Rörelserna av galaxer genom eoner

 

Allt i vårt universum rör sig. Det gäller allt överallt på alla skalor. Filosofen  Herakleitos  var en grekisk filosof från staden Efesos som levde i slutet av 500-talet f.Kr en av hans utsagor var att man kan aldrig gå ner i samma flod två gånger. Innebärande att flodens vatten hela tiden rör sig och det vatten du gick ner i finns inte där nästa gång du går ner i floden. Men de tidsskalor som behövs för att se rörelse är ibland mycket större än människans livstid exempelvis som vi ska ta upp här galaxers rörelser.

 I en ny stor studie har ett team astronomer från University of Hawaii Institute for Astronomy (IfA), University of Maryland och University of Paris-Saclay spårat rörelser tillbaks i tiden hos 10000 galaxer och galaxhopar. De galaxer de undersökte finns inom ett avstånd av högst  inom 350 miljoner ljusår från oss. Galaxernas rörelser kunde följas under en period av 11,5 miljarder år  från när universum bara var 1,5 miljarder år gammalt, fram till idag. Det blir en tidsrymd av 13 miljarder år Universum beräknas vara 14,5 miljarder år gammalt. Undersökningen gjordes med hjälp av numerisk matematik. 

Teamet beräknade galaxernas rörelser baserat på galaxernas nuvarande ljusstyrka och positioner och deras nuvarande rörelse bort från oss. Astronomerna har tagit hänsyn till Big Bang-teorins fysik, inklusive tanken att galaxer initialt började expandera från varandra nästan exakt efter sitt bildande. Man använde i arbetet  vad som kallas Hubble-expansionshastighet.   (Hubbles lag)

Det tas ett steg vidare med forskning av detta slag för vår förståelse av vad universum är och hur det utvecklats. Men inte till varför det finns.  Den frågan är fortfarande och kanske för alltid en gåta (men anm.)

Forskargruppen som arbetade med detta projekt bestod (och består av om de fortfarande arbetar med detta) av Shaya (University of Maryland), Tully (University of Hawaii), Daniel Pomarede (University of Paris-Saclay) och Alan Peel (University of Maryland).

Bild flickr.com

Magnetfält i spiralarmen G47.06+0.26 tillhörande Vintergatan.

 

Stjärnbildning i Vintergatan förekommer främst i de långa, täta glödtrådarna bestående av gas och damm som sträcker sig längs med spiralarmarna i Vintergatan. Dessa spiralarmar kallas "ben" då de avgränsar galaxens tätaste skelettspiralstrukturer, och kännetecknas av att de är minst femtio gånger längre än de är breda och sammanhängande delarna av galaxen. Det är längs med en sådan arm  ett  magnetfält nu undersökts.

Medan det mesta av de viktigaste fysiska egenskaperna hos dessa ben troligen är kända är det vi vet om deras magnetiska fältegenskaper i allmänhet okänt. Dessa fält kan spela en avgörande roll antingen i att stödja gas och damm mot en gravitationskollaps, till ny stjärnbildning eller för att hjälpa massflödet längs benet till bildning av kärnor som skapar nya stjärnor.

Magnetfält är svåra att mäta i rymden. Den vanligaste metoden bygger på utsläpp från icke-sfäriska dammkorn som anpassar sina korta axlar (till plus och minuspol) till magnetfältets riktning vilket resulterar i infraröd strålning som företrädesvis är polariserad vinkelrätt mot fältet. Att mäta denna svaga polariseringssignal och härleda fältets styrka och riktning har först nyligen blivit enklare med hjälp av HAWC + -instrumentet på SOFIA, NASA: s stratosfäriska observatorium för infraröd astronomi och dess 2,5 m teleskop. SOFIA flyger så högt som ca 15 km över det mesta av den atmosfäriska vattenånga som absorberar  infraröda signaler från rymden.

