Mysteriet om varför solsystemets inre inte snurrar snabbare kan vara löst.

 

Rörelsen hos ett litet antal laddade partiklar kan lösa ett långvarigt mysterium. Detta enligt en ny studie från Caltech (California Institute of Technology). Mysteriet handlar om tunna gasskivor som roterar runt unga stjärnor,

Dessa gasskivor kallas ackretionsskivor  och existerar i tiotals miljoner år i en tidig fas av solsystems utveckling. De innehåller en liten bråkdel av massan av stjärnan runt vilken de sveper. Namnet ackretionsskiva kommer av att gasen i dessa skivor snurrar i spiralform långsamt in mot stjärnan. Något som enligt forskare och fysiken bör göra att den radiellt inre delen av skivan snurrar snabbare enligt lagen om bevarande av vinkelmomentet. För att förstå bevarandet av vinkelmomentet, tänk på snurrande konståkare: när armarna är utsträckta snurrar de långsamt, men när de drar in armarna snurrar de snabbare. 

Vinkelmomentet är proportionellt mot hastigheten gånger radien, och lagen om bevarande av vinkelmomentet säger att vinkelmomentet i ett system förblir konstant. Så om åkarens radie minskar för att de har dragit in armarna, är det enda sättet att hålla vinkelmomentet konstant att öka rotationshastigheten.

Men det stämmer inte i fallet med ackretionsskivan runt en stjärna.  Den inre delen av ackretionsskivan snurrar snabbare. Men den snurrar inte så snabbt som förutspåtts av lagen om bevarande av rörelsemängdsmomentet. 

Forskare har längre undersökt många möjliga förklaringar till varför ackretionsskivans rörelsemängdsmoment inte bevaras (likt konståkarens ovan gör). Viss friktion mellan de inre och yttre roterande delarna av ackretionsskivan kan sakta ner den inre regionen. Beräkningar visar dock att ackretionsskivor har försumbar inre friktion. Den ledande nuvarande teorin är att magnetfält skapar det som kallas en "magnetorotationell instabilitet" som genererar gas och magnetisk turbulens vilket då ger den friktion man anser bör finnas som saktar ner rotationshastigheten för inåtgående spiralgas i ackretionsskivan.

Paul Bellan, professor i tillämpad fysik säger bekymrat. – Folk vill alltid skylla på turbulens för fenomen de inte förstår.

För ett och ett halvt decennium sedan började Bellan undersöka frågan genom att analysera banorna hos enskilda atomer, elektroner och joner i de gaser som utgör ackretionsskivor. Hans mål var att bestämma hur de enskilda partiklarna i gasen beter sig då de kolliderar med varandra liksom hur de rör sig mellan kollisionerna för att se om rörelsemängdsmomentförlust kunde förklaras utan att turbulens var inblandat.

Yang Zhang doktorand vid Caltech deltog i ett av dessa samtal om fenomenet efter att ha tagit en kurs där han lärde sig att skapa datasimuleringar av molekyler när de kolliderar med varandra för att producera slumpmässiga fördelningar av hastighet i vanliga gaser såsom i den luft vi andas. Zhang säger "Jag kontaktade Paul efter samtalet där vi diskuterade detta och bestämde mig slutligen för att simuleringarna skulle kunna utvidgas till laddade partiklar (katjoner) som kolliderar med neutrala partiklar i magnet- och gravitationsfält".

I slutändan skapade Bellan och Zhang en datormodell av en snurrande, supertunn, virtuell ackretionsskiva. Den simulerade skivan innehöll cirka 40000 neutrala och cirka 1000 laddade partiklar som kunde kollidera med varandra, och modellen tog också hänsyn till effekterna av både gravitation och ett magnetfält. Bellan säger, "Den här modellen hade precis rätt mängd detaljer för att fånga alla väsentliga funktioner eftersom den var tillräckligt stor för att bete sig precis som biljoner på biljoner kolliderande neutrala partiklar, elektroner och joner som kretsar kring en stjärna i ett magnetfält."

