Denna galax kan ge oss ledtrådar om universums historia

 

En nyligen upptäckt galax från universums tidigaste tid upptäcktes via en systematisk visuell sökning av äldre undersökningsbilder från Mayall 4-metersteleskopet som finns i Kitt Peak National Observatory in Arizona. Upptäckten skedde under ledning av Dr. David Martinez Delgado. Upptäckten kan lära forskare om hur galaxer bildats  i universums tidigaste fas och bekräfta deras förståelse av kosmologi och mörk materia.

Dr Michelle Collins är en astronom vid University of Surrey, Storbritannien och huvudförfattare till rapporten som tillkännagav upptäckten. Hob säger att de "har hittat en ny, extremt svagt lysande galax vars stjärnor bildades mycket tidigt i universums historia. Upptäckten markerar därmed första gången en galax så svagt lysande genom en astronomisk undersökning som inte var speciellt utformad för just denna uppgift likväl hittades.

Dvärggalaxen betecknas "Pegasus V" och finns i utkanten av Andromeda och framstår som enbart några glesa svårupptäckta stjärnor  på himlen.

Upptäckten gjordes i samarbete med NSF NOIRLab och International Gemini Observatory. 

Emily Charles, doktorand vid University of Surrey som var inblandad i studien säger att "problemet med dessa extremt svaglysande galaxer är att de har väldigt få av de ljusstarka stjärnor som vi vanligtvis använder för att identifiera dem och mäta  avstånd till dem. Gemini Observatory stora 8,1 meter långa spegel gör dock möjligt för oss att hitta svaglysande stjärnor vilket möjliggjorde att både mäta avståndet till Pegasus V och bestämma att dess stjärnpopulation är extremt gammal. Upptäckten rapporterades i Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Många gånger är dvärggalaxer eller mindre stjärnpopulationer även svåra att upptäcka om de finns eller ligger mellan oss och kosmiska dammoln (min anm.). 

Bild stockvault.net ensam fundering över universum.

Ju större svarta hål desto långsammare roterar de därute.

 

Astronomer har gjort en rekordstor mätning av ett svart håls roterande en av två grundläggande egenskaper hos svarta hål. Datainsamling från  NASAsChandra X-ray Observatory visar att detta svarta hål snurrar långsammare än de flesta av de mindre svarta hålen.

Det svarta hål som det här handlar om är det mest massiva svarta hål vi känner till med en nu exakt mätt roteringstid vilket ger en antydan om hur några av universums största svarta hål agerar och växer.

Vi vet att supermassiva svarta hål innehåller miljoner eller till och med miljarder gånger mer massa än vår sol. Astronomer anser att nästan varje stor galax har ett supermassivt svart hål i centrum. Forskare försöker förstå hur de växer och utvecklas och för att få ett svar på detta är det viktigt att förstå hur mycket de svarta hålen snurrar.

"Varje svart hål kan definieras av två siffror: dess rotationshastighet och dess massa", säger Julia Sisk-Reynes från Institute of Astronomy (IoA) vid University of Cambridge i Storbritannien, vilken ledde den nya studien. "Även om det låter ganska enkelt har det visat sig vara oerhört svårt att räkna ut dessa värden för de flesta svarta hål.

För ovan svarta håls resultat observerade forskare röntgenstrålar som studsade från en skiva av material som virvlade runt det svarta hålet i vilket befinner sig i en kvasar kallad H1821 + 643. Kvasarer innehåller snabbt växande supermassiva svarta hål som genererar stora mängder strålning i ett litet område omkring det svarta hålet.Kvasaen finns i ett kluster av galaxer cirka 3,4 miljarder ljusår från jorden.  H1821 + 643: s svarta hål är av en storlek av cirka tre och 30 miljarder solmassor vilket gör det till ett av de mest massiva vi känner till. I jämförelse kan nämnas att det supermassiva svarta hålet i mitten av vår galax är cirka fyra miljoner solar. 

