Webbteleskopet söker efter de första solsystemen och dess planeter

 

En av Webbteleskopets stora uppgifter och förmåga är att studera den tidigaste fasen av den kosmiska historien. Tiden strax efter Big Bang för 13,8 miljarder år sedan.

Ju mer avlägsna föremål från oss ett föremål är desto längre tid tar det för dettas ljus att nå oss och ju längre tillbaks ut i det avlägsna universum vi ser desto längre tillbaks i tiden ser vi. När vi ser som nämns ovan 13, 8 miljarder år tillbaks i tiden innebär det ljusår tillbaks (tiden det tar för ljuset att färdas från objekten och då ska man komma ihåg att ljusets hastighet är 300000 km/sek).

"Vi kommer att se tillbaka på universums tidigaste tid för att söka efter de första galaxerna som bildades , förklarade Dan Coe astronom vid Space Telescope ScienceInstitutet vilken specialiserat sig på det tidiga universums historia. Astronomer har hittills sett tillbaks 97 procent av tiden tillbaka till Big Bang. Men där ser man bara små röda fläckar när vi tittar på de galaxer som är så långt bort i tid och rum.

”Med Webbteleskopet kommer vi äntligen att kunna se in i dessa galaxer och se vad de består  av." Säger Coe.

Dagens galaxer är  spiral eller är elliptiskt formade medan de tidigaste galaxerna var "klumpiga och oregelbundna". Webbteleskopet borde kunna avslöja äldre röda stjärnor i dessa tidiga galaxer liknande i storlek som vår sol. Stjärnor som inte var synliga för Hubble Space Teleskopet.

Coe har två Webb-projekt på gång. Ett att observera en av de mest avlägsna galaxerna som är kända, galaxen MACS0647-JD som han upptäckte 2013 och Earendel den  avlägsnaste stjärnan som någonsin upptäckts vilken upptäcktes i mars i år (2022). Medan allmänheten har lockats av Webbs fantastiskt skarpa bilder tagna i infrarött eftersom ljus från det avlägsna kosmos har sträckt sig in i dessa våglängder genom universums expansion är forskare lika angelägna om undersökningar i spektroskopi.

Analys av ett objekts ljusspektrum (spektroskopisk undersökning) avslöjar dess egenskaper, inklusive temperatur, massa och kemiska sammansättning. Vetenskapen vet ännu inte hur de tidigaste stjärnorna, som förmodligen började bildas 100 miljoner år efter Big Bang ser ut.

"Vi kan kanske se saker som är väldigt annorlunda", säger Coe - så kallade "Population III" -stjärnor som teoretiskt kan ha varit mycket mer massiva än vår sol och  enbart bestå av väte och helium.

Dessa stjärnor exploderade så småningom som supernovor vilket bidrog till den kosmiskt kemiska anrikningen som skapade de stjärnor och planeter vi ser idag (och de grundämnen vi har i dag).

Vissa är tveksamma till att dessa första Population III-stjärnor någonsin kommer att hittas - men det hindrar inte det astronomiska samfundet från att försöka. Själv tror jag man en dag  lyckas kanske med något  helt annat slag av undersökningsmetod som vi ännu inte har eller tänkt ut hur den ska fungera eller se ut (min anm.).

Bild vikipedia på den omtalade galaxen ovan MACS0647-JD vilken är en mycket ung galax  i en storlek av en bråkdel av Vintergatans storlek.

Dolda galaxer blir nu kartlagda

 

Det finns hundratals miljarder galaxer i universum kanske oräkneliga. Alla dessa innehåller miljarder stjärnor. Varje stjärna har sitt eget planetsystem. Galaxerna finns i alla riktningar i universum det finns inget upp och ner i universum. I en av dessa finns vi med vårt solsystem, Vintergatan.

I vissa riktningar från oss sett blockeras galaxer av kosmiska moln eller närliggande galaxer från vårt synfält sett. Men nu har ett team vid University of Keele lyckats skapa den utförligaste galaxkartan hittills där även tidigare för oss dolda galaxer ingår. Jessica Craig vid universitetet presenterade sitt arbete inom detta nyligen vid National Astronomy Meeting vid University of Warwick.

Astronomerna hade sett på de Magellanska molnen (stora och lilla), två galaxer synliga på södra halvklotet  (dvärggalaxer och satellitgalaxer till vår galax) vilka finns så nära oss att de kan ses med blotta ögat. Dessa två galaxer tar upp ett stort område av himlen och blockerar därför utsikten över galaxer längre bort eller bortom dessa galaxer. På grund av detta undviker astronomer som letar efter avlägsna galaxer vanligtvis denna del av himlen. Något jag tycker är synd men förståeligt (min anm.). Synd då här kanske döljer sig spännande upptäckter.