Datorsimuleringen visade kollisioner mellan neutrala atomer och ett betydligt mindre antal laddade partiklar skulle orsaka positivt laddade joner vilka fick en spiralrörelse inåt mot mitten av skivan, medan negativt laddade partiklar (elektroner) tog en spiralform utåt mot kanten. Neutrala partiklar förlorade under tiden vinkelmomentet under det att de positivt laddade jonernas spiralrörelse gick inåt mot mitten.

 

En noggrann analys av den underliggande fysiken på subatomär nivå - i synnerhet interaktionen mellan laddade partiklar och magnetfält - visar att vinkelmomentet inte bevaras i klassisk mening även om något som kallas " The canonical momentum " bevaras.

The canonical momentum är summan av det ursprungliga vinkelmomentet plus en ytterligare kvantitet som beror på laddningen i en partikel och magnetfältet. För neutrala partiklar finns det ingen skillnad mellan vanligt vinkelmoment och The canonical momentum att oroa sig för The canonical momentum är därmed onödigt komplicerat. Men för laddade partiklar - katjoner och elektroner - skiljer sig det kanoniska vinkelmomentet mycket från det vanliga vinkelmomentet eftersom den extra magnetiska kvantiteten är betydande.

Då elektroner är negativa och katjoner är positiva, ökar jonernas inre rörelse och elektronernas utåtgående rörelse vilken orsakas av kollisioner, innebärande The canonical momentum hos båda. Neutrala partiklar förlorar vinkelmomentet som ett resultat av kollisioner med de laddade partiklarna och rör sig inåt, vilket balanserar ökningen av det laddade partikelkanoniska vinkelmomentet.

Det är en liten skillnad, men gör en enorm skillnad i solsystemomfattande skala, säger Bellan, som hävdar att denna subtila redovisning uppfyller lagen om bevarande av The canonical momentum för summan av alla partiklar i hela skivan; endast cirka en av en miljard partiklar behöver laddas för att förklara den observerade förlusten av vinkelmomentet hos de neutrala partiklarna.

Bellan och Yangs artikel om arbetet och slutledning har titeln "Neutral-charged-particle Collisions as the Mechanism for Accretion Disk Angular Momentum Transport" och publicerades i Astrophysical Journal den 17 maj. Finansiering för denna forskning kom från National Science Foundation.

Bild vikipedia på planeter och dvärgplaneter i solsystemet. Planeternas storlek är i skala, men inte det relativa avståndet till solen.

Så bildades troligast den första kvasaren

 

En kvasar är en extremt ljusstark och från oss avlägsen aktiv galaxkärna. Den överglänser sin galax så mycket, att galaxen vari kvasaren finns inte tidigare har kunnat observeras. Först nu och med hjälp av fotografisk CCD-teknik och adaptiv optik har många galaxer där en kvasar finns kunnat bekräftas existera. Kvasaren är i sig vanligtvis ett förhållandevis litet objekt och flertalet finns på ofantligt stora avstånd från jorden.

Sedan de första kvasarerna upptäcktes för 20 år sedan har det funderats över hur de första kvasarerna i universum bildades. Nu har ett team av astrofysiker förslaget  en lösning på mysteriet och deras resultat publicerades nyligen i en artikel med namnet ”The Turbulent Origins of the First Quasars”  i tidskriften Nature.

Förekomsten av de över 200 kvasarerna som hittills hittats får sin energi av supermassiva svarta hål mindre än en miljard år efter Big Bang. Detta är ett mysterium inom astrofysiken eftersom det aldrig helt förståtts hur de kunnat bildats så tidigt i universums historia.

Forskarteamet under ledning av Dr Daniel Whalen vid University of Portsmouth har nu visat hur de första kvasarerna naturligt bildades under våldsamma, turbulenta förhållandena i de sällsynta gasreservoarer som fanns i det tidiga universum.

Dr Whalen, säger "Denna upptäckt är särskilt spännande eftersom den har omkullkastat 20 års tankar om ursprunget till de första supermassiva svarta hålen i universum. Vi hittar supermassiva svarta hål i centrum av de flesta massiva galaxer. Svarta hål som kan vara miljoner eller miljarder gånger större än solens massa. Men det var först 2003 vi började hitta kvasarer de mycket lysande objekten med dess aktiva accretion 

Detta får kvasarerna att ses som kosmiska fyrar i det tidiga universum existerande mindre än en miljard år efter Big Bang. Ingen förstod hur de bildats så tidigt." 