De starka gravitationskrafterna nära  H1821 + 643: s svarta hål förändrar röntgenstrålarnas intensitet vid olika energislag (strålningsfrekvens). Ju större förändring desto närmare måste skivans inre kant vara till den punkt det svarta hålets händelsehorisont . Platsen varifrån varken materia eller ljus kan lämna utan blir fast. Då ett snurrande svart hål drar rymden med sig och tillåter materia att kretsa närmare det än vad som är möjligt för ett icke-snurrande, kan röntgendata visa hur snabbt det svarta hålet snurrar. 

"Vi fann att det svarta hålet i H1821 + 643 snurrar ungefär hälften så snabbt som merparten svarta hål vilka väger mellan cirka en miljon och tio miljoner solar", säger medförfattare Christopher Reynolds, också denne från IoA. "Frågan är: varför?"

Svaret kan finnas i hur dessa supermassiva svarta hål växer och utvecklas. Denna relativt långsamma roteringsrörelse stöder tanken att de mest massiva svarta hålen som det i H1821 + 643 genomgår det mesta av sin tillväxt genom att slås samman med andra svarta hål, eller genom att gas dras inåt i slumpmässiga riktningar när deras stora skivor störs.

Supermassiva svarta hål som växer på dessa sätt kommer sannolikt ofta att genomgå stora förändringar i roteringshastighet, sakta ner eller vridas i motsatt riktning etc. Förutsägelsen är därför att de mest massiva svarta hålen bör observeras mer för att ge information av ett bredare spektrum av roteringshastigheter som vad vi kan se skiljer sig åt mot mindre svarta håls. 

Kan det vara så att ju större svart hål desto mer bromsas dess roterande in genom den starka gravitationen som finns här och dess allt större massa (min anm)?

Bild vikipedia på Chandrateleskopet (svenska vikipedia).

Kopplingen mellan stjärnbildning och radiostrålning och infraröd strålning i galaxer är utredd.

 

För 50 år sedan upptäcktes den nära kopplingen mellan stjärnbildning i galaxer och galaxers infraröda strålning inklusive radiostrålning. Nu har forskare vid Leibniz Institute for Astrophysics Potsdam (AIP) dechiffrerat den underliggande fysiken till fenomenet.

I arbetet använde de nya datorsimuleringar av galaxbildning med en modellering av kosmisk strålnings effekter. För att förstå bildandet och utvecklingen av galaxer som vintergatan är det viktigt att känna till mängden nybildade stjärnor inte bara i vintergatan utan även i andra galaxer. Som beskrivs ovan måste sambandet mellan galaxernas infraröda strålning och radiostrålning  beaktas. Den energirika strålningen från unga, massiva stjärnor under bildning i galaxernas tätaste regioner döljs i omgivande dammoln och dess strålning återsänds  i det infraröda lågenergistrålningsfältet.

Efterhand kommer dock bränsletillförsel att bli uttömd i stjärnor vilket resulterar i att massiva stjärnor avlutar sin tid som en supernova. I denna explosion kastas det yttre stjärnhöljet ut i miljön vilket accelererar en del partiklar i det interstellära mediet till mycket högt energislag, kosmisk strålning. I galaxens magnetfält har dessa partiklar en hastighet av nästan ljusets i form av lågenergiradiostrålning med en våglängd på några centimeter till en meter. Genom  dessa processer är nybildade stjärnor, infraröd strålning och radiostrålning från galaxer sammanbundna.

Även om detta förhållande ofta används som utgångspunkt i astronomi är de exakta fysiska förhållandena inte helt klargjorda. För att gå till botten med detta mysterium har ett team av forskare vid AIP nu för första gången realistiskt simulerat dessa processer i en  galax genom datorsimulering och beräknat den kosmiska strålenergin i detta. Deras resultat publicerades i Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

"Under bildandet av den galaktiska skivan förstärks kosmiska magnetfält så att de matchar de starka galaktiska magnetfälten", förklarar professor Christoph Pfrommer chef för sektionen Cosmology and High-Energy Astrophysics vid AIP. När kosmiska strålpartiklar i magnetfält avger radiostrålning förloras en del av energin på sin väg mot oss. Som ett resultat blir radiospektrumet plattare vid låga frekvenser. Vid höga frekvenser, förutom radioutsläpp av kosmiska strålar, bidrar radioemissionen från det interstellära mediet i ett plattare spektrum. Summan av dessa två processer kan därför  förklara den observerade platta radiostrålningen från hela galaxen samt utsläpp från de centrala regionerna.

