En explosion då en neutronstjärnas kraschade en stjärna har för första gången detekterats i millimetervåglängdljus

 

För första gången har forskare registrerat i millimetervåglängdsljus en explosion orsakad av sammanslagningen av en neutronstjärna med en annan stjärna ( en annan stjärna innebär att det inte var en sammanslagning med en annan neutronstjärna).

Det var vid Northwestern University och Radboud University i Nederländerna  teamet fanns som bekräftade denna explosion som en av de mest energirika kortvariga gammablixtar (GRB) som någonsin observerats och som lämnade efter sig en av det mest lysande efterglöd som någonsin registrerats.

Astrofysiker gjorde upptäckten med hjälp av Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), ett internationellt observatorium som drivs av National Science Foundations National Radio Astronomy Observatory (NRAO). ALMA-observatoriet ligger i Atacamaöknen på hög höjd i Chile och består av 66 radioteleskop, vilket gör det till det största radioteleskopet i världen. Se foto  från vikipedia på  hur Alma-teleskopanläggningen såg ut 2012.

"Den här korta gammablixten var den första gången vi observerade en sådan händelse med ALMA", säger Wen-fai Fong, huvudforskare för ALMA-programmet i Northwestern. Efterglöd efter korta gammablixtrar är väldigt svåra att registrera så det var spektakulärt att se den här händelsen och dess starka sken. Efter att i många år ha observerat  skurar av kortvariga gammablixtar öppnar denna överraskande upptäckt ett nytt studieområde och motiverar oss att söka  fler av dessa med hjälp av ex ALMA säger Wen-fai Fong.

De ljusstarkaste och mest energirika explosionerna i universum är just dessa GRB:s. De kan avge mer energi på några sekunder än vår sol kommer att avge under hela sin livstid. I den nya studien undersökte astrofysiker GRB 211106A (namnet på denna gammablixt) som tillhör en GRB - underklass som kallas kortvariga gammablixtar. Dessa utbrott skapar de tyngsta elementen i universum, såsom platina och guld och dessa explosioner är resultatet av en katastrofal sammanslagning av binära stjärnsystem som innehåller minst en neutronstjärna.

"Dessa sammanslagningar är även källor till gravitationsvågor vilket gör dem till de främsta kosmiska källorna som kan observeras av gravitationsvågsobservationer och i ljusvåglängder", sa Fong. "Medan denna GRB inte observerades av något gravitationsvågsobservatorium kunde vi likväl mobilisera flera observatorier för att fånga dess ljus i millimeters-, radio- och röntgenvåglängderna."

Dessa sammanslagningar av en neutronstjärna och en ordinär stjärna uppstår på grund av gravitationsvågor som tar bort energi från de binära stjärnornas bana vilket får stjärnorna att i spiralform närma sig varandra och slutligen kollidera, säger studiens huvudförfattare Tanmoy Laskar, en Excellence Fellow vid Radboud University. Explosionen åtföljs då av strålning som rör sig med nära ljusets hastighet. När något av denna strålning har riktning mot jorden observerar vi en kort puls av gammastrålning (en kortvarig GRB). En kortvarig GRB varar vanligtvis bara några tiondelar av en sekund. Efter att den avtaget letar forskare efter efterglöd ett strålningsutsläpp orsakat av jetstrålars interaktion med omgivande gas.

Då GRB är mycket kortvariga är de svåra att upptäcka. Endast ett halvt dussin kortvariga GRB har detekterats vid radiovåglängder och hittills hade ingen detekterats på millimetervåglängd. "Millimetervåglängden kan berätta om densiteten i miljön runt GRB", säger Schroeder, studieförfattare och doktorand i Fongs forskargrupp och tillägger.

"Och i kombination med röntgenstrålning kan det visa explosionens energi. Detta då emission vid millimetervåglängder kan detekteras under en längre tid än i röntgenstrålfält. Millimeteremissionen också användas till att bestämma bredden på GRB-utkastet.

"Det som gör GRB 211106A så speciell är att det inte bara är det första kortvariga GRB som vi upptäckt i denna våglängd (millimetervåglängd) utan också att millimeter- och radiodetektering gjorde att vi även kunde mäta strålens öppningsvinkel", tillägger Rouco Escorial, studieförfattare och postdoktor i CIERA.

 GRB 211106A inträffade när universum bara var 40 % av sin nuvarande ålder och ljuset var svagt. Även om NASA: s Neil Gehrels Swift Observatory upptäckte explosionen under röntgenobservation av skyn var galaxen där detta skedde omöjlig att upptäcka på den våglängden, vilket gjorde att forskare inte kunde avgöra exakt var explosionen inträffat.

