Vädret på en mycket het Jupiterstor exoplanet

 

WASP-8b är en exoplanet som kretsar runt stjärnan WASP-8A i stjärnbilden Skulptören. Stjärnan liknar vår sol och är en binär stjärna (ingår i ett dubbelstjärnsystem) med en röd dvärgstjärna (WASP-8B) som har en storlek av halva vår sols massa och som kretsar runt om WASP-8A.

 I två nya artiklar har nu ett team av Hubble-astronomer beskrivit udda väderförhållanden i heta fräsande Jupiterstora världar. Planeter där det regnar förångad sten med en temperatur av ca 1600C en temperatur där merparten av metaller är i smält form. Planeter där temperaturen är högre i övre atmosfären än undre eftersom den "solbränns" av intensiv ultraviolett (UV) strålning från sin sol. Detta är motsatsen till på Jorden där atmosfären svalnar ju högre upp vi kommer.

Forskning inom detta område handlar utöver om i att hitta konstiga och udda planetatmosfärer även i att studera extremväder vilket ger astronomer bättre insikter om mångfalden, komplexiteten och den exotiska kemi som finns på avlägsna världar i Vintergatan.

"Vi har fortfarande ingen bra förståelse för vädret i skilda planetmiljöer", säger David Sing vid Johns Hopkins University i Baltimore, Maryland, medförfattare till studierna. "När man ser på jorden är alla våra väderprognoser fortfarande finjusterade efter vad vi kan mäta med våra instrument. Men när du ser på en avlägsen exoplanet har du begränsade instrument eftersom det inte finns en allmän teori av hur allt i en atmosfär hänger samman eller reagerar under extrema förhållanden. Även om du känner till den grundläggande kemin och fysiken vet du inte hur det kommer att manifesteras på komplexa vis i extrema miljöer.

I en artikel i tidskriften Nature den 6 april beskriver astronomer Hubbles observationer av WASP-178b en planet som finns i ett solsystem som finns cirka 1300 ljusår bort. På dagtid är atmosfären här molnfri och med stort innehåll  av kiselmonoxidgas. Då ena sidan av planeten permanent är vänd mot sin sol stormar den torra atmosfären runt till nattsidan i superorkanhastighet i en hastighet av mer än 4200 km/h . På den mörka sidan svalnar  kiselmonoxiden då tillräckligt mycket för att kondensera till sten som regnar ut ur bildade moln där. Men även i gryning- och skymningszonen är planeten tillräckligt varm för att förånga sten.

"Vi visste att vi hade sett något riktigt intressant att upptäcka i den här kiselmonoxidfunktionen", säger Josh Lothringer vid Utah Valley University i Orem, Utah. 

I en rapport publicerad i 24 januari-utgåva av Astrofysiska tidskriftsbrev, Guangwei Fu vid University of Maryland, College Park, rapporterades om en superhet Jupiterliknande planet med namnet  KELT-20b, som ligger cirka 400 ljusår bort. På denna planet skapas en explosion av ultraviolett ljus från dess moderstjärna ett termiskt lager i atmosfären, ungefär som jordens stratosfär. "Hittills visste vi aldrig hur stjärnan (planetens sol) påverkade en planets atmosfär direkt. Det har funnits många teorier, men nu har vi de första observationsdata någonsin," sa Fu. Data från WSP-8b som kan jämföras med vad som sker på KELT-20b

Som jämförelse absorberar ozon i atmosfären UV-ljus på jorden och höjer temperaturen i ett skikt mellan sju och 31 mil över jordens yta. På KELT-20b värmer UV-strålningen från stjärnan metaller i atmosfären vilket ger ett mycket starkt termiskt inversionslager.

Bevisen kom från Hubbles upptäckt av vatten av observationer området i närheten av det infraröda fältet och från NASA:s Rymdteleskop Spitzers upptäckt av kolmonoxid. Detta strålar genom det heta, transparenta övre atmosfären som då skapar inversionsskiktet. Denna signatur är unik från vad astronomer ser i atmosfären hos heta Jupiters som kretsar kring svalare stjärnor som vår sol. "Detta är övertygande bevis på att planeter inte lever isolerat utan påverkas av sin sol."