Men med hjälp av VISTA Survey Telescope i Chile har nu foskarteamet ovan fotograferat de Magellanska molnen i  hög skärpa för att kunna se igenom mellanrummen mellan stjärnorna i dessa galaxer. På så sätt kunde de upptäcka avlägsna galaxer. Galaxer som på grund av stoff och ljus mellan oss och dem nu kunde ses svagt rödskinande.

Lösningen var att använda ett radioteleskop och i det här fallet Galactic Australian Square Kilometer Array Pathfinder Survey (GASKAP) vilket gav en detaljerad karta över gasen i de Magellanska molnen så att stofthalten kan mätas och därmed hur mycket stjärnorna bakom rödtonas .

Ett ytterligare bekymmer i undersökningar som denna är att skilja stjärnor från galaxer och det finns så många stjärnor att det är omöjligt att undersöka varje ljuspunkt personligen (det skulle ta lång tid) . Keele-teamet använde data från Gaia-observatoriet för att med en algoritm mäta de små förändringarna i ljuspunkterna över tid för att urskilja stjärnor från avlägsna galaxer. Stjärnornas positioner förändras synbart över tid medan de mycket mer avlägsna galaxerna synbart stannade på samma plats. Galaxerna är även rödare än stjärnorna, så färganalysen hjälpte till att upptäcka fler stjärnor från datasetet. Färg indikerar också hur långt borta galaxer är (genom deras rödförskjutning till följd av universums expansion).

Bild Magellanska molnen de två galaxer bland flera som effektivt döljer bakomliggande galaxer långt därute. Bild vikipedia.

En Radiosignal som låter som hjärtslag har upptäckts komma miljarder ljusår bort

 

Astronomer vid MIT /Massachusetts Institute of Technology) med flera universitet över hela Kanada och USA har nyligen upptäckt en udda och ihållande radiosignal från en avlägsen galax. En signal som sänder med en överraskande regelbundenhet.

Signalen klassificeras som en Fast radioburst (FRB) - en intensivt stark skur av radiovågor av okänt astrofysiskt ursprung. Skurar av detta slag varar vanligen högst några millisekunder. Men denna signal kvarstår  i upp till tre sekunder per period vilket är cirka 1000 gånger längre än en genomsnittlig FRB.

Under dessa 3 sekunder sänds radiovågor som upprepas var 0,2: e sekund i ett tydligt periodiskt mönster liknande ett bultande hjärtas slag.

Forskarna har gett signalen beteckningen FRB 20191221A. Den är för närvarande den längsta VARAKTIGA FRB, med ett tydligt periodiskt mönstret som upptäckts hittills.

Källan till signalen ligger i en avlägsen galax, flera miljarder ljusår från jorden. Exakt vad källan är förblir ett mysterium även om astronomer misstänker att signalen kommer antingen från en pulsar eller en magnetar vilket båda är typer av neutronstjärnor - extremt täta, snabbt snurrande kollapsade kärnor av röda jättestjärnor. Något som även är vår sols framtid (dock blir troligen inte vår sol en FRB).

"Det finns inte mycket i universum som avger strikt periodiska signaler", säger Daniele Michilli, postdoktor vid MIT: s Kavli Institute for Astrophysics and Space Research. – Exempel som vi känner till i vår egen galax är pulsar och magnetar-objekt vilka roterar och producerar en strålande emission likt en fyr. Vi tror att även den här signalen kan vara en magnetar eller pulsar.

Teamet hoppas kunna upptäcka fler periodiska signaler från denna källa, som därefter kan användas som en astrofysisk klocka. Till exempel kan frekvensen av skurarna och hur de förändras när källor rör sig bort från jorden användas för att mäta hastigheten med vilket universum expanderar.

Upptäckten rapporterades nyligen i tidskriften Nature och är författad av medlemmar i CHIME / FRB Collaboration, inklusive MIT-författarna Calvin Leung, Juan Mena-Parra, Kaitlyn Shin och Kiyoshi Masui vid MIT, tillsammans med Michilli, vilken ledde upptäckten först som forskare vid McGill University och sedan som postdoktor vid MIT.

Bild pxhere.com

Kina planerar att sända en rymdfarkost till Neptunus

 

Kina planerar att sända en kärnkraftsdriven farkost med namnet Neptun Explorer för att utforska isjätten Neptunus ( isplanet kallas denna gasplanet för att dess kärna består av is och sten.).  Uppdraget har som mål att undersöka dess största måne (Triton) och dess andra satelliter (månar) och ringar.