NASA:s rymdteleskop Hubble upptäckte optiskt och infrarött ljus från galaxen medan ALMA upptäckte millimeterljus från efterglöden. Varje våglängd tillförde en ny dimension till forskarnas förståelse av detta GRB och i synnerhet millimetervåglängdstrålningen var avgörande för att avslöja mer om explosionen.

Forskningsresultatet kommer enligt forskarna att publiceras i ett kommande nummer av Astrophysical Journal Letters.

CEERS-93316 bildades cirka 250 miljoner år efter Bing Bang

 

Dr. Rebecca Bowler är Ernest Rutherford Fellow vid University of Manchester och medförfattare till en ny studie med syfte att med James Webb teleskopet finna en tidig eller den tidigaste galaxen som uppkom efter BigBang. En uppgift detta teleskop tar oss vidare med efter att Hubbleteleskopets och Spitzer teleskopets möjligheter är uttömda tekniskt. Något man nu går vidare med utifrån James Webbteleskopet bättre prestanda.

Denna nya studie refererar till ett dussin tidigare studier där de äldre teleskopen har mätt objekt utifrån rödförskjutning med hjälp av en blandning av markbaserade observationer och rymdteleskopet Hubble och det pensionerade teleskopet Spitzer.

" Det är fantastiskt att ha hittat en så avlägsen galaxkandidat redan nu med Webb med tanke på att detta bara är den första uppsättningen av data från teleskopet", säger Callum Donnan, doktorand vid University of Edinburgh, och huvudförfattare till studien.  Det är viktigt att notera att för att vara säker på rödförskjutningen kommer galaxen att behöva uppföljande observationer med spektroskopi. Det är därför vi kallar det för en galaxkandidat."

Studien fastställde att objektet CEERS-93316 inte kunde vara en stjärna med låg massa eller en fri aktiv galaktisk kärna baserat på bilddata från NIRCam (Near Infrared Camera) som är JWST: s primära instrument i upptäckten. Då CEERS-93316 bara kan vara 250 miljoner år gammal är målet för kosmologer att försöka ta reda på vad som händer i så unga galaxer  så snart efter Big Bang.

"Efter Big Bang gick universum in i en period som kallas de mörka åldrarna, en tid innan några stjärnor kom till", säger Dr. Bowler och tillägger "Observationerna av denna galax skjuter observationer tillbaka den tiden då vi tror att de första galaxerna bildades. Vi har redan hittat fler galaxer i det mycket tidiga universum än vad datorsimuleringar förutspått, så det finns helt klart många öppna frågor om hur och när de första stjärnorna och galaxerna bildades. Med tanke på detta otroliga fynd i bara den första uppsättningen data från JWST är det spännande att tänka på hur mycket detta rymdteleskop kan se, upptäcka och om det kan se själva Big Bang.

"I princip kan JWST upptäcka galaxer vid rödförskjutningar större än 20, mindre än 200 miljoner år efter Big Bang", förklarar Bowler. – Dessa galaxer kommer sannolikt att vara extremt svåra att finna men upptäckten av CERRS 93316 ger oss hopp om att de kan finnas." 

(skulle galaxer hittas i tiden av endast 20 miljoner år efter BigBang är det svårt att förklara hur de kunnat bildas så snabbt om man inte omformulerar vad BigBang var eller vad som hände då (min anm.).

"Det mest avlägsna fenomen som observerats är den kosmiska mikrovågsbakgrunden (CMB) " efterglöden "av Big Bang", förklarar Donnan. "Ljuset från CMB ses ca 400 000 år efter Big Bang och har observerats av olika instrument genom åren - framför allt av Planck-satellitens utrustning (vars uppgift är att undersöka den kosmiska bakgrundsstrålningen) Detta observatorium  sköts upp 2009. 

Webb kommer inte att kunna se så långt tillbaka i tiden men det kan undersöka de tidigaste stadierna av galaxbildning.

Medan Donnan och Bowler båda säger att det just nu inte finns några ytterligare observationer planerade av CEERS-93316 är de hoppfulla om att det kommer att bli möjligt i framtiden.

Bild  https://www.universetoday.com  Frimärksstora bilder av CEERS-93316 från deras respektive JWST NIRCam -filter (nära infraröd kamera) (F115W, F150W, F200W, F277W, F356W och F444W). (Upphovsman: Donnan et al. (2022))

James Webbteleskopets höga bildskärpa av Cartwheel Galaxy

 

Cartwheel-galaxen är en linsformad ringgalax cirka 500 miljoner ljusår bort från oss och ses i stjärnbilden Skulptören. Galaxen var en gång en spiralgalax lik Vintergatan innan den enligt teorin frontalkrockade med en mindre galax  cirka 200-300 miljoner år före den tid vi ser galaxen idag (innebär för ca 700 miljoner år sedan).