"SOFIA, Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy, är ett Boeing 747SP-flygplan modifierat för att bära ett 2,7 meter  reflekterande teleskop (med en effektiv diameter på 2,5 meter eller 100 tum). Att flyga in i stratosfären på ca15 km höjd  gör att  SOFIA ligger över 99 procent av jordens infraröda blockerande atmosfär,vilket gör det möjligt för astronomer att studera solsystemet och bortom på sätt som inte är möjliga med markbaserade teleskop. SOFIA är ett partnerskap mellan NASA och den tyska rymdstyrelsen på DLR". Citat från https://www.nasa.gov/mission_pages/SOFIA/overview/index.html

CfA-astronomerna (Center for Astrophysics Harvard & Smithsonian) Ian Stephens, Phil Myers, Catherine Zucker och Howard Smith ledde ett team som använde HAWC+ polarisering för att kartlägga det detaljerade magnetfältet längs benet G47.06+0.26 (en av spiralarmarna i Vintergatan (min anm.)).

Denna glödtråd är cirka 190 ljusår lång, fem ljusår bred och innehåller en massa på 28 000 solmassor och  en temperatur på -255 C i dammet här. IRAC-kameran på Spitzer hade tidigare kartlagt benet för att identifiera regionerna med ung stjärnbildning längs dess längd

Bild på vintergatan från vikipedia. Illustration av Vintergatan som visar dess armar och solens placering (originalbild från NASA).

Neptunusliknande gasplaneter ses förlora sin atmosfär (gas)

 

Exoplaneter finns i former och storlekar som inte finns i vårt solsystem. Det inkluderar små gasformiga planeter som kallas mini-Neptunes och steniga planeter flera gånger större än jordens massa som kallas superjordar och allt däremellan.

Nyligen har astronomer identifierat två "mini-Neptunes" vilka just nu förlorar sina  atmosfärer och sannolikt därefter blir till superjordar. Det är troligen strålning från planeternas stjärnor som avdunstar bort deras atmosfärer och driver den heta gasen att förångas likt kokande vatten. En oväntad upptäckt är att atmosfären inte försvinner ut i rymden utan dras in mot deras sol (något kanske gravitationen kan förklaras som på grund av planetens närhet till sin sol som då drar atmosfären in i mot sig (min anm.).

De nya rönen visar hur planeter kan omvandlas från gasplanet till stenplanet något som man trott kunde ske men tidigare inte upptäckt vara på gång därute.  

Mini-Neptunes är mindre och tätare versioner av planeten Neptunus i vårt solsystem, och tros bestå av stora steniga kärnor omgivna av tjocka lager av gas (vilket kan kallas atmosfär).

I de nya studierna använde ett team av astronomer NASA:s rymdteleskop Hubble för att se på den ena som finns kring HD 63433, en stjärna som ligger 73 ljusår bort. Och utöver denna mini-Neptunes användes W.M. Keck-observatoriet på Hawaii för att studera den andra i stjärnsystemet TOI 560 som finns 103 ljusår bort.

Deras resultat visar att atmosfärisk gas läcker ut från den innersta mini-Neptunus i TOI 560, kallad TOI 560.01 (även känd som HD 73583b), och från den yttersta mini-Neptunus i HD 63433, kallad HD 63433c. Detta tyder på att de kan förvandlas till superjordar. Här kan en film från youtube visa hur det kan se ut då en planet av detta slag mister sin atmosfär.

"De flesta astronomer misstänkte att unga, mini-Neptunes måste ha avdunstande atmosfärer", säger doktorand Michael Zhang vid Caltech Kalifoniens tekniska högskola i Pasadena som är en av de som gjort upptäckten och är huvudförfattare till  studierna och tillägger. "Men ingen hade någonsin fångat en i färd med att göra det inte förrän nu."

Kan Jorden en gång ha varit en mini-Neptunus? Nej inget visar att så är fallet då jorden i så fall varit betydligt större än den är i dag. Men hade ex Neptunus bildats på kanske Jordens eller Venus plats hade denna varit en kandidat för en omvandling av detta slag (min anm.).

Bild från https://www.news9live.com/  på An illustration of the mini-Neptune TOI 560.01. (Image credit: WM Keck Observatory/Adam Makarenko).

Stjärnor kan bilda nya stjärnor i slutet av sin existens

 

Planeter är vanligtvis inte äldre än de stjärnor  de kretsar kring – vilket exempelvis är fallet med solen som bildades för 4,6 miljarder år sedan och planeterna här vilka bildades kort därefter ur  den damm och gasskiva som då bildats runt solen. Först som protoplaneter därefter kom själva planeten till.