Detta förklarar även mysteriet  varför galaxers infraröda- och radiostrålning är väl sammankopplad. "Det gör det möjligt för oss att bättre bestämma antalet nybildade stjärnor utifrån den observerade radiostrålningen i galaxer något som bör hjälpa oss att ytterligare avslöja bakgrunden till stjärnbildning i universum", avslutar Maria Werhahn, doktorand vid AIP och huvudförfattare till en av studierna.

Bild vikimedia A diagram of Earth’s location in the Universe in a series of eight maps that show from left to right, starting with the Earth, moving to the Solar System, onto the Solar Interstellar Neighborhood, onto the Milky Way, onto the Local Galactic Group, onto the Virgo Supercluster, onto our local superclusters, and finishing at the observable Universe.

I riktning mot spiralgalaxen NGC 4945 har en intressant dubbelstjärna upptäckts

 

Med hjälp av NASAs Swift observatoriet   har astronomer upptäckt en ny kataklysmisk variabel CV (dubbelstjärnsystem) genom dess utsändande av ultraviolett (UV) sprängaktivitet. Detta nyfunna dubbelstjärnsystem är betecknat TUVO-21acq och upptäcktes som en del av Transient UV Objects Project (TUVO). Fyndet redovisas i en artikel som publicerades den 21 juni den arXiv.org.

Kataklysmiska variabler (CV) är dubbelstjärnsystem som består av en vit dvärgstjärna (sista stadiet i en stjärnas existens) som ackumulerar materia från en vanlig stjärna (ex en gul sol). Något som får den vita dvärgen  att öka oregelbundet i ljusstyrka med stor faktor för att sedan falla tillbaka i ljusstyrka till ett vilande tillstånd (ett återupprepat moment över tid).

Dessa dubbelstjärnor finns på många platser i universum även i Vintergatans centrum och inom öppna och klotformiga kluster. I dessa dubbelstjärnsystem sker massöverföring av materia och gas från följeslagaren till ackretionsskivan runt den vita dvärgen vilket utlöser termisk instabilitet i skivan som ger ett återupprepat utbrott kallat en dvärgnova (DN).

Nu rapporterar ett team av astronomer under ledning av David Modiano vid Amsterdams universitet, Nederländerna att man hittat ett nytt CV i riktning mot spiralgalaxen NGC 4945. Den nya dvärgnovan upptäcktes i UV-bandet, ungefär sex bågminuter från centrum av NGC 4945. Upptäckten gjordes med hjälp av insamlad data från Ultraviolet Optical Telescope (UVOT) ombord på Swiftteleskopet. 

– Inom vårt TUVO-projekt har vi upptäckt och karakteriserat en ny katastrofal variabel i UV, som vi har betecknat som TUVO-21acq. Upptäckten skedde vid ett utbrott i den vita dvärgen i februari 2021 med hjälp av vår dedikerade pipeline TUVOpipe som analyserar dagliga UVOT-data i letandet efter uppflammande ljus. Ett andra UV-utbrott här upptäcktes i januari 2022", säger forskarna.

Astronomerna använde UVOT för att begränsa egenskaperna hos TUVO-21acq, med fokus främst på amplituderna och tidsskalorna av de två utbrotten. De fann att under det första utbrottet ökade källan i ljusstyrka med minst 4,1, 2,4 och 3,5 magnituder och under det andra utbrottet med 4,4, 3,4 och 3,6 magnituder i tre UV-band.