 Då den mindre galaxen passerade genom Cartwheel-galaxen orsakade kollisionen en kraftfull gravitationsvåg som expanderade genom galaxen likt en stens effekt  i sanden då den kastas ner i en sandbädd. Chockvågen fortplantade sig i hög hastighet och svepte upp och komprimerade gas och damm vilket skapade kaos bland stjärnorna runt galaxens centrum. Centrum i sig blev dock intakt.

Detta förklarar den blåaktiga ring av gas vi ser runt galaxens centrum. Galaxen har därefter börjat återta sin ursprungliga form som spiralgalax med galaxarmar från centrum.

James Webb Space Telescope har nu sett genom tid och enorma mängder damm och fångat en ny bild av Cartwheel Galaxy och avslöjar den snurrande färgringen i oöverträffad bildskärpa, enligt NASA och European Space Agency. Denna bild ses ovan.

Webbs förmåga att se i infrarött ljus gjorde det möjligt att se genom den "enorma mängden hett damm" som döljer Cartwheel Galaxy, sägs i ett uttalande från NASA och ESA.

Insynen avslöjade nya detaljer av stjärnbildning i galaxen liksom beteendet hos det stora svarta hålet i dess centrum. Det upptäcktes även regioner rika på kolväten och andra kemikalier liksom damm som liknar damm på jorden.

Bakom galaxen lyser två mindre galaxer starkt och bakom dessa skymtas än fler galaxer.

Observationerna visar att Cartwheel Galaxy fortfarande befinner sig i "ett mycket övergående skede", enligt NASA och ESA varifrån man även tillägger;

"Medan Webb ger oss en ögonblicksbild av Cartwheels nuvarande tillstånd, ger den också insikt i vad som hände med denna galax tidigare och hur den kommer att utvecklas i framtiden." 

Obs med detta menas att den en gång åter blir en spiralgalax (min anm.).

Bild på ovan galax taget av Webbteleskopet. Bild från vikipedia.

Många meteorer faller över Nya Zeeland, frågan är varför en del var gröna.

 

På Nya Zeeland exploderade en större meteor över havet nära Wellington den 7 juli 2022 vilket resulterade i en ljudboom som kunde höras över hela Sydön och ett mindre eldklot syntes två veckor senare över Canterbury.

Fireballs Aotearoa är namnet på ett samarbete mellan astronomer och medborgarforskare som syftar till att hitta och samla in nyligen nedfallna meteoriter. En av de vanligaste frågorna om nedslag handlar om varför en del har ljusgrön färg och om det är samma gröna slag av sken som ses vid norrsken.

Gröna eldklot har rapporterats och filmats i Nya Zeeland regelbundet. Ljusa meteorer är ofta försignalen till ankomsten av en bit av en asteroid, som kan vara mellan några centimeter till en meter i diameter när den kraschar genom atmosfären.

Några av dessa asteroider innehåller nickel och järn och dessa går in i atmosfären med en hastighet upp till 60 km per sekund. Detta ger snabbt en stor mängd värme och det då förångade järnet och nickeln utstrålar då grönt ljus. Norrskenets gröna sken orsakas däremot av syrejoner i den övre atmosfären, skapade av kollisioner mellan syremolekyler i atmosfären och partiklar från solen.

En meteor kan också lysa på sin väg, men bara om den är extremt snabb. Mycket snabba meteorer värms upp i den tunna atmosfären på en höjd av 100 km samma område i atmosfären där  norrsken bildas. Om du vill se ett grönt norrskensliknande ljus från en meteor se då upp mot meteorregnet  Perseiderna 

Meteorregnet som nu har börjat komma och har sin höjdpunkt runt den 13 augusti på södra halvklotet men kan än bättre ses på norra stjärnhimlen den 12 augusti.

Perseiderna anländer i en hastighet av cirka 60 km per sekund och är extremt snabba bitar av kometen Swift-Tuttle . Vissa av dessa meteorer ger en vacker, glödande och tydliga grön streck bakom sig på sin väg in i atmosfären.

När Canterbury-meteoren slog ner den 22 juli vred de nyckfulla vindarna i den övre atmosfären det glödande spåret efter den vilket resulterade i ett ljusgult sken. Detta orsakades av att natriumatomer kontinuerligt ger energi i en katalytisk reaktion som involverar ozon.

Bild vikipedia Ett exempel på en ljus, grönt fenomen av kanske samma slag som nu ses på Nya Zeeland. En grön meteor.

Nu finns snart inga fler platser att söka efter planet 9 på.

 

Astronomer har länge tänkt sig att det därute kan finnas planeter vi ännu inte upptäckt och då i utkanten av vårt solsystem. Men när större teleskop började skanna himlen hittades ingenting utöver asteroidstora världar. Men dessas banor verkade vara grupperade på ett statistiskt udda vis som om det gravitationellt stördes av ett större objekt. En hypotetisk planet 9 med en massa av cirka fem jordar och ett omloppsavstånd på några hundra till tusen astronomiska enheter skulle förklara banorna. Men att hitta denna planet blev svårt men många har försökt. Ingen har lyckats.

Planet 9 skulle vara för avlägsen för att ses av reflekterat ljus det söktes därför efter dess troliga svaga infraröda glöd. Men inget har hittats.

Det är här den nya studien kommer in i bilden. För att leta efter avlägsna planeter använde teamet två infraröda undersökningar, en från InfraRed Astronomical Satellite (IRAS)  och en från rymdteleskopet AKARI 

De två undersökningarna gjordes med mer än tjugo års mellanrum vilket gav en svårfångad planet gott om tid att flytta sig till en något annorlunda del av himlen där den skulle upptäckas lättare. De antog att alla avlägsna planeter skulle vara ganska nära ekvatorialplanet och kammade sedan igenom data och noterade potentiella planeter.

Överraskande hittades  mer än 500 kandidater. Baserat på energifördelningen av kandidaternas  spektrum hade de flesta av dessa kandidater omloppsavstånd mindre än 1 000 AU och massor mindre än Neptunus, vilket är  det intervall som förväntas för Planet 9. När teamet tittade vidare på de infraröda signaturerna fann de att inget av dem var ett så fynd. De flesta av dem tenderade att vara antingen inom eller nära en svag integrerad flödesnebulosa även känt som galaktisk cirrus. Diffusa moln av interstellär gas som inte ses lätt vid synliga våglängder utan ses först i infrarött ljus.

Så det visade  sig snart att dessa kandidater inte var planeter utan snarare ekon av en svag nebulosa. Vilket i stort sett utesluter Planet 9. Hoppet om en annan planet förlorades i molnen. Det finns inga platser kvar att leta på.

Vi bör därför sluta tro på planet 9 av samma anledning som den förlorade kontinenten Atlantis som även denna många sökt efter. De finns inte.

Bild på hur en konstnär ser på planet 9. Bild vikipedia.

Det planeras för ett nytt uppdrag till Venus

 

ESA:s EnVision-uppdrag till Venus är namnet på ett framtida uppdrag med syfte att utföra optisk, spektral och radarkartläggning i Venus atmosfär. Men innan dess uppdrag i Venus atmosfär måste rymdfarkosten vilken får en storlek som en skåpbil sänka sin bana ner i Venus kraftiga atmosfär genom tusentals passager i form av surfing genom planetens heta, tjocka atmosfär vilket kommer att ta upp till två år.

I en unik ESA-anläggning testas för närvarande  material för att kontrollera att farkosten säkert ska klara denna process av atmosfärisk surfing. Denna som vi kallar tvååriga surfing är viktig förklarar ESA: s Thomas Voirin,  Vision-studiechef.

Farkosten kommer att gå ner i Venus omloppsbana från väldigt hög höjd, cirka 250000 km, därefter ska den ner till en bana av 500 km höjd över en av Venus poler innan den börjar göra vetenskapliga operationer.

Voirin påtalar att farkosten skjuts upp från jorden med en Ariane 6 

 och det finns inte råd med ytterligare extra drivmedel med på färden (detta skulle göra farkosten tyngre och dyrare att skjuta upp och kräva mer material) för syftet att snabbt kunna sänka banhöjden på Venus. Istället kommer vi att sakta ner farkosten genom upprepade passager genom Venus övre atmosfär och komma så lågt som 130 km från ytan (surfa ner några tusen gånger i en hastighet som tar ca två år).

EnVisions föregångare rymdfarkosten Venus Express, utförde experimentell aerobraking under de sista månaderna av sitt uppdrag 2014 och samlade då in värdefull data om tekniken . Aerobraking (surfing) användes operativt för första gången 2017 av ESA: s ExoMars Trace Gas Orbiter (TGO) för att sänka sin omloppsbana runt Mars något som tog 11 månader.

Voirin konstaterar: "Att flyga runt Venus kommer att bli mycket mer utmanande än för det TGO gjorde över Mars. Till att börja med är Venus gravitation cirka 10 gånger högre än över Mars. Detta innebär att gravitationen är högre på Venus än den som TGO utsattes för på Mars så Venusfarkosten när denna passerar genom atmosfären och kommer mycket värme att genereras. Följaktligen måste EnVision rikta in sig på en lägre aerobraking (lägre hastighet under detta moment) vilket resulterar i en aerobraking-fas som är dubbelt så lång." (två års surfing istället för som på Mars 11 månader)

Utöver det kommer Venusfarkosten att befinna sig mycket närmre solen och uppleva ungefär dubbelt så hög solintensitet som jorden. Med de kraftiga vita molnen i Venus atmosfär reflekteras mycket solljus direkt tillbaka till rymden vilket dessutom måste beaktas. Sedan insåg vi, säger Thomas att till råga på allt är vi var tvungna att räkna med en annan faktor utöver de tusentals banor vi föreställer oss som tidigare bara upplevts i låg jordbana: att här finns mycket erosivt atomärt syre. Syre vilket snabbt bryter ner material, eroderar snabbt helt enkelt inte att förväxla med det vi andas utan betydligt mer aggressivt (min anm.).

Detta är ett fenomen som var okänt under rymdålderns första decennier. Det var först när de tidiga rymdfärjorna flygningar återvände från låg omloppsbana i början av 1980-talet som ingenjörer fick en chock: rymdfarkostens termiska filtar hade eroderats allvarligt. Det skyldige visade sig vara mycket reaktivt atomärt syre - enskilda syreatomer i utkanten av atmosfären, resultat från att vanliga syremolekyler  ovan marken brutits sönder av kraftfull ultraviolett strålning från solen. Numera måste alla uppdrag under cirka 1 000 km höjd utformas för att motstå atomärt syre.

EnVision är ett ESA-lett uppdrag i samarbete med NASA, som tillhandahåller sitt syntetiska bländarradarinstrument, VenSAR och innehåller även Deep Space Network-stöd vilket är ett internationellt nätverk av radioantenner som assisterar rymdfarkoster och radio- och radarastronomiobservationer av solsystemet och universum. 

EnVision kommer att använda en rad instrument för att utföra holistiska observationer av Venus från dess inre kärna till den övre atmosfären för att bättre förstå hur jordens närmaste granne i solsystemet utvecklats så annorlunda mot jorden.

EnVision har valts ut av ESA:s science programme committee som det femte medelklassiga uppdraget i myndighetens Cosmic Vision-plan, med sikte på en lansering i början av 2030-talet. Uppdraget konkurrerar därför med en del andra uppdrag ekonomiskt och vilka som blir av vet man inte i dag.

Bild vikipedia Venus i dess originalfärg som molnhöljd planet.

Stjärnhopen KMHK 1762 i stora Magellanska molnet.

 

Stora Magellanska molnet är en oregelbunden dvärggalax som kan se i  stjärnbilderna Svärdfisken och Taffelberget. Den är en av Vintergatans satellitgalaxer och ingår i Magellanska molnen tillsammans med Lilla Magellanska molnet.

Med hjälp av VLT Survey Telescope i Chile har europeiska astronomer studerat stjärnhopen KMHK 1762 som finns i Stora Magellanska molnet. Studien publicerades den 19 juli 2022  i arXiv.org.

Stjärnhopen KMHK 1762 stjärnor har en metallhalt av -0,91 och beräknas ha en ålder av 2,7 miljarder år. Men misstänks hopen vara än äldre utifrån färgmagnitudanalys (CMD) av klustret.  Här medföljer en pdf fil från ESA (europian space agency) där man får en bra inblick om  färgmagnitudanalysförfarande.

Ett team av astronomer under ledning av Massimiliano Gatto vid det astronomiska observatoriet Capodimonte i Neapel i Italien har undersökt stjärnhopen och föreslagit att KMHK 1762 kan vara ett sällsynt fall av en stjärnhop utifrån åldersskillnaden i förhållande till Stora Magellanska molnet i övrigt. Tidigare observationer har visat att galaxen är nästan helt fri från stjärnhopar som är mellan 4 och 10 miljarder år gamla.

 Endast två bekräftade stjärnhopar har hittills identifierats inom ovan åldersintervall annars är molnets stjärnor över i flertalet fall ca 12 miljarder år likt vintergatans stjärnor är. Men att ålder är skilda på stjärnor är inte konstigt då stjärnor bildas nu och har så gjort hela tiden sedan tidens begynnelse.

Studien kompletterades med data från ESAGaia-satelliten. 

Bild vikipedia på Stora Magellanska molnet där ovan nämnda stjärnhop finns.