Astronomer vid KU Leuven (Katholieke UniversiteitLeuven i Frankrike ) har upptäckt ett något överraskandet scenario där stjärnor under sin sista tid ger ifrån sig materia för ny planetbildning i sitt närområde där så sedan troligen sker.

Planeternas födelse i den då bildade protoplanetära skivan av damm och gas från en åldrad solrest och en yngre stjärna en bit bort (inte för långt bort och inte nödvändigtvis mycket yngre stjärna än den som nu svällt upp). Skivorna av damm och gas omger inte bara nya stjärnor. De kan också utvecklas och eventuellt ge ny stjärnbildning om vi ser på dubbelstjärnor då en av dessa har börjat gå mot sin sista tid.  

Det är då de utvidgas till en röd jätte för att därefter skrumpna ihop till en vit dvärg rester av detta ger denna gas och dammskiva (min anm.).

När en medelstor stjärna, som solen kommer till sin sista tid sväller den ut till en röd jätte för att därefter skrumpna ihop till en så kallad vit dvärg. 

Även om det då här blir en skiva av möjlig planetbildning blir en eventuell ny planet här en kall död värld då ingen sol längre kraftfullt kan värma upp den då en vit dvärg på avstånd inte ger mycket värme (min anm.).

 

När det gäller binära stjärnor får gravitationskraften hos den andra stjärnan materian som kastas ut av den döende stjärnan (rödutvidgningen) och bildandet av en platt, roterande skiva (av gas och damm) att förverkligs. Denna skiva liknar de protoplanetära skivor som astronomer observerar runt unga stjärnor. Nya planeter bildas nu om allt fungerar som tänkt här i skivan och om merparten av skivan hamnar i bana runt den kvarvarande stjärnan kan detta ge planeter med möjlig livsutveckling. 

 

Det nya KU Leuven-forskarna nu lagt fram en teori om är att dessa skivor kring  binära stjärnor visar tecken som kan peka på att ny möjlig planetbildning kan ske här vilket misstänks  i tio så kallade binära stjärnsystem (dubbelstjärnsystem) där en stjärna är i sin sista tid men den andra fortfarande har tid kvar.

Den kvarvarande stjärnan kan då optimalt bli moderstjärna till nya planeters eventuella livsformer. Den vita dvärg som återstår blir då en svagt lysande sol på himlen (min anm.).   

Sedan kan man undra vad som sker om även den kvarvarande stjärnan i dubbelstjärnsystemet är på sin sista tid. Om så kan knappast dessa bildande planeter någonsin kunna hysa liv. Men om den kvarvarande stjärnan har några miljarder år kvar kan det bli nya världar och nya liv där en sol och en svagt lysande vit dvärg ses på himlen (min anm.).

Bild vikimedia en ögonblicksbild på en dag av vad som rörde sig däruppe den dagen.

Vad man fann man i galaxen NGC 1313

 

NGC 1313 är en galax 12,886 miljoner ljusår bort från oss som upptäcktes av den skotske astronomen James Dunlop den 27 september 1826. Galaxen har en diameter av cirka 50000 ljusår vilket är ungefär hälften mot Vintergatans. NGC 1313 finns i riktning mot Virgo superhop.

Med hjälp av very large telescope (VLT) har franska astronomer utfört spektroskopiska observationer av en ultraluminös röntgenkälla som kallas NGC 1313 X-1  som finns i galaxen NGC 1313. Observationskampanjen resulterade i upptäckten av en stor joniserad bubbla, en röntgenfotonjoniserad nebulosa och två supernovarester runt denna bubbla. Resultaten publicerades den 23 januari arXiv.org.

Ultraluminösa röntgenkällor (ULX) är röntgenkällor som är så ljusa i röntgenstrålfältet att de avger mer strålning än 1 miljon solar (solar av vår sols storlek och strålning) avger tillsammans på alla våglängder samtidigt. Källorna är däremot mindre lysande än aktiva galaktiska atomkärnor (centrum av galaxer där stora mängder stjärnor finns) men mer konsekvent lysande än någon känd stjärnprocess (ex en supernova). Även om många studier av ULX har utförts är den grundläggande karaktären hos dessa källor fortfarande okänt.