Även om superheta Jupiters är obeboeliga hjälper denna typ av forskning till att bana väg för att bättre förstå atmosfären på potentiellt beboeliga jordplaneter. "Om vi inte kan ta reda på vad som händer på superheta Jupiters där vi har tillförlitliga solida observationsdata kommer vi inte att ha en chans att ta reda på vad som händer i svagare spektra från jordlika exoplaneter", säger Lothringer.

"Detta är ett test av våra tekniker som gör att vi kan bygga en allmän förståelse för fysiska egenskaper som molnbildning och atmosfärisk struktur."

Bild vikipedia Storleksförhållande mellan Jupiter och den ovan beskrivna WASP-8b

Starburstgalaxer i mängd i universums barndom

 

APOGEE är namnet på en storskalig,stjärnspektroskopisk undersökning där man undersöker inom det infraröda våglängdsområdet av universum. I motsats till optiskt ljus kan infrarött ljus lättare genomborra och se in i damm vilket gör det möjligt för APOGEE att upptäcka stjärnor som ligger i vintergatans dammiga regioner, såsom disken och utbuktningen av en galax och då  bestämma dess materialförekomster dess position, siktlinjehastighet och ungefärliga åldrar. Dessutom kartlägger ESA:s Gaia-uppdrag cirka en miljard stjärnor till stjärnkartor vilket ger positions- och korrekta rörelsemätningar.

Under de första miljarder åren efter Big Bang innehöll universum betydligt mer av så kallade starburstgalaxer än teorier tidigare förutspått. Så många som 60 till 90 procent av stjärnorna i det tidiga universum verkar ha producerats i galaxer som genomgår en tillväxt av stor hastighet ( så kallade  starburstgalaxer).

Detta visades ur en analys av mer än 20000 avlägsna galaxer. Forskarteamet som leds av astronomer från University of Groningen (Nederländerna) kommer snart att publicera detta resultat i The Astrophysical Journal.

Starburstgalaxer är galaxer där stjärnor bildas i hög takt (något som ex inte sker just nu i Vintergatan). I dessa produceras många fler stjärnor än vanligtvis sker i en galax under relativt kort tid. En stjärntillväxtspurt inträffar som varar i mellan 10 till 100 miljoner år.

Galaxer existerar i miljarder år och kan genomgå flera liknande tillväxtsomgångar. För att utlösa en tillväxtspurt behövs ett plötsligt och stort inflöde av gas annars kommer byggstenarna för nya stjärnor snart att ta slut. Ett sådant inflöde kan till exempel uppstå när två galaxer närmar sig varandra.

En forskargruppen ledd av Pierluigi Rinaldi, doktorand vid Universitetet i Groningen Nederländerna har samlat in data de senaste åren med hjälp av rymdteleskopet Hubble och MUSE-instrumentet vid det europeiska stora teleskopet i Chile inklusive rymdteleskopet Spitzer.  Teleskopen såg så långt tillbaka i tiden att forskarna kunde studera galaxer som bildats för 11 till 13 miljarder år sedan. Big Bang inträffade för 13,7 miljarder år sedan.

Analysen visar att under de första miljarder åren efter Big Bang var cirka 20 till 40 procent av alla stjärnbildande galaxer starburstgalaxer. Dessa galaxer var i en tillväxtspurt och stod för 60 till 90 procent av den nya ökningen av stjärnor i universum. Som jämförelse är universum idag mycket lugnare och endast cirka 10 procent av nya stjärnor föds i starburstgalaxer. Kanske inte så konstigt då gas och damm bör funnits i mycket större grad direkt efter BigBang än vad som finns i dag (min anm.)

Bild vintergatan från pixabay.com

Hubbleteleskopet fann en planet som bildas på ett annorlunda vis. AB

 

NASA:s rymdteleskop Hubble har fotograferat en Jupiterliknande protoplanet som ses bildas just nu genom vad forskare beskriver som en "intensiv och våldsam process". Denna upptäckt stöder en omdiskuterad teori för hur planeter som Jupiter kan bildas i en process kallad "disk instabilitet".

Den nya världen är under uppbyggnad inbäddad i en protoplanet skiva av damm och gas med en distinkt spiralstrukturform som virvlar runt  en ung stjärna som uppskattas vara cirka 2 miljoner år gammal. Stjärnan AB Aurigae  som finns i Kuskens stjärnbild 531 ljusår bort. Den är ungefär lika gammal som vi ser den nu som vårt solsystem var när planetbildning pågick här. (Vårt solsystems ålder nu är 4,6 miljarder år.)