Uppdraget har varit föremål för en studie utförd av forskare från China National Space Agency (CNSA), Chinese Academy of Sciences (CAS), China Atomic Energy Authority, China Academy of Space Technology med flera universitet och institut. Rapporten som beskriver deras resultat (publicerades i tidskriften SCIENTIA SINICA Technologica) under ledning av Guobin Yu, forskare vid School of Astronautics vid Beihang University och Institutionen för vetenskap och teknik och kvalitet vid CNSA.

I rapporten beskrivs Neptunus som en intressant plats för nya vetenskapliga upptäckter. Förutom sin fascinerande inre struktur (som inkluderar diamantregn) antas Neptunus ha spelat en viktig roll i bildandet av solsystemet. Neptunus innehåller stora mängder gas. Gas som var en del av den protostellära nebulosa från vilken vårt system bildades. Samtidigt indikerar dess position var vårt solsystems planeter bildades för att sedan migrerade till sina nuvarande banor.

Det finns också mysterierna med Neptunus största måne Triton, som astronomer misstänker är en planetoid (dvärgplanet) som ursprungligen kom från det yttre av solsystemet och fångades in av Neptunus gravitation. Ankomsten av denna planetoid tros  ha orsakat en skakning av Neptunus naturliga månar vilket fick dem att brytas upp och samlas åter och bilda dagens månar där med dess nuvarande banor. Det finns även teorier om att Triton så småningom kommer att brytas upp och bilda en gloria runt Neptunus alternativt kollidera med Neptunus. I grund och botten kan studien av Neptunus, dess satelliter och dess omloppsdynamik  ge nya svar på hur solsystemet bildades, utvecklades och hur livet började.

Många spännande projekt är på gång och vi får se hur många som realiseras. Allt kostar stora summor (min anm.).

Bild vikipedia på Neptunus. Neptunus sedd från Voyager 2 den 25 augusti 1989, 03:56:36 UTC på ett minsta avstånd av 4951 km.

Ny teori om hur Jorden kom till

 

Den accepterade teorin inom astrofysik och kosmokemi är att jorden bildats av kondriter (asteroider av damm och sten från solsystemets bildande). De är relativt små, enkla block av sten med många gånger en metallhalt som bildats tidigt i solsystemets historia, förklarar den nya studiens huvudförfattare, Paolo Sossi, professor i experimentell planetologi vid ETH Zürich. Problemet med teorin som står i läroböcker och som man oftast utgår från är att ingen blandning av dessa kondriter kan förklara jordens exakta sammansättning vilken borde varit  mycket lägre i form av väte och helium än den är.

Olika hypoteser har lagts fram genom åren för att förklara skillnaden. Till exempel postulerades att det var kollisionerna av kondriter vilka  över tid bildade jorden genererade enorma mängder värme. Som förångade gas och lämnade planeten i sin nuvarande sammansättning.

Sossi är dock övertygad om att dessa teorier inte är sannolika då denna teori inte stämmer med mätresultat av isotopsammansättningen av jordens olika grundämnen: "Isotoper består av ett kemiskt grundämne  alla med samma antal av protoner men med olika antal neutroner. Isotoper med färre neutroner är lättare och bör därför kunna avdunsta lättare. Om teorin om förångning genom uppvärmning är korrekt skulle vi hitta färre av dessa isotoper av gas på jorden idag än i de ursprungliga kondriterna. Men det är just det som isotopmätningar inte visar.

Sossis team letade därför efter en annan lösning. – Dynamiska modeller med vilka vi simulerar bildandet av planeter visar att planeterna i vårt solsystem bildades successivt. Små korn växte med tiden till kilometerstora block och så fortsatte det. Mer och mer material ackumulerades genom gravitationskraften, förklarar Sossi.

I likhet med kondriter är planetsimalor  också små kroppar av sten och metall. Men till skillnad från kondriter har de värmts upp tillräckligt för att differentieras till en metallkärna med en stenig mantel. "Dessutom kan planetesimalor som bildas i olika områden runt en ung sol eller vid olika tidpunkter ha  olika kemiska sammansättningar", tillägger Sossi. Frågan är  om den slumpmässiga kombinationen av olika slag av planetesimalor i datasimuleringar resulterar i en sammansättning som matchar jordens.

Min uppfattning är att de alla bör ha ungefär samma sammansättning i ett specifikt solsystem. Men med vissa skillnader (min anm.).