Genom att beräkna tiden mellan den första och andra upptäckten vid varje utbrott av TUVO-21acq bestämde forskarna lägre gränsen för den första och andra utbrottstiden, som uppskattades till 6,1 respektive 10,7 dagar. De övre gränserna för det första och andra utbrottet beräknades till 21,1 respektive 45 dagar.

Enligt studien befanns nyckelparametrar för TUVO-21acqs utbrott härleda från UVOT-fotometri, inklusive amplituder, varaktigheter och återfallstid vara helt förenliga med hur dvärgnovor agerar. Dessutom tyder den övergripande formen och de viktigaste emissionsegenskaperna som uppvisades i spektrumet att källan är en vilande kataklysmisk variabel. Därför klassificerade astronomerna TUVO-21acq som ett DN, CV.

"Vi bekräftar att källans natur kommen från ackretionskivan vid en vit dvärg som genomgick DN-utbrott baserat på fotometriska och spektroskopiska egenskaper", avslutade forskarna.

Bild från vikipedia på NGC 4945 tagen med La Sillaobservatoriets 2,2 m-teleskop i vars riktning fenomenet upptäcktes.

Vi kan alla nu hjälpa NASA i sökandet efter moln på Mars

 

Genom att identifiera moln i data som samlats in av NASA:s Mars Reconnaissance Orbiter över Mars kan allmänheten nu hjälpa forskarna att bättre  förstå  planetens atmosfär. 

NASA-forskare har organiserat ett projekt som heter Cloudspotting on Mars som bjuder in allmänheten att hjälpa till med att identifiera (hitta) marsmoln med hjälp av medborgarforskningsplattformen Zooniverse. 

Insamlingens  syfte är att resultera i en uträkning om varför planetens atmosfär bara är 1 % så tät som jordens atmosfär trots att indikationer  tyder på att planeten en gång hade en mycket kraftigare atmosfär.

Lufttrycket på Mars i dag  är så lågt att flytande vatten helt enkelt förångas från planetens yta upp till atmosfären. Men för miljarder år sedan täckte sjöar och floder Mars något som tyder på att atmosfären då måste ha varit betydligt kraftigare.

Hur förlorade Mars sin atmosfär över tid? I en teori föreslås att olika mekanismer kan vara anledning till att vattnet avdunstade upp i atmosfären där solstrålning bröt ner vattenmolekylerna i väteatomer  och syreatomer  (vatten är gjord av två väteatomer och en syreatom).

Väte som är lätt försvann då ut  i rymden. "Vi vill lära oss vad som utlöser bildandet av moln - särskilt moln bestående av fruset vatten, vilket kan lära oss hur högt vattenånga kan stiga i atmosfären på Mars - och under vilka årstider", säger Marek Slipski,  postdoktoral forskare vid NASAs Jet Propulsion Laboratory i södra Kalifornien.

Det är här Cloudspotting på Mars kommer in. Projektet utgår från en 16-årig insamling av data från Mars Reconnaissance Orbiter (MRO), vilken studerat den röda planeten sedan 2006. Rymdfarkostens Mars Climate Sounder-instrument studerade atmosfären i infrarött ljus. Ljus osynligt för det mänskliga ögat. I mätningarna från  instrumentet (MRO)  framträder moln i bågform. Teamet behöver nu hjälp med att sålla igenom dessa datamängder  med hjälp av Zooniverse, markera bågarna så  forskarna mer effektivt kan studera var i atmosfären de förekommer.

"Vi haröver 16 års data att söka igenom, vilket är mycket värdefullt - det låter oss se hur temperaturer och moln förändras över olika årstider från år till år", säger Armin Kleinboehl, Mars Climate Sounders biträdande huvudforskare vid JPL.

Forskare har även experimenterat med algoritmer för att identifiera bågarna från Mars Climate Sounder-data men det är mycket lättare för människor att upptäcka dem med ögat än nuvarande algoritmer. Men Kleinboehl säger däremot att Cloudspotting-projektet också kan hjälpa till att träna upp bättre algoritmer för arbetet i framtiden.