"Naturen är smart; det kan producera planeter på flera sätt, säger Thayne Currie vid Subaru Telescope och Eureka Scientific, ledande forskare i studien. Något man även kan se om livsformer. Det finns nästan oräkneliga  uppkomna livsformer på jorden av alla slags utseende och art så det är inte konstigt att det söks efter liv på andra planeter (min anm.).

Alla planeter består av material med  ursprung från en cirkumstellär skiva (av gas och damm runt en nybildad sol). Planeter under bildande i skivan växer från små föremål  med storlekar som sträcker sig från dammkorn till stenblock vilka kolliderar och då växer till och växer vidare i storlek genom gravitation och rörelse (så bildades även Jorden). Den då växande planetkärnan ackumulerar sedan långsamt vidare  gas, sten och damm från disken och blir allt större.

Däremot är disk instabilitetsmetoden annorlunda en modell uppifrån och ned där gravitationen får en protoplanetär skiva runt en stjärna att svalna och skivan snabbt att bryts upp i ett eller flera massor bestående av gas, damm och sten i skilda storlekar.

Den nybildade planeten Hubble upptäckte  kallad AB Aurigae b, är förmodligen ungefär nio gånger massivare än Jupiter och kretsar runt sin sol på det enorma avståndet av mer än två gånger längre ut än Pluto är från vår sol. På det avståndet skulle det ta mycket lång tid om någonsin för en planet i Jupiter-storlek att bildas som en kärna. Detta leder forskare till att dra slutsatsen att diskens instabilitet gjort det möjligt för denna planet att bildas på stort avstånd. Och det står i en slående kontrast till förväntningarna på planetbildning med den allmänt accepterade modellen. I detta fall kommer bitar av skivan som en massa ut i rymden och sammanslås efterhand till allt större bitar och bildar en planet då dessa bitar dras samman av gravitation och kollision. Men vanligast är att planeter bildas som det förklaras i början av inlägget (min anm.)

Den nya analysen kombinerar data från två Hubble-instrument: Space Telescope Imaging Spectrograph och Near Infrared Camera och Multi-Object Spectrograph. Dessa data jämfördes med dem från ett toppmodernt planetavbildningsinstrument som kallad SCExAO på Japans 8,2 meter Subaru Telescope som finns på toppen av Mauna Kea, Hawaii. Mängden data från rymden och markbaserade teleskop visade sig vara avgörande eftersom det är mycket svårt att skilja mellan nya planeter och komplexa diskrörelser som inte är relaterade till planeter.

"Att tolka det här systemet är extremt utmanande", säger Currie. "Detta är en av anledningarna till att vi behövde Hubble för det här projektet ."

Naturen själv gav också en hjälpande hand: då den stora skivan av damm och gas som virvlar runt stjärnan AB Aurigae lutas nästan i rät vinkel mot  jorden. "Denna nya upptäckt är ett starkt bevis på att vissa gasjätteplaneter bildas genom disk instabilitetsmekanismen", betonade Alan Boss vid Carnegie Institution of Science i Washington, D.C. "I slutändan är gravitation allt som räknas, eftersom resterna av stjärnbildningsprocessen kommer att dras samman av gravitation för att bilda planeter, på ett eller annat sätt."

Att förstå de första dagarna i bildande av Jupiter-liknande planeter ger astronomer mer sammanhang i vårt eget solsystems historia. Denna upptäckt banar väg för framtida studier av den kemiska bildningen i protoplanetära skivor som den AB Aurigae bildades ur bland annat med  hjälp av NASA:s James Webb Space Telescope framtida teleskopsunderökningar.

Bild vikipedia.  ALMA-teleskopets bild av en dammig ring bestående av röda och blå  spiraler av gas på den cirkumstellära skivan runt  stjärnan AB Aurigae inuti ett brett damm fritt område i skivan vilket ger en antydan till pågående planetbildning. Det är här den beskrivna planeten AB Aurigae b just nu bildas.