NGC 1313 X-1 är en ULX i spiralgalaxen NGC 1313 och finns på ett avstånd av cirka 13,85 miljoner ljusår från jorden. ULX finns i den norra delen av NGC 1313, inom den inre radien (ca 3100 ljusår) från galaxens kärna. Detta indikerar att NGC 1313 X-1 hyser en superkritiskt accretion källa (gravitationellt attrahera något) vars natur fortfarande är okänd. Det antas att sådan accretion är tillräckligt kraftfull för att producera stora bubblor (med en storlek som här på över 300 ljusår) vilka ibland ses runt en ULX.

 

Ett team av astronomer ledda av Andrés Gúrpide vid universitetet i Toulouse i Frankrike var de som  upptäckte att NGC 1313 X-1  är omgiven av en joniserad bubbla något som  tidigare  föreslagits i tidigare rapporter men aldrig bevisats. Den nya forskningen är  baserad på spektroskopiska observationer av VLT: s multienhets spektroskopiska Explorer (MUSE) instrument.

Forskarna upptäckte även att den joniserade bubblan utvidgade sig med en hastighet av mellan 160 och 180 km/s. De beräknade att här skedde genomsnittlig och kontinuerlig utflödeseffekt på cirka 20−45 duodecillion erg/s över en tidsskala på cirka 450 000 till 780 000 år vilket krävts för att blåsa upp denna bubbla till den storlek den har i dag.

 

Dessutom upptäckte astronomerna en förlängd röntgenfotojoniserad nebulosa, uppskattad till 456 ljusår i storlek, i bubblans inre. Dess långsträckta form kan indikera närvaron av jetströmsaktivitet i denna nebulosa.

 

Studien identifierade också två supernovarester (SNR)  nära ULX-bubblan. Forskarna uppskattar att de två supernovorna exploderade för mellan 24000 och 34000 år sedan

Bild vikipedia. Det centrala området i NGC 1313 fotograferat med Rymdteleskopet Hubble där novaresterna upptäckts.

Att studera en planets måne kan ge ledtrådar till om planeten är beboelig.

 

Jordens måne är oerhört viktig för att jorden ska vara den planet den är. Utan månen skulle jorden vingla betydligt i sin bana och dygnet minska till 8-10 timmar långt.

Månen kontrollerar dagens längd och havsvattenrörelser vilket påverkar de biologiska cyklerna för livsformer på vår planet. Månen bidrar också till jordens klimat genom att stabilisera jordens spinnaxel och erbjuder en idealisk miljö för livet skulle utvecklas och överleva.

Eftersom månen är så viktig för livet på jorden förmodar forskare att en måne är viktigt för att en planet ska kunna vara optimalt möjligt för liv att utvecklas även i övriga universum.  De flesta planeter har månar men jordens måne är distinkt genom att den är stor ji förhållande till jordens storlek (storleken kontra planeten är viktig) Månens radie är större än en fjärdedel av jordens radie, ett mycket större förhållande än de flesta månar är till deras planeter i vårt solsystem.

Miki Nakajima, biträdande professor i jord- och miljövetenskap vid University of Rochester har funnit att denna skillnad är viktig och bör ingå i sökande efter livsvänliga planeter. Något hon beskriver i en ny studie publicerad i Nature Communications där hon beskriver hur hon tillsammans med kollegor vid Tokyo Institute of Technology och University of Arizona undersökt måne planet formationer genom datorsimuleringar och av  dettas resultat drar slutsatsen att endast vissa typer av planeter kan bilda månar som är stora nog för att balansera upp sin planet.

– Genom att förstå månstorlekar kontra planetstorlekar har vi fått en bättre begränsning av vad vi ska leta efter när vi söker efter jordliknande planeter, säger Nakajima. "Vi förväntar oss att exomooner [månar som kretsar runt planeter utanför vårt solsystem] ska finnas överallt, men hittills har vi inte säkert bekräftat några. Tecken på några möjliga finns nyligen beskrivna vilket jag tagit upp tidigare i något inlägg (min anm.).