Cloudspotting on Mars är det första vetenskapsprojektet av Mars som finansieras av NASAs Citizen Science Seed Funding-program. Projektet genomförs i samarbete med International Institute for Astronautical Sciences.

Jag undrar också varför vattnet avdunstade efter att ha funnits på ytan i kanske miljoner år eller mer (min anm.). Inget förklarar vad som skedde hur snabbt det gick eller om samma sak kan ske på Jorden.. 

Bild vikimedia. Mars Express  HRSC-bild av vulkanen Arsia Mons med ett ~ 1500 km orografiskt moln som bildats nedåt berget.

För att upptäcka eventuellt liv på Mars måste man komma djupt ner under ytan.

 

Enligt ett nytt laboratorieexperiment utfört av NASA kan rovers (marsbilar)  behöva gräva cirka två meter eller mer ner i Mars yta för att hitta eventuellt existerande  tecken fossiler av forntida liv. Detta då joniserande strålning från rymden bryter ner små molekyler som aminosyror relativt snabbt. Aminosyror kan skapas av livsformer men även av icke-biologisk kemi. Om man finner vissa aminosyror på Mars kan det betraktas som ett potentiellt tecken på att liv funnits på Mars i det förgångna. Aminosyror bygger upp proteiner och proteiner är viktiga för liv då dessa i sin tur bildar enzymer som påskyndar eller reglerar kemiska reaktioner för bildning av skilda strukturer.

"Våra resultat tyder på att aminosyror förstörs av kosmisk strålning på  Mars yta och regolit (lös sand eller annat mineral)  i mycket snabbare takt än man tidigare ansett", säger Alexander Pavlov från NASAs Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland. Nuvarande Mars rover-uppdrag borrar ner i Mars yta till endast  cirka cirka fem centimeters djup. På dessa djup förstörs  aminosyror helt  på endast 20 miljoner år. Tillsatsen av perklorater (salter) och vatten ökar även hastigheten på aminosyraförstöring ytterligare. 

Vi anser i dag att liv på Mars (om det funnits) finns miljarder år bak i tiden. Detta gör att sökning efter spår av liv måste ske  långt ner under ytan (minst 3 meter ner måste vi komma). "Uppdrag med grund borrprovtagning måste koncentreras till exponerade ytor - t.ex. nyligen uppkomna mikrokratrar med åldrar mindre än 10 miljoner år det material som kastats ut från sådana kratrar", säger Pavlov, huvudförfattare till en rapport om denna forskning publicerad 24 juni i Astrobiology.

Kosmiska strålar är högenergipartiklar (mestadels bestående av protoner och heliumjoner) som genereras av kraftfulla händelser på solen och där i exempelvis  solfläckar eller från exploderande stjärnor. Strålarna kan bryta ner eller förstöra organiska molekyler då de tränger in  i en fast sten då de joniserar och förstör allt i sin väg.

Jordens tjocka atmosfär och globala magnetfält skyddar ytan från de flesta kosmiska strålar. I sin första tid hade Mars också dessa egenskaper men förlorade detta skydd över tid (varför vet vi inte). Det finns dock bevis för att den kraftigare atmosfären på Mars för miljarder år sedan tillät flytande vatten på Mars yta. Flytande vatten är viktigt för livet därför vill forskare veta om livet uppstod på Mars och söka efter bevis på forntida marsliv genom att undersöka Mars-stenar efter organiska molekyler som aminosyror.

Bild flickr.com Mars landskap

För att upptäcka eventuellt liv på Mars måste man komma djupt ner under ytan.

 

Flytande vatten är en viktig förutsättning  (kanske den absoluta förutsättningen för livsmöjligheter) för att liv ska kunna utvecklas på en planet. Detta beskriver forskare vid universitetet i Bern,  Zürich och National Centre of Competence in Research (NCCR) PlanetS i en ny studie. Man skriver att flytande vatten kan existera i miljarder år på planeter även de som skiljer sig mycket från jorden. Detta ifrågasätter vår för närvarande jordcentrerade idé (att alla planeter som kan ha liv ska vara lika jorden i det mesta) om potentiellt beboeliga planeter.