Hör ljud från planeten Mars

 

De första ljudinspelningarna från Mars avslöjar en lugn planet med enstaka vindbyar där två olika ljudhastigheter finns som får en märklig fördröjd effekt på hörseln, sade forskare nyligen. Efter det att NASA:s Perseverance rover landade på Mars i februari förra året började dess två mikrofoner spela in ljud vilket gjorde det möjligt för forskare att höra hur det låter på den röda planeten för första gången.

I en studie som publicerades i tidskriften Nature nyligen gav forskarna sin första analys av den fem timmar långa ljudupptagningen som plockats upp av Perseverances mikrofoner.

Ljudet avslöjade en tidigare okänd ljudturbulens på Mars, säger Sylvestre Maurice, studiens huvudförfattare och vetenskapliga meddirektör för det skokartongstora SuperCaminstrumentet som är monterat på roverns mast där en mikrofon finns. Det internationella teamet lyssnade vid flygningar med den lilla Ingenuity-helikoptern, en systerfarkost till Perseverance.

Här finns en film med ljuden som nämns ovan .

Studien bekräftade för första gången att ljudets hastighet är långsammare på Mars och färdas med 240 meter per sekund, jämfört med jordens 340 meter per sekund.

Detta hade förväntats eftersom Mars atmosfär består av 95 procent koldioxid – jämfört med jordens 0,04 procent och har en cirka 100 gånger tunnare atmosfär vilket enligt studien får ljudet 20 decibel svagare . Men forskarna blev likväl förvånade när ljudet från lasern färdades 250 meter i sekunden – 10 meter snabbare än väntat.

"Jag fick lite panik", sa Maurice. "Jag intalade mig själv att en av de två mätningarna var fel eftersom det på jorden bara finns en ljudhastighet."

De  upptäckte att det finns två ljudhastigheter på Mars yta - en för högfrekventa ljud som laserns zap och en annan för lägre frekvenser som helikopterrotorns virvelljud. "Det finns få naturliga ljudkällor med undantag för vinden på Mars", säger forskarna i ett uttalande kopplat till studien.

Mikrofonerna plockade upp många ljud från  roverns metallhjul då den körde över stenar, enligt studien.

Maurice sa att han tyckte att den "vetenskapliga satsningen" att ta med mikrofoner till Mars blivit en framgång.

Thierry Fouchet vid Parisobservatoriet, som också var involverad i forskningen sa att detta att lyssna på turbulens, såsom vertikala vindar som kallat konvektionsvind kommer att "tillåta oss att förfina våra numeriska modeller för att förutsäga klimat och väder".

Framtida uppdrag till Venus eller Saturnus måne Titan kan nu också utrustas med mikrofoner.  Man undrar hur ljud låter där och om det även här finns mer än men ljudhastighet(min anm.)

Bild från vikipedia på Mars taget av Hubbleteleskopet. 

Magnetstormar på Merkurius.

 

Merkurius magnetosfär upptäcktes av NASA:s rymdfarkost Mariner 10 på 1970-talet. Magnetosfärens har här ett inneboende dipolfält (dipolfält är det elektriska fältet från en elektrisk dipol). En dipol är två lika stora elektriska laddningar med motsatt pol på något i detta fall på Merkurius ) med norrgående förskjutning och ett litet magnetiskt fält.

Nya MESSENGER-observationer bekräftade efterhand att Merkurius magnetosfär liknar jordens i många aspekter, såsom jordens magnetosfäriska strukturer (t.ex. magnetotail, plasmamantel och polar cusp), magnetosfäriska dynamiska processer och magnetiska strukturer (t.ex. dipolariseringsfronter och flödesrep).

In situ-mätningar visade att det finns ringström  på Merkurius – en magnetosfärisk elektrisk ström som huvudsakligen bärs fram av joner som fastnat i en planetarisk magnetosfär var något som däremot saknades men nu hittats.

"Bekräftelsen om geomagnetiska stormar på Merkurius är ett resultat av forskning som möjliggjorts av en slump genom att det skedde en serie korona-massutskjutningar från solen den 8-18 april 2015  i slutet på NASA:s rymdsond MESSENGER;s tid över Merkurius. Messenget var i arbete från 2004 och avslutade sitt uppdrag genom att  krascha ner på Merkurius yta den 30 april 2015, " säger Peking University planet forskare Jiutong Zhao med kollegor.