För att ta reda på det körde teamet simuleringar där tusentals planetesimaler kolliderade med varandra i det tidiga solsystemet. Modellerna utformades på ett sådant sätt att de med tiden reproducerades till de fyra steniga planeterna Merkurius, Venus, Jorden och Mars. Simuleringarna visade då  att en blandning av många olika planetesimaler kan leda till jordens sammansättning. Dessutom är jordens sammansättning till och med det mest statistiskt sannolika resultatet utifrån  dessa simuleringar.

"Även om vi hade misstänkt det tyckte vi fortfarande att detta resultat var mycket anmärkningsvärt", minns Sossi. "Vi har nu inte bara en mekanism som bättre förklarar jordens bildande, vi har även en referens för att förklara bildandet av de andra steniga planeterna", säger Sossi. Mekanismen kan till exempel användas för att förutsäga hur Merkurius sammansättning skiljer sig från de andra steniga planeternas. Eller hur steniga exoplaneter vid andra solsystem kan vara sammansatta.

"Vår studie visar hur viktigt det är att överväga både dynamiken och kemin när man försöker förstå planetbildning", konstaterar Sossi.

Bild pixabay,com

NU ska väderleksförhållandena på Neptunus och Uranus undersökas

 

NASA;s James Webb Space Telescope kommer snart att rikta sin uppmärksamhet mot två spännande världar. Planeterna Uranus och Neptunus. Teleskopets skarpa skärpa ut i rymden kommer att vara värdefullt för att få fram detaljer om dessa två världar. Vi ska ha i åtanke att endast en enda rymdfarkost (Voyager 2) svävat över dem vilket skedde en kort stund, för Uranus del den 24 januari 1986, 17:59:47 UTC på ett närmsta avstånd av 81500 km och Neptunus den 25 augusti 1989, 03:56:36 UTC på ett minsta avstånd av 4951 km.

Forskare har länge med teleskop hållit  koll på vädret på dessa världar och Webb kommer nu att vara ett välkommet tillskott till dessa på grund av dess oöverträffade skärpa. Forskare önskar studera sammansättningen och temperaturen i dessas atmosfärer för att få en bättre kunskap av hur cirkulationsmönstert i deras atmosfär ser ut och vad som sker där.

 "Vi tror att dessas väder och klimat kommer att ha en fundamentalt annorlunda karaktär jämfört med gasjättarna", säger Fletcher (studieledaren Leigh Fletcher, är en planetforskare vid University of Leicester i Storbritannien) i pressmeddelandet från Space Telescope Science Institute (STScI) i Baltimore.). (gasjättarna är Jupiter och Saturnus medan ovan har en kärna under sin kraftiga atmosfär av is och sten därav används i dag ofta epitet isjättar om dessa)

 Intresset för dessa isjättar beror enligt Fletcher delvis på att dessa är långt bort från solen är mindre i storlek och roterar långsammare runt sina axlar men även då blandningen av gas och atmosfärens blandning är väldigt annorlunda jämfört med gasjättarna Jupiter och Saturnus. 

Webbs teleskopets undersökningsmöjligheter inom mellanskiktet av det infraröda våglängdsområdet gör det möjligt för astronomerna att skilja på gaser i de två planeternas övre atmosfärer och undersöka hur solljuset eventuellt påverkar detta.

Studierna genomförs utifrån ett garanterat observationsprogram under en bestämd tid (bokat för webbteleskopet) med Webbteleskopet under ledning av Webbs tvärvetenskapliga forskare Heidi Hammel. Hammel vilken också är en av STScI https://www.stsci.edu/  planetforskare och känd för årtionden av teleskopiska och rymdfarkostobservationer av Uranus och Neptunus, inklusive de med Voyager 2.

Bild flickr.com Montage av Hubble Space Teleskop - bilder vilket visar planeterna Uranus (vänster) och Neptunus (höger).

Mörk materia kanske inte finns utan är istället missuppfattad gravitation

 

Detta inlägg har jag utgått från av ett inlägg från theconversation.com där IndranilBanik Postdoktor och forskare i astrofysik vid University of St Andrews. Själv anser jag nedan mycket trovärdigt. Jag är själv ingen mörk materia troende (min anm.).

Det går att modellera planeternas rörelser i solsystemet ganska exakt utifrån  Newtons tre fysiklagar. Men i början av 1970-talet märkte forskare att dessa inte fungerade för skivgalaxer och stjärnorna i dessas ytterkanter vilka finns långt ifrån den gravitation hos materian i galaxens centrum.  Stjärnorna i galaxernas yttre kant rörde sig  mycket snabbare än Newtons fysiklagar förutspådde att de borde göra.