För några år sedan visade superdatorsimuleringar att tidiga kvasarer kunde bildas vid korsningarna av  kalla, kraftfulla gasströmmar (en sällsynt med likväl ibland händelse som sker eller skredde därute). Cirka ett dussin av dessa fanns i en volym en miljard ljusår. Men för att det skulle ge effekt måste det svarta hålet vara 100000 solmassor. Svarta hål bildas idag när massiva stjärnor får slut på bränsle och kollapsar, men de blir vanligtvis bara 10 - 100 solmassor vilet utesluter dessa som källor till en kvasar.

Kan svarta hål i galaxers kärna som verkar ha funnits redan när galaxen bildades (min anm.) ha bildats genom att ett tidigare universums stjärnor  över eoner dragits in i svarta hål och alla svarta hål  därefter dragits samman till ett enda otroligt kompakt svart hål med fortsatt sammandragning  till en massa vi inte kan förställa oss av kompakthet och litenhet. För att därefter splittras i BigBang och då bildat vårt universum. Medan rester av det förra finns i form av svarta hål i galaxerna. En lite udda tanke.

Astrofysiker hade länge teoretiserat att 10 000 - 100 000 solmassestjärnor bildades i det tidiga universum men bara i exotiska, finjusterade miljöer som starka ultravioletta bakgrunder eller supersoniska flöden mellan gas och mörk materia som inte hade någon likhet med de turbulenta molnen där de första kvasarerna bildades.

Superdatormodellerna gick dock tillbaka till mycket tidiga tider och fann att de kalla, täta gasströmmarna som kunde växa till en miljard solmassor och svarta hål på bara några hundra miljoner år skapade sina egna supermassiva stjärnor utan behov av ovanliga exotiska miljöer. De kalla strömmarna drev turbulens i molnet som hindrade normala stjärnor från att bildas tills molnet blev så massivt att det kollapsade under sin egen vikt och bildade två gigantiska urstjärnor - en som var 30000 solmassor och en annan som var 40000.

"Följaktligen skapade de ursprungliga gasmolnen som kunde bilda en kvasar dessa strax efter kosmos födelse - när de första stjärnorna i universum. Detta enkla resultat förklarar inte bara ursprunget till de första kvasarerna utan också deras demografi och deras antal.

Bild från vikipedia. Kvasaren 3C 273.

Ett udda stjärnkluster i riktning mot Skyttens stjärnbild.

 

I en  bild till stjärnkatalogen DESI Legacy ImagingSurvey visas ett mystiskt klotformigt stjärnkluster som fått namnet Whiting 1 i det galaktiska haloskenet (halon är området runt en dvärggalax). Whiting 1. Det är ett svagt skinande och ungt klotformigt stjärnkluster i riktning mot Skyttens stjärnbild och där i området runt dvärggalaxen med samma namn (Skytten).

Till skillnad från traditionella studier användes i denna nyligen genomförda studien av Dr. Nie Jundan och hennes kollegor från National Astronomical Observatories of the Chinese Academy of Sciences (NAOC) ett annat tillvägagångssätt för att utforska Whiting 1 genom att man började med att först se på stjärnklustrets utseende.

Åldern  och metallinnehåll såväl som rörelsen i Skyttens dvärggalax stjärninnehåll gör Whiting 1 till ett stjärnkluster  av ett sällsynt slag.

Under de senaste åren har man trott att det faktum att Skyttens dvärggalax innehåller  ett antal klotformiga stjärnkluster vilka bidrar till uppbyggnaden av det halosken man ser här. När det gäller Whiting 1 kan dennas ursprung vara en stjärnhop ha kommit till Skyttens dvärggalax genom en hop av stjärnor med bildning i galaxens  ackretionsskiva. Men detta är bara en trolig teori.

Det bästa sättet att utforska ursprunget tillWhiting 1 är att hitta förhållandet mellan stjärnhopen och Skyttens dvärggalax. Tidigare studier ägnades huvudsakligen åt att jämföra klusterparametrar med Skyttens dvärggalax. Men på grund av brist på djupare data har det inte skett några nya framsteg inom detta. "Om Whiting 1 verkligen är associerad med Skyttens dvärggalax bör dess morfologi visa någon preliminär rumslig koppling till galaxens innehåll av metall mm. Men för detta behövs djupa data vilket är svårt att få eftersom klustret är väldigt långt borta från oss, säger Dr. Nie, huvudförfattare till studien.