Den koronamassutskjutningen som skedde från solen den 14 april 2015 komprimerade Mercurys ringström på den solupplysta sidan och ökade ringströmmens energi. Analys av MESSENGER:s data avslöjade då förekomsten av denna ringström som  intensifierades och då  utlöste magnetiska stormar.

"Den plötsliga intensifieringen av en ringström orsakar huvudfasen av en magnetisk storm", säger professor Hui Zhang, rymdfysiker vid Geophysical Institute vid University of Alaska Fairbanks.

På jorden producerar stormarna norrsken (dock inte på Merkurius som saknar atmosfär) när solvindspartiklar interagerar med partiklarna i atmosfären.

Istället når de ytan obehindrat och kan därför endast ses genom röntgen- och gammastrålningsinstrument.

Teamets resultat visar att magnetiska stormar potentiellt är ett vanligt inslag hos magnetiserade planeter.

"Våra resultat från MESSENGER ger ytterligare en fascinerande inblick i Merkurius plats i solsystemets utveckling efter upptäckten av dess inneboende planetariska magnetfält", säger författarna.

Ännu finns en del att lära och förstå om planeterna i vårt solsystem (min anm.)

Bild vikipedia på Caloris-bassängen en nedslagskrater på Merkurius. Caloris-bassängen har en diameter på 1350 km och är en av de största i solsystemet. Bild ovan  tagen av Messinger.

En ”lång stjärna” kallad Earendel i galaxklustret WHL0137-08

 

WHL0137-LS, känd som Earendel är en stjärna i stjärnbilden Valfisken. Den upptäcktes för bara några dagar sedan  (mars  2022)  och är den från oss mest avlägsna stjärna vi känner till.  Den upptäcktes och rapporterades av Rymdteleskopet Hubble den 30 mars 2022

Earendel är så långt borta att ljus  därifrån tagit 12,9 miljarder år för att nå jorden, och ses för oss som den gjorde när universum bara var 7 procent av sin nuvarande ålder. De minsta objekten som tidigare setts på så stort avstånd är stjärnhopar, inbäddade i tidiga galaxer.

"Vi trodde nästan inte på det först, då det var så mycket längre bort än den tidigare mest avlägsna redshift-stjärnan",  säger astronomen Brian Welch vid Johns Hopkins University i Baltimore, huvudförfattare till en rapport som beskriver upptäckten som publicerades i tidskriften Nature den 30 mars. Upptäckten gjordes med hjälp av data som samlats in under Hubbles RELIKER (Reionization Lensing Cluster Survey) program, under ledning av medförfattare Dan Coe vid Space Telescope Science Institute (STScI), i Baltimore.

"På dessa avstånd ser man normalt endast hela galaxer som små ljusfläckar då ljuset från miljontals stjärnor smält samman till en diffus punkt", säger Welch. "Galaxen som är värd för den här stjärnan har förstorats och förvrängts genom gravitationslinser  till en form så den liknar en lång halvmåne (därav beteckningen lång stjärna)  något vi först döpte till Sunrise Arc." Efter att ha studerat galaxen i detalj ansåg Welch att det är en extremt förstorad stjärna som han nu namngav Earendel, vilket betyder "morgonstjärna" på gammalengelska. Upptäckten kan öppna upp en okänd era (tid) av mycket tidig stjärnbildning.

"Earendel fanns för så länge sedan att den kanske inte hade samma råvaror som stjärnorna omkring oss idag innehåller", sade Welch." Att studera Earendel kommer att vara som ett fönster in i en era av universum som vi inte känner mycket till men som ledde till allt vi vet i dag. Det är som om vi har läst en riktigt intressant bok, men  började med  andra kapitlet och nu får en chans att se hur allt började i kapitel ett, säger Welch.

Forskargruppen uppskattar att Earendel har en storlek av minst 50 gånger solens massa och är miljontals gånger ljusare och därmed konkurrerar med de mest massiva stjärnor som vi känner till. Men även en sådan högmassastjärna skulle vara omöjlig att se på så stort avstånd utan hjälp av en naturlig förstoring från ett enormt galaxkluster. I detta fall galaxklustret WHL0137-08 vilket finns mellan oss och Earendel. Detta galaxklusters massa förvränger rymdens struktur och skapar ett kraftfullt naturligt förstoringsglas som förvränger och kraftigt förstärker ljuset från avlägsna föremål bakom det.