Många forskare har ansett och anser att jordens måne uppstod vid en kollision mellan jorden i dess tidiga utveckling och en asteroid i Mars-storlek för ungefär 4,5 miljarder år krockade. Kollisionen resulterade i bildandet av en delvis förångad skiva runt jorden som så småningom bildade månen.

För att ta reda på om andra planeter kan ha bildat lika stora månar genomförde Nakajima och hennes kollegor skilda datasimuleringar med ett antal hypotetiska jordliknande steniga eller isiga planeter med varierande massor. De hoppades då upptäcka och identifiera om de simulerade effekterna av detta skulle resultera i delvis förångade diskar som den teoretiska  skiva som bildade jordens måne (och vilka storlekar som var optimala för detta).

Forskarna fann att steniga planeter som är större än sex gånger jordens och isiga planeter större än en jordmassa producerar helt - snarare än delvis - förångade skivor och dessa helt förångade skivor inte skulle kunna bilda stora månar (månar av Jordens månes storlek i förhållande till jordens storlek). Vi ska inte fundera över jättemånar vid stora planeter då dessa är av andra storleksförhållande till sin planet eller är infångade dvärgplaneter, Här handlar det om krascher där planeten och månen är inom ett visst storleksförhållande till varandra. (min anm.)

"Vi fann att om planeten är för massiv, producerar dessa effekter helt förångade diskar eftersom påverkan mellan massiva planeter i allmänhet är mer energirika än de mellan små planeter, "säger Nakajima.

Nakajima säger: "Exoplanet-sökning har vanligtvis fokuserats på planeter större än sex jordmassor. Vi föreslår att vi i stället ska titta på mindre planeter eftersom de förmodligen är bättre kandidater att vara värdar för stora månar.

Det låter bra då vårt sökande efter planeter som kan hysa liv är vårt huvudmål (min anm.). Vi vill veta om vi är ensamma eller inte.

DSCOVR-satellit (vädersatellit) som ser månen passera framför jorden. Bild vikipedia.

Nu har ytterligare en trojan hittats som följer jorden i dess bana.

 

Trojaner i detta sammanhang innebär asteroider som följer jorden i dess bana. 2010 upptäcktes en första gången, trojanen 2010 TK7.

Ett internationellt team av astronomer under ledning av forskaren Toni Santana-Ros vid universitetet i Alicante och Institutet för kosmologi vid Universitetet i Barcelona (ICCUB) nu bekräftat förekomsten av en andra trojansk asteroid. 2020 XL5. Det är ett decennium av sökande som nu givit detta resultat.

 Resultatet avstudien har publicerats i tidskriften Nature Communications. 2020 XL5 är den andra övergående trojanska asteroiden som följer jordens bana och allt tyder på att den kommer att förbli trojansk – det vill säga den kommer att ligga vid lagrangiska punkten 

 De närmsta fyra tusen åren   kommer den att följa i jordens bana för att därefter troligen att släppa jordens bana (därav begreppet övergående se ovan) och gå in i  en ny okänd kurs.

Dess storlek uppskattas till cirka en kilometer i diameter vilket är  större än den trojanska asteroid som hittills var känd 2010 TK7 vilken är 0,3 kilometer i diameter.

 

Även om trojanska asteroider hade varit kända i årtionden runt andra planeter som i bana runt Venus, Mars, Jupiter, Uranus och Neptunus var det inte förrän 2010 som den första trojanska asteroiden i jordens bana hittades. Troligen finns fler. Det är svårare att finna jordiska trojaner än de som följer andra planer i solsystemet.

För de med fantasi kan trojaner ses som utomjordiska spionsatelliter som följer jorden tyst i sin bana för att lära mer om oss (min anm.). Alternativt kan en fientlig aliens ses ha placerat ut en asteroidtrojan med innehåll av en stor missil av en kraft vi inte kan föreställa oss och som vid behov kan sätta fart mot jorden om de ser oss som störande eller ett hot. Men det är science fiction verkligen är säkert en stenbumling som fångats in av jordens gravitation  men som en gång släpper denna och far vidare.

 

Bild vikipedia som visar en Animering av 2020 _XL5:s omloppsbana från 1600 till 2500 - i förhållande till sol och jord   Sol ·   Jord ·   2020 _XL5