"En av anledningarna till att vatten är flytande på jorden är jordens atmosfär", förklarar medförfattare Ravit Helled, professor i teoretisk astrofysik vid universitetet i Zürich och medlem i NCCR PlanetS. – Med sin naturliga växthuseffekt fångar atmosfären precis rätt mängd värme för att skapa rätt förutsättningar för hav, floder och regn, säger forskaren.

Jordens atmosfär har dock förändrats genom historien. – När planeten först bildades av kosmisk gas och stoft samlade detta upp i en atmosfär som till största delen bestod av väte och helium – en så kallad uratmosfär, säger Helled. Under sin utveckling förlorade dock jorden denna ursprungliga atmosfär.

Andra, mer massiva planeter än jorden  kan ha kompaktare ursprungliga atmosfärer, som de kan behålla på obestämd tid. "Sådana massiva ursprungliga atmosfärer kan även de ge en växthuseffekt - ungefär som jordens atmosfär av idag gör. Vi ville därför ta reda på om dessa atmosfärer kan bidra till att skapa de nödvändiga förutsättningarna för flytande vatten, säger Helled.

"Vad vi fann är att i många fall förlorades ursprungliga atmosfärer på grund av intensiv strålning från stjärnor (solen i dess närhet)  särskilt på planeter som ligger nära sin stjärna (sol). Men i de fall atmosfären blir kvar kan rätt förutsättningar för flytande vatten uppstå, berättar Marit Mol Lous, doktorand och huvudförfattare till studien. Enligt Mol Lous verksam vid universitetet i Bern och universitetet i Zürich, påtalar hon att "i de fall där tillräcklig geotermisk värme når ytan, är strålningen från en stjärna som solen inte ens nödvändig för förhållandena som råder vid ytan på planeten för att förekomsten av flytande vatten ska finnas."

"Kanske viktigast av allt av våra resultat är att de visar att dessa tillstånd kan bestå under mycket långa tidsperioder - upp till tiotals miljarder år", påpekar forskaren, som också är medlem i NCCR PlanetS.

Därför bör sökandet efter utomjordiskt liv breddas från att söka efter jordlika planeter till alla slag av planeter.

– För många kan det här komma som en överraskning. Astronomer förväntar sig att flytande vatten ska förekomma i regioner runt stjärnor som får precis rätt mängd strålning: inte för mycket, så att vattnet inte avdunstar, och inte för lite, så att det  fryser till is", påtalar medförfattare Christoph Mordasini, professor i teoretisk astrofysik vid universitetet i Bern och medlem av NCCR PlanetS förklarar. Det har ju länge gjorts beräkningar av livszonen runt en sol men vi ska kanske vara öppna för andra teorier också i sökandet efter vatten eller liv (min anm.).

"Men då tillgången på flytande vatten är en sannolik förutsättning för liv och livet förmodligen tog många miljoner år på sig innan det fanns på jorden, kan detta kraftigt utvidga horisonten i sökandet efter främmande livsformer. Baserat på våra resultat kan det till och med finnas på så kallade fritt flytande planeter, planeter som inte kretsar kring en stjärna, säger Mordasini.

Ändå är Mordasini försiktig: "Även om våra resultat är spännande, bör de tas med en nypa salt. För att sådana planeter ska ha flytande vatten under lång tid måste de ha rätt mängd av atmosfär. Vi vet inte hur vanligt det är.

"Och även under rätt förhållanden är det oklart hur troligt det är att livet uppstår i en sådan exotisk potentiell livsmiljö. Det är en fråga för astrobiologer. Men med vårt arbete visade vi att vår jordcentrerade idé om en livsvänlig planet kan vara för enkel, avslutar Mordasini.

Bild flickr.com