En intressant upptäckt som kan ha en stor betydelse för vår förståelse av verkligheten i rum och tid (min anm.)

Bild vikipedia som visar den effekt som möjliggör att stjärnan kunde ses. Ljus böjs i närheten av massiva objekt. De orange linjerna visar objektets skenbara position och de vita linjerna visar ljusets väg från källans verkliga position.

Galaxen Pegasus IV är en ultra-faint galax

 

Ett internationellt team av astronomer rapporterade nyligen om upptäckten av en ultra-faint dvärggalax. De så kallade ultra-faint dvärggalaxerna (UFD) är de svagast lysande bestående av mest mörk materia (som vi anar finns men inte bevisa som existerande materia) och minst kemiskt utvecklade galaxerna vi vet om. Därför uppfattas de av astronomer som de bästa fossila kandidaterna från universum tidigaste era.

Den nyfunna galaxen har fått beteckningen Pegasus IV och har en absolut magnitud på -4,25. Fyndet beskrevs i en artikel som publicerades den 22 mars i  arXiv.org.

Det var en grupp astronomer under ledning av William Cerny vid University of Chicago, Illinois som hittade Pegasus IV vilken är en satellitgalax till Vintergatan. Upptäckten gjordes med hjälp av data från Dark Energy Camera (DECam) som en del av DELVE - en pågående multikomponentobservationskampanj som syftar till att uppnå en djup, sammanhängande täckning av den södra himlen av hög galaktisk latitud.

Pegasus IV finns vid den allra nordligaste kanten av horisonten som är tillgänglig för Dark Energy Camera (DECam) i en region som tidigare täcktes på ett grundare djup av Sloan Digital Sky Survey (SDSS) och Panoramic Survey Telescope and Rapid Response System 1 survey (PS1)," vilket forskarna beskriver i artikeln.

Pegasus IV är ett kompakt, gammalt ultra-faint stjärnsystem. Resultatet visar att denna ultra-faintgalax  är minst 12,5 miljarder år gammal och att dess halva ljusradie är cirka 133,7 ljusår med en absolut (integrerad) V-band-magnitud  av -4,25. Systemets stjärnmassa beräknas till cirka 4400 solmassor.

Enligt rapporten rör sig  Pegasus IV med en hastighet av  3,3 km/s, medan dess heliocentriska hastighet är 273,6 km/s. Dessa resultat, tillsammans med den uppmätta rörelsen av Pegasus IV tyder på att denna ultra-faint galax rör sig i en elliptisk,  omloppsbana och finns för närvarande nära dess orbital apocenter (Dess längsta punkt bort av dess elliptiska bana runt Vintergatan).

Som en del av studien härledde Cenrys team järninnehållet för fem stjärnor i Pegasus IV vilket visade en metallicitet på cirka -2,67. Det betyder att den nyfunna galaxen är en av de  metallfattigaste ultra-faint dvärggalaxer vi känner till.

Dessutom lyckades forskarna bättre begränsa avståndet till Pegasus IV med hjälp av en metallicitet-absolut magnitudförhållande för två RR Lyrae-stjärnor (en kategori av pulserande stjärnor tillhörande population II och är relativt gamla stjärnor ) som finns i detta system. De fann att Pegasus IV finns på ett avstånd av cirka 293000 ljusår från jorden. 

Forskarna avslutar rapporten med att säga att det troligen ännu finns många dvärggalaxer kvar att upptäcka i och runt Vintergatan inom ett avstånd upp till 300000 ljusår.

Bild från https://skyandtelescope.org/sky-and-telescope-magazine/ultra-faint-galaxies-gallery/ med följande text översatt från engelska Dark Energy Surey använder hjälpteleskopen vid Paranal Observatory i Atacamaöknen i Chile. Sex ultra-faint galax finns i den här bilden. Magellanska molnen kan också ses på himlen. Insets, var och en 13 x 13 bågminuter på himlen (eller 3 000 x 3 000 pixlar i Dark Energy Camera) visar bilder av de tre mest synliga objekten: Eridanus 1, Horologium 1 och Pictoris 1.V. Belokurov, S. Koposov (Institutet för astrofysik, Cambridge). Foto: Y. Beletsky (Carnegie Observatories)