Forskningen använde DESI-data för att filtrera bort alla möjliga men inte bevisade ingående stjärnor i Whiting 1. De två tidvattensvansarna på båda sidor av klustret är särskilt iögonfallande. Deras form och förlängning är direkta bevis som stöder Whiting 1: s förening med Skyttens dvärggalax i dess halosken. Det visar att Whiting 1 från början var en  klotformig stjärnhop i Skyttens dvärggalax som senare emigrerade till dess halosken.

Det spännande ursprunget till Whiting 1 gör det till en perfekt källa för studier av bildandet av galaktiska kluster och ovan arbete ger ytterligare bevis för att en dvärggalax kan vara värd för klotformiga kluster som bidrar till uppbyggandet av galaktiska halon.

Med DESI framtida spektraldata kan vi ytterligare lära oss mer om fenomenet", säger medförfattare Dr. Zou Hu, som även är medlem i DESI.

Bild vikipeda som stjärnformationen av Skyttens stjärnbild.

Är det möjligt att lyssna på kommunikation som passerar genom vårt solsystem?

 

Kommunikationen över den interstellära rymden kan förbättras genom att dra nytta av en stjärnas förmåga att fokusera och förstora kommunikationssignaler. Ett team av doktorander vid Penn State (Pennsylvania State University) letar efter dessa slag av kommunikationssignaler. Signaler sända någonstans ifrån som kan dra nytta av vår  sol om överföringen passerar genom vårt solsystem.

Ett rapport som beskriver tekniken - utifrån en del i en doktorandkurs vid Penn State och som täcker Search forExtraterrestrial Intelligence (SETI)   - och har accepterats för publicering i The Astronomical Journal och finns tillgänglig på preprintservern arXiv. 

Massiva föremål som stjärnor och svarta hål får ljus att böja sig när det passerar på grund av dessa objektets starka gravitationskraft vilket Einsteins allmänna relativitetsteori visar. Kraften runt objekten fungerar ungefär som en lins i ett teleskop. Den fokuserar och förstorar ljuset - en effekt som kallas gravitationslinsning. 

"Astronomer har nu övervägt att dra nytta av denna gravitationslinsning som ett sätt till att bygga ett stort teleskop och med detta använda gravitationslinsning för att se på planeter runt andra stjärnor", säger Jason Wright, professor i astronomi och astrofysik vid Penn State vilken undervisade i kursen och är chef för Penn State Extraterrestrial Intelligence Center. Det är även ansett vara ett sätt för människor att kommunicera med våra egna sonder om vi skickade sonder till en annan stjärna. Om en utomjordisk teknologisk civilisation skulle använda vår sol som en lins för interstellär kommunikation borde vi kunna upptäcka detta om vi tittar på rätt plats.

Då kommunikation över interstellära avstånd möter en mängd olika utmaningar relaterade till överföringskraften och säkerheten över så stora vidder anser forskarna att kommunikation av detta slag sannolikt innebär ett nätverk av sonder eller reläer i rymden.

 I studien över ämnet såg man på Alpha Centauri  en av de närmaste stjärnorna till vårt eget solsystem . Denna stjärna  borde då vara den närmaste noden i ett kommunikationsnätverk som går genom vårt solsystem. Alpha Centauri finns på ett avstånd av mer än 550 gånger avståndet mellan jorden och solen och kan teoretiskt kan vara den närmaste nod i ett kommunikationsnätverk nära oss. Det är där en sond skulle finnas för att kunna använda solen som lins.

Detta antagande gör det möjligt för forskarna att potentiellt söka efter  och upptäcka dessa radiosändningar (om detta stämmer)  som kan vara signaler som skickas direkt till jorden för att kommunicera med oss eller signaler som skickas till utomjordiska sonder som utforskar vårt solsystem eller  signaler som skickas genom gravitationslinsen tillbaka till Alpha Centauri.