Detta fick fysiker att föreslå att det skulle kunna förklaras med en osynlig substans som de gav beteckningen "mörk materia" och att denna materia gav extra gravitationskraft vilket fick stjärnorna att röra sig snabbare än  Newtons lagar säger. Mörk materia teorin blev efterhand populär och är så än i dag.

Men i en nyligen genomförd recension föreslår mina kollegor och jag (Indranil Banik ) att observationer över ett stort antal skalor förklaras mycket bättre i en alternativ gravitationsteori föreslagen första gången av den israeliska fysikern Mordehai Milgrom 1982 kallad Milgromian dynamics eller Mond än av mörk materiateorin  därför att Milgromian dynamics inte kräver någon osynlig materia för att förklara rörelsehastigheten av de yttre stjärnorna i skivgalaxer. 

Mondsteorins huvudtanke är att när gravitationen blir mycket svag vilket sker vid kanten av skivgalaxer börjar den bete sig annorlunda än newtonsk fysiklagar säger. På så sätt går det att förklara varför stjärnor, planeter och gas i utkanten av över undersökta 150 galaxer roterar snabbare än väntat baserat på deras synliga massa (någon osynlig mörk materia behövs inte för att förklara detta om man tar till sig Monds teorin och har enligt mig alltid bara funnits i fantasin för att förklara verkligheten min anm.). 

Vetenskapsfilosofer har hävdat att Monds teori är överlägsen den kosmologiska standardmodellen, som föreslår att det finns mer mörk materia i universum än synlig materia. Ett av de mest slående misslyckandena i den kosmologiska standardmodellen (där mörk materia existerar)  avser "galaxstänger" - stavformade ljusa områden bestående av stjärnor  vilket spiralgalaxer ofta har i sina centrala regioner. Staplarna roterar över tid. Om galaxer var inbäddade i massiva halos av mörk materia, skulle dessa staplar sakta ner i rotationshastighet. Men de flesta, kanske alla, observerade galaxstänger är snabbroterande och visar inga tecken på fartminskning. Detta förfalskar den kosmologiska standardmodellen (mörk materia teorin) med mycket hög konfidens.

Ett annat problem är att den ursprungliga modellen där man föreslog att galaxer har halon med mörk materia gjorde ett stort misstag - de antog att de mörka materiapartiklarna gav gravitation till materian runt den, men inte  påverkades av gravitationskraften hos den normala materien. Detta förenklade beräkningarna men det speglar inte verkligheten. När detta beaktades i efterföljande simuleringar var det tydligt att halo av mörk materia runt galaxer inte på ett tillförlitligt sätt förklarar denna egenskap.

 

Det finns många andra misslyckanden i förklaringar i den kosmologiska standardmodellen som  Indranil Banik  med kolleger undersökte. Banik säger: i vår recension som visade att  Monds teori  ofta naturligt förklarar observationerna. Anledningen till att den kosmologiska standardmodellen ändå är så populär kan bero på beräkningsfel eller begränsad kunskap om dess motsägelser varav några upptäcktes ganska nyligen. Det kan också bero på människors ovilja att justera en gravitationsteori som har varit så framgångsrik inom många andra områden av fysiken.

 Det kan säkert även bero på att då man omtolkar vetande får man utarbeta ett nytt paradigm och ett sådant påverkar läroböcker forskningars analysering mm, Något som tar tid och är frustrerande (min anm.). Därför önskas ett paradigm behållas så länge det går tills fler och fler motsägelser i forskningsresultat omöjliggör detta. Ännu är man knappast där då det gäller mörk materia vilken även då om den stryks inom vetenskapen förfalskar även mörk energi. Jag anser att mörk materia och mörk energi enbart är tillägg för att lättare förklara vad man ser och upptäcker. Något existerande okänt är en bekväm förklaring på något att  lägga till när man inte kan förklara något.

Bild flickr.com där man ser de galaxer som användes i uträkningen av  Hubblekonstanten - den hastighet med vilken universum expanderar r en av de grundläggande kvantiteterna som beskriver vårt universum. En grupp astronomer från H0LiCOW-samarbetet, ledda av Sherry Suyu Max Planck-professor vid Münchens tekniska universitet (TUM) och Max Planck-institutet för astrofysik i Garching, Tyskland, använde NASA/ESA:s rymdteleskop Hubble och andra teleskop i rymden och på marken för att observera fem galaxer för att komma fram till en oberoende mätning av Hubblekonstanten.