Tänk om jorden en gång planterades  med liv i något liknande projekt från någon civilisation därute? Kan det då anses ha varit etiskt? 

Här kan den intresserade läsa en hel uppsats publicerad i https://www.sciencedirect.com/ om ämnet ifråga det går att läsa kapitel för kapitel eller ladda ner på sidan i pdf för att spara. Starlight-projektet finansieras av NASA. Bild pixabay.com