"Det har gjorts några tidigare sökningar efter optiska våglängder i sökandet, men denna gång valde man radiovågslängder då dessa är ett utmärkt sätt att kommunicera med över rymden", säger Macy Huston, doktorand i kursen som hjälpte till att leda projektet. "Vi inkluderade våglängder, som ofta är i fokus i SETI-sökningar eftersom de är en idealisk del i radiospektrumet att kommunicera i. Dessa våglängder är i allmänhet fria från andra radiovågor som kommer från kosmiska objekt, så det är rena frekvenser i spektrumet fria från brus och därmed bra att kommunicera i.

Bild vikipedia. Hur en gravitationslins fungerar. Ljus böjs i närheten av massiva objekt. De orangea linjerna visar objektets skenbara position och de vita linjerna visar ljusets väg från källans verkliga position.

SETI, är ett vetenskapligt sökande efter intelligent utomjordiskt liv. Det finns flera pågående projekt inom detta. Men ännu har inga tecken på aliens hittats därute. Men man ska aldrig säga aldrig en dag kan det ske. Finns de kommer de att hittas.

Nasa diskuterar om att sända små simmande robotar till havsvärldarna i vårt solsystem

 

Nasa har nyligen meddelat att de önskar avsätta US $ 600.000 till  finansiering av en studie om möjligheten att skicka svärmar av miniatyrrobotar för att utforska oceanerna under de isiga ytorna i några av vårt solsystems "oceanvärldar".

Det handlar om små simmande robotar vilka ska simma likt grodor dessa vatten. Troligen kommer dessas form att vara triangulärt kilformade.

Dvärgplaneten Pluto är ett exempel på en sannolik havsvärld av intresse. Utöver Pluto riktas intresset i första hand mot Jupiters måne Europa och Saturnus måne Enceladus. Dessas hav är av stort intresse inte bara för att de innehåller så mycket flytande vatten (Europas hav har förmodligen ungefär dubbelt så mycket vatten som alla jordens hav tillsammans) utan för att kemiska interaktioner mellan sten och havsvatten troligen kan stödja enkla livsformer där. Faktum är att miljön i dessa hav kan vara mycket lik den på jorden vid den tidpunkt då livet började på jorden.

En spännande tid blir det när detta realiseras själv ser jag fram mot vilka resultaten blir. Men tiden då detta sker ligger långt fram i en okänd framtid.

Bild vikipedia på Saturnus måne Encecladus i sin naturliga färg. En av de havsvärldar därute som är intressant att komma ner i vattnet på.

Mystisk raketdel kraschade på månen

 

Det var i slutet av 2021 astronomer upptäckte vad som visade sig vara en förbrukad raketdel på kurs mot månen. NASA:s Lunar Reconnaissance Orbiter vilken sedan 2009 fotograferat månen upptäckte den 4 mars 2022 raketdelens nedslagsplats. Men dess ursprung är ett mysterium.

Raketdelen lämnade vid nedslaget en dubbelkrater. Något man nu undrar över. Troligen är den udda dubbelkratern - platsen för själva kraschen och det kan kanske hjälpa till att identifiera vilken rakets del det var som kraschade.

De två kratrarna är en östlig krater cirka 19,5 meter i diameter och en västlig krater cirka 17,5 meter i diameter.

Som jämförelse säger NASA att tidigare raketkroppspåverkan på månytan inte ser ut som denna det har hittills enbart bildats en krater vid nedslagen och man har kunnat spåra var delen kom från.

De fyra Apollo SIV-B-kratrarna var något oregelbundna i konturerna (Apollos 13, 14, 15, 17) och var betydligt större cirka 38 meter men resulterade likväl vid nedslaget endast en enda krater. Den maximala bredden på den nu bildade dubbelkratern är cirka 31,7 meter.  S-IVB: s.Bill Gray, (citerat ur vikipedia och översatt från engelska är en amerikansk Space Force Space DomainAwareness-enhet belägen vid Vandenberg Space Force Base, Kalifornien. Den 18: e SDS har till uppgift att utföra kommando och kontroll av rymdövervakningsnätverket (SSN), underhålla databasen med dess innehåll av vad som finns därute av rymdobjekt (RSO) och hantera United States Space Command' space situational awareness (SSA) ett delningsprogram till USA, utländska myndigheter, kommersiella och akademiska enheter. Skvadronen utför också avancerad analys, sensoroptimering, konjunktionsbedömning, stöd för bemannade rymdflygningar, återinträde/bedömning och lanseringsanalys).  

 En amatörastronom som har försökt avslöja ägarna till den  raketdelen trodde först att det måste vara ett SpaceX-fordon, men bestämde sig så småningom för att det måste vara en del av en kinesisk farkost, en booster från Chang'e 5-T1 månuppdraget som lanserades 2014. Raketkroppen upptäcktes  och identifierades ursprungligen felaktigt under 2015 (enligt Gray amatörastronomen) men var först nu funnen ansåg han.

Men trots uppgifter som bekräftar detta säger Gray att den kinesiska regeringen förnekar ägandet och det är Grays åsikt att de har gjort ett misstag och förväxlat Chang'e 5-T1 med det liknande namnet Chang'e 5:Jag tror att UD helt enkelt fick de två olika, men liknande namnen på månuppdragen sammanblandade.

Jag bör notera att många har blandat ihop dessa två uppdrag tidigare vid ett eller annat tillfälle. Vidare säger Gray att han likväl är övertygad om att raketkroppen var en del av Chang'e 5-T1.

Men enligt "Enligt Kinas övervakning gick det övre steget av denna raket relaterat till Chang'e-5-uppdraget in i jordens atmosfär och brann  upp helt", sade utrikesdepartementets talesman Wang Wenbin den 21 februari 2022.

Det innebär att gåtan inte är säkert löst utan bara indicier och antaganden finns om vad för raketdel det var som kraschade på månen och gav denna udda krater (min anm.) troligen är det dock någon av ovan nämnda. Kraterns udda form kan ha med hur nedslaget skedde och markens beskaffenhet.

Bild https://www.publicdomainpictures.ne

Överraskande kristaller funna i meteoritstoff

 

15 februari 2013 var dagen då en meteorit på 18 meter i diameter med en vikt av 11000 ton for in i jordens atmosfär med en hastighet av 66 950 km / h och exploderade över staden Chelyabinsk i  Ryssland. Området duschades av små meteoriter och smällen fick mängder av fönsterrutor att splittras och människor skadas av splittret.

Meteoritexplosionen i Tjeljabinsk var den största i sitt slag som inträffat i jordens atmosfär sedan Tunguska-händelsen 1908. Tunguska-meteoriten  exploderade med en kraft  30 gånger större än atombomben som skakade Hiroshima, enligt NASA. 

I en ny studie analyserade forskare något av det meteoritdamm som lämnades kvar efter att meteoren över Chelyabinsk exploderade. Normalt producerar meteoriter en liten mängd damm när de brinner upp. Dammet går oftast förlorat för forskare eftersom det antingen är för smått för att hittas, för utspritt av vinden, fallit i vatten eller är förorenat av miljön.

Men efter  Chelyabinsk-meteoritens explosion hängde en massiv dammplym kvar i atmosfären i mer än fyra dagar innan dammet så småningom regnade ner på jordens yta och fångades upp i snön. Dammprover samlades då in  av forskare. Efter att ha analyserat dammet med kraftfulla elektronmikroskop hittade forskarna ett flertal kristaller och undersökte dessa i detalj.

Men "att hitta kristallerna med hjälp av ett elektronmikroskop var ganska utmanande på grund av deras lilla storlek", skrev forskarna i sin rapport som publicerades den 7 maj i den Europeiska tidskriften Plus.

Kristallerna fanns i två distinkta former; kvasi-sfäriska, (med "nästan sfäriska", skal)  och sexkantiga stavar båda slagen med "unika morfologiska särdrag", beskrev forskarna i rapporten.

Ytterligare analys med hjälp av röntgen avslöjade att kristallerna bestod av lager av grafit vilket är  en form av kol  av överlappande ark av atomer som vanligtvis används i blyet i blyertspennor Teamet misstänker att kristallerna bildats under de höga temperaturer och tryckförhållandena som rådde i atmosfären då meteoriten bröts isär. Men mekanismen av hur det skedde exakt är inte helt förstådd. Mer forskning och fynd av likande slag önskas i forskarvärlden.

Bild från vikipedia på grafit mineralet vilket kristallerna man fann var uppbyggda av.