Galaxer förenas runt en röd kvasar i närheten av ett monstruöst svart hål

 

En kvasar en extremt ljusstark och avlägsen och aktiv galaxkärna. Den överglänser galaxen så dess stjärnor drunknar i ljus. 

Med hjälp av James Webb Space Telescope går det att se 11,5 ljusår bort (tillbaka i tiden ett ljusår är det avstånd ljuset  åker iväg under ett år från sin källa ca 9,6 biljoner km) på det tidiga universum. Nyligen upptäckte astronomer en galaxhop som dras samman runt en sällsynt röd kvasar som finns runt ett stort massivt svart hål. Upptäckten kommer från Johns Hopkins University och ett internationellt team där. Upptäckten erbjuder en oöverträffad möjlighet att se hur galaxer för miljarder år sedan samlades till det som nu är universum.

"Vi tror att något dramatiskt är på väg att hända i detta system", säger medförfattare Andrey Vayner en av Johns Hopkins postdoktorer som studerar galaxernas utveckling (i tiden upptäckten ses under). "Galaxen är i detta ögonblick under sin livstid, på väg att förvandlas och kommer att se helt annorlunda ut om några miljarder år." (i vår tid ser det numera helt annorlunda ut men kan självfallet inte ses)

Studien publicerades i press i Astrophysical Journal Letters och finns tillgänglig på arXivs arkiv. Den bländande ljusa kvasaren, som drivs av vad Zakamska kallar ett "monster" svart hål i mitten av den galaktiska virveln är en sällsynt "extremt röd" kvasar, cirka 11,5 miljarder ljusår bort från oss och en av de mest kraftfulla som någonsin setts på ett sådant avstånd. Det är i huvudsak ett svart hål i formation, säger Vayner. Ett svart hål som äter gasen runt den och växer till i massa. Moln av damm och gas mellan jorden och den glödande gasen i riktning mot det svarta hålet får kvasaren att se röd ut.

Teamet arbetar redan med uppföljningsobservationer av denna händelse för att bättre förstå hur täta, kaotiska galaxhopar bildas och hur de påverkas av supermassiva svarta hål.

"Det du ser här är bara en liten delmängd av vad som finns i datan av upptäckten, säger Zakamska. – Det händer mycket här så vi lyfte i studien först fram vad som är den största överraskningen. Varje ljusklump här är en babygalax som smälter samman i denna ”modergalax” färgerna visar på skilda hastigheter i det som sker och det hela rör sig på ett extremt komplicerat sätt. Nu ska vi börja reda ut hur , i vilken följd och vad som sker.

Spännande att få veta vad som kommer ur detta.

En Hubble-bild av kvasaren och samma område sett med James Webb Space Telescope. Bilden visar flera galaxer som samlas, där varje färg representerar en annan hastighet: Rött rör sig bort från oss. Blått rör sig mot oss.

KREDIT:ESA/WEBB, NASA & CSA, D. WYLEZALEK, A. VAYNER & Q3D-TEAMET, N. ZAKAMSKA.

NASA: s Curiosity Mars-rover nyligen till den sulfatrika delen av Mount Sharp

 

Efter att ha åkt under sommaren 2022 genom ett smalt, sandkantat pass, anlände NASA:s  Curiosity Mars-rover nyligen till det som kallas den "sulfatrika platsen", en länge eftertraktad region av Mount Sharp som är berikad med salta mineraler.

Forskarna antar att bäckar och dammar på Mars för miljarder år sedan lämnade kvar dessa sulfatrika mineraler efter  att vattnet torkat upp. Förutsatt att hypotesen (hypotesen om att vatten en gång funnits i vatten i bäckar och dammar) är korrekt kan dessa mineraler innehålla ledtrådar om hur - och varför - Mars klimat förändrades från att vara mer jordliknande till den frusna öken den är idag.

De sulfatrika mineralerna upptäcktes av NASA: s Mars Reconnaissance Orbiter av  Curiosity innan dess landning från ovan  2012 så forskare har väntat länge på att komma fram till och se denna terräng på nära håll (Roverbilen rör sig sakta över ytan). Strax efter ankomsten nu i somras upptäckte rovern en mängd olika bergarter och tecken på tidigare vatten bland strukturer av popcornutseende, bergknallar och salta mineraler som magnesiumsulfat, kalciumsulfat, gips  och natriumklorid (vanligt bordsalt).

De valde ut en sten som de gav smeknamnet "Canaima". Av denna togs det 36: e borrprovet från Mars yta. Att välja ut en sten för borrprov är svårt. Tillsammans med vetenskapliga överväganden över vilken sten som är lämplig var teamet även tvunget att ta hänsyn till roverns hårdvara (verktyget måste hålla vid provtagningen och rovern stå  på stabil mark om den välter eller fastnar är all vidare forskning från denna slut. Curiosity använder ett slagverk, en roterande borr som finns i änden av sin 2 meter långa arm för att pulverisera stenprover för analys. Slitna bromsar på armen fick nyligen teamet att dra slutsatsen att vissa hårdare stenar kan kräva för mycket hamrande för att borrens status numera.

"Som vi gör inför varje uppdrag borstade vi bort dammet och petade sedan på Canaimas övre yta med borren. Om då inga skrapmärken uppstår i stenen  är det en indikation på att den kan visa sig för hård att borra i för verkyget  säger Curiositys nya projektledare, Kathya Zamora-Garcia från NASA:s Jet Propulsion Laboratory i södra Kalifornien.

 – Vi pausade inför denna sten för att fundera på om det innebar någon risk att borra i den. Men med den nya borralgoritmen, skapad för att minimera användningen av slagverket, kände vi oss bekväma med att samla in ett prov av Canaima. Det visade sig att det inte behövdes något slagverk." Det räckte med borren. Stenen var inte så hård.

Uppdragets forskare ser fram emot att analysera delar av provet med instrumentet Chemical and Minerology (CheMin) och Sample Analysis at Mars instrument (SAM) när proverna en gång hamnar på Jorden men det är nära ett decennium dit.

Det finns säkert mycket att upptäcka och lära på och av Mars.

Bild vikipedia. En äldre bild av Curiositys  på "Mount Sharp" (9 september 2015).

Hipparkos sedan antikens försvunna stjärnkarta funnen

 

Hipparchos (Hipparkos) född omkring 190 f.Kr i Nicaea, död omkring 125 f.Kr., var en grekisk astronom och matematiker. Han räknas ofta som antikens störste astronom och som grundläggaren av astronomi som vetenskap.

Hans sedan länge försvunna stjärnkarta som är enormt viktig för vetenskapshistorien har nu enligt en ny studie upptäckts på de slitna sidorna i ett medeltida manuskript efter ett sökande som har sträckt sig över nästan 2 000 år.

Stjärnkartan som sammanställdes av den under antiken grekiska astronomen Hipparchus är en legendarisk stjärnkatalog ocg det första försöket att registrera exakta positioner för himmelska objekt med fasta koordinater. Liksom många gamla dokument förlorades kopior av katalogen under århundradena efter att den skrevs och den var tills nu enbart  känd från referenser i senare verk. Mysteriet med dess försvinnande har lett till en sökning efter katalogen under nästan 2000 år.

Nu rapporterar ett team under ledning av Victor Gysembergh, professor vid French National Center for Scientific Research (CNRS) i Paris att passager av  Hipparchos stjärnkatalog har upptäckts under texten till ett kristet manuskript som härstammar från Egyptens Saint Catherine's Monastery som är inrymt på Museum of the Bible i Washington, DC.

De "nya bevisen på existensen av kartan möjliggör stora framsteg i rekonstruktionen av Hipparchos stjärnkatalog", enligt studien som publicerades i dagarna i Journal for the History of Astronomy.

"Hipparchos stjärnkatalog är det allra första försöket i mänsklighetens historia att exakt mäta fixstjärnornas positioner", skriver Gysembergh och tillägger. "Kartan är en viktig milstolpe i vetenskapens födelse i  en kollektiv strävan att mäta och förutsäga vår omgivning."

Hipparchos ursprungliga katalog dokumenterar den himmelska longituden och latituderna av mer än 800 stjärnor vilket skiljer den från tidigare kartor som inte använde två koordinater. Även om den länge varit förlorad för historien, har forskare antagit att den både existerat och påverkat senare tiders astronomers mer kända astronomiska texter.

"Denna upptäckt bevisar att Hipparchos, som ofta anses vara den största (första) astronomen i det antika Grekland verkligen kartlade himlen århundraden före andra kända försök", noterade Gysembergh. "För att citera Mathieu Ossendrijver vid Fria universitetet i Berlin: 'Den här stjärnkatalogen som har svävat i litteraturen som en nästan hypotetisk karta har nu blivit väldigt konkret.' Det belyser också ett avgörande ögonblick i vetenskapens födelse, när astronomer skiftade från att bara beskriva de mönster de såg på himlen till att mäta och förutsäga dem. För än mer om upptäckten följdenna länk. 

Jag kan tänka mig att kartans original en gång bevarades i biblioteket i Alexandria och försvann bland 400 000 andra bokrullar vid bibliotekets brand vid vår tideräknings början. Tiden när är diskuterad men det skedde en brand som förstörde ovärderliga bokrullar bland annat många av Aristoteles förlorade verk. Platons samlade verk fanns dock på annat håll och finns bevarade i sin helhet ännu i dag.

Bild på astronomen Hipparchos (Hipparkos) antikens mest kända astronom. Bild vikipedia.

Ett nytt arbetssätt i sökande efter mörk materia.

 

Mörk materia antas vara fem gånger vanligare än vanlig materia och anses vara cirka 85% av universums totala massa och ungefär en fjärdedel (26,8%) av universums totala massa om man även tar med energi och mörk energi, (själv anser jag att mörk materia är ett tillstånd av vanlig materia som vi ännu inte förstår, men det innebär inte att jag inte kan beskriva motsatta synpunkter i min blogg. Alla får anse som de vill (min anm.).

Vi kan inte upptäcka dessa svårfångade partiklar (i beprövad forskningsmetodik) som ingår i mörk materia direkt då mörk materia inte avger något ljus med kraftfulla instrument som Hubble Space Telescope eller NASA: s kommande NancyGrace Roman Space Telescope (ROMAN) för att bevittna dess inflytande på galaxer och andra avlägsna stjärnkluster. (Så det är effekter av något okänt som gett idén om mörk materia. Men varför inte det istället ses som mörk energi okänd form av energi är en gåta).

Enligt en ny studie ledd av forskare vid Ohio State University kan nya radarsystem från Jorden (istället för teleskop därute) nu användas vilket underlättar sökandet.

John Beacom, medförfattare till studien är professor i fysik och astronomi vid Ohio State, säger att medan forskare vanligtvis bara letar efter små partiklar av mörk materia med liten massa är målet med den nya forskningen att förbättra sökningen genom att även söka efter makroskopisk mörk materia (större synlig mörk materia): partiklar med en stor massa som inte nås av nuvarande markdetektorer. "En av anledningarna till att mörk materia är så svår att upptäcka kan vara att partiklarna kan vara mycket massiva", säger Beacom. "Om massan av mörk materia är liten är partiklarna vanliga men om massan är stor är partiklarna sällsynta."

En ny idé jag aldrig hört tidigare (.min anm.)

Även om dessa partiklar inte kan beröras eller ses kan mörk materia uppfattas genom dess gravitationseffekter på andra himmelska fenomen som stjärnor eller svarta hål.

Även om dess effekter på andra naturliga system inte är lätta att kategorisera och tar tid att lära sig mer om gör mörk materia att nya vägar öppnas för forskare att förstå kosmos storlek, form och framtid, sa Beacom. Sådana detektioner kan också avslöja massan av de mörka partiklarna som beroende av deras storlek, kan ha enorma effekter på galaxers bildning och struktur.

Den nya forskningen är publicerad på preprint-servern med öppen åtkomst för intresserade, arXiv.org

Det som är nytt i forskningen i sökandet efter mörk materia är att forskare denna gång använde samma teknik som används för att spåra meteorer när de sveper över skyn. När meteoriter passerar genom jordens atmosfär berörs både dessa och partiklar av mörk materia joniseringsavlagringar - en form av strålning som lämnar efter sig fria elektroner (atomer som kan leda elektricitet). Elektromagnetiska vågor som frigörs av radar studsar av effekten av de fria elektronerna och signalerar närvaron av materia som sedan kan användas för att skilja ut mörk materia från meteoriters vanliga materia. På så sätt kan Jordens atmosfär omvandlas till en effektiv, storskalig partikeldetektor.

Även om forskare har använt denna metod vid meteorjakt i årtionden, säger Beacom att han var förvånad över att ingen någonsin hade tillämpat detta system i tidigare insamlad data i sökandet efter mörk materia.

En av studiens viktigaste slutsatser är hur teamets nya metod skulle kunna komplettera andra kosmologiska sökningar efter mörk materia eftersom deras system erbjuder en nivå av noggrannhet och känslighet som många andra teknikslag saknar.

"Nuvarande kosmologitekniker är ganska känsliga, men de har inget sätt att kontrollera sitt eget resultat", sa Beacom. "Det här är en helt ny teknik så om forskare är osäkra på vad de har upptäckt kan en signal kontrolleras i detalj med radarteknik."

Medförfattare i studien var Pawan Dhakal, Steven Prohira och Christopher Cappiello från Ohio State, samt Scott Palo och John Marino från University of Colorado Boulder.

Bild vikipedia en sammansatt bild av galaxhopen CL0024+17 tagen av rymdteleskopet Hubble som visar skapandet av en gravitationslinseffekt. Det antas att denna effekt till stor del beror på gravitationsinteraktionen med mörk materia.

Ett nytt instrument för att se in i Neutronstjärnor

 

En neutronstjärna är ett av flera möjliga slut för en stjärna. När en stjärna i slutet av sitt liv stöter bort sina yttre lager inträffar en gravitationskollaps då stjärnans kvarvarande inre delar imploderar. Om stjärnan är så stor att  massan som är kvar motsvarar 1,4–3 solmassor sker en supernova. Återstoden blir en neutronstjärna som består av tätt packade neutroner och utspridda rester från supernovan. En typisk neutronstjärna är endast cirka 20 km i diameter men har en massa motsvarande 1,4 – 3 solmassor. Detta innebär att neutronstjärnan har en densitet som är omkring 1 miljard ton per kubikcentimeter. Gravitationsfältet vid stjärnans yta är tvåhundra miljarder gånger starkare än på jorden. Ett fallande föremål skulle uppnå 6,5 miljoner km/h redan efter en meters fall.

Forskare vet inte exakt vad neutronstjärnor består av och att bestämma detta är ett mål för astrofysikforskningen.

En ny pusselbit som begränsar utbudet av möjligheter har upptäckts av ett par forskare vid IAS: Carolyn Raithel, John N. Bahcall Fellow vid School of Natural Sciences; och Elias Most, medlem i skolan och John A. Wheeler Fellow vid Princeton University. Deras arbete publicerades nyligen i The Astrophysical Journal Letters.

Om det varit möjligt skulle forskare velat se in i neutronstjärnan men de är för små och avlägsna för att avbildas med vanliga teleskop. Forskare förlitar sig istället på indirekta egenskaper som de har möjlighet att mäta - som massan och radien av en neutronstjärna. Radien för en neutronstjärna är mycket svår att mäta exakt. Ett lovande alternativ för framtida observationer är att istället använda en storhet som kallas "peak spectral frequency" (eller f2) i dess ställe. 

Vad som sker vid kollisioner mellan neutronstjärnor kan förstås utifrån lagarna i Einsteins relativitetsteori. Det leder till starka utbrott av gravitationsvågsemission. År 2017 mätte forskare sådana utsläpp för första gången. " Åtminstone i princip kan toppspektralfrekvensen beräknas från gravitationsvågsignalen som avges från den vacklande återstoden av två sammanslagna neutronstjärnor", säger Most.

Det var tidigare väntat att f2 skulle vara en rimlig proxy för radie, eftersom - fram till nu - forskare trodde att en direkt eller "kvasi-universell" korrespondens existerade mellan detta. Raithel och Most har dock visat att detta inte alltid är sant.

De har nu visat att denna bestämning inte är som att lösa ett enkelt hypotenusaproblem. Istället är det mer besläktat med att beräkna den längsta sidan av en oregelbunden triangel där man också behöver ett tredje slag av information: vinkeln mellan de två kortare sidorna. För Raithel och Most är denna tredje information "lutningen av massradierelationen", det som kodar information om EoS vid högre densiteter (och därmed mer extrema förhållanden) än radien ensam gör.

Denna nya insikt kommer att göra det möjligt för forskare som arbetar med nästa generations gravitationsvågsobservatorier(efterföljarna till den för närvarande verksamma LIGO) att bättre förstå de data som erhållits från sammanslagningar av neutronstjärnor. Enligt Raithel kan denna data avslöja de grundläggande beståndsdelarna i neutronstjärnans materia. "Vissa teoretiska förutsägelser tyder på att det inom neutronstjärnkärnorna kan ske fasövergångar  som löser upp  neutronerna i subatomära partiklar så kallade kvarkar", säger Raithel. – Det skulle innebära att stjärnorna innehåller ett hav av fritt kvarkmateria i sitt inre. Det framtida arbetet kan visa morgondagens forskare  om sådana fasövergångar faktiskt inträffar.

Bild vikipedia av en modell av hur en neutronstjärna ser ut.

Ljud hörs innan en stjärna exploderar som en supernova

 

En supernova är en exploderande eller en exploderad stjärna. Supernovorna hör till de våldsammaste händelserna i universum. För att en supernova ska ske måste stjärnan ha haft en viss storlek vår sol är för liten för att explodera som en supernova.

Astronomer från Liverpool John Moores University och University of Montpellier har utarbetat ett "tidigt varningssystem" ett varningssystem som visar när en massiv stjärna är på väg att avsluta sitt liv som en supernovaexplosion. En supernova närmare oss än 200 ljusår påverkar vårt solsystem.

Arbetet publicerades i Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. I den här nya studien beskriver forskare att massiva stjärnor (vanligtvis mellan 8 och 20 solmassor) i den sista fasen av sin tillvaro  plötsligt kommer att bli cirka hundra gånger svagare i optiskt ljus under de sista månaderna innan de försvinner i en supernovaexplosion. Denna dimning orsakas av en plötslig ansamling av material runt stjärnan vilket döljer dess ljus.

En mycket bra förklaring på skillnaden mellan stjärnor som slutar sin tillvaro som supernova eller stjärnor som vår sol som sväller upp och dras samman till en vit dvärg ges här från Uppsala universitet. 

Hittills var det inte varit känt hur lång tid det tar för stjärnan att samla in detta material. Nu har forskare för första gången datorsimulerat hur röda superjättar kan se ut då de är inbäddade i dessa "kokonger" före explosionen.

Gamla teleskoparkiv visar att det finns bilder av stjärnor som exploderade ungefär ett år efter att bilden togs. Stjärnorna ser normala ut i dessa bilder, vilket innebär att de ännu inte kan ha byggt upp den teoretiska (ännu har vi inte sett en sådan skiva) cirkumstellära skivan. Detta tyder på att kokongen av materia uppstår på mindre än ett år vilket ses som extremt snabbt.

Benjamin Davies från Liverpool John Moores University huvudförfattare till artikeln, säger "Det täta materialet döljer nästan helt stjärnan, vilket gör den 100 gånger svagare i den optiska (för det mänskliga ögats synliga del)  delen av spektrumet. Det betyder att dagen innan stjärnan exploderar skulle man sannolikt inte kunna se stjärnan. Han tillägger: "Hittills har vi bara kunnat få detaljerade observationer av supernovor timmar efter att de redan har hänt. Med detta tidiga varningssystem kan vi göra oss redo att observera dem i realtid och då rikta världens bästa teleskop mot dem och se dem bokstavligen slitas i bitar framför våra ögon.

Finns en del att lära om detta. Viktigast kanske att förbereda oss om en förestående explosion sker i vårt närområde (under 200 ljusår bort).

Bild vikipedia på en supernova i detta fall resterna efter Keplers supernova, SN 1604. 

Barium upptäckt i en exoplanets atmosfär

 

Med hjälp av Europeiska sydobservatoriets Very Large Telescope (ESO:s VLT) i Chile har astronomer upptäckt det tyngsta grundämnet hittills i en exoplanets atmosfär. Upptäckten av grundämnet barium på höga altituder i atmosfärerna på gasjättarna WASP-76 b och WASP-121 b  (OBS; de är de inte ingående i  samma solsystem)var oväntad. Upptäckten ger frågor om hur dessa planeters  atmosfärer ser ut.

“Den förbryllande och motsägelsefulla frågan är: varför finns ett så pass tungt grundämne i de övre skiktet av atmosfären på dessa planeter?” det frågade sig Tomás Azevedo Silva, doktorand på Portos universitet och Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço (IA) i Portugal, som ledde studien som publicerades i dagarna i Astronomy & Astrophysics.

WASP-76b och WASP-121b är så kallade ultraheta Jupiterplaneter. Deras storlekar överensstämmer med Jupiters. Men de har en yttemperatur på är över 1000 °C. Detta till skillnad mot Jupiters -140° C . WASP-76 b och WASP-121 b heta yta  beror på närheten till sina solar  båda planeterna fullbordar  ett omlopp på ca ett eller två dygn. Planeterna har exotiska egenskaper: på WASP-76 b  regnar det troligen järn.

Forskarna förvånades över förekomsten av barium i de övre skikten i exoplaneternas atmosfärer då det är ett grundämne som är 2,5 gånger tyngre än järn. “Med tanke på planeternas starka gravitation förväntade vi oss att tunga grundämnen som barium snabbt skulle falla ner mot planetens yta” säger medförfattaren till upptäckten Olivier Demangeon, som arbetar vid Portos universitet och IA.

“Detta var på ett sätt en oavsiktlig upptäckt” säger Azevedo Silva. “Vi förväntade oss inte och letade inte efter barium och var därför tvungna att dubbelkolla att signalen i spektrumet verkligen kom från planeten och från barion eftersom grundämnet inte hade upptäckts tidigare i någon exoplanets atmosfär”.

Det faktum att barium nu upptäckts i två  exoplaneter indikerar att ultraheta Jupiterplaneter kan vara än mer exotiska än man tidigare trott. Även om vi då och då detekterar barium även i jordens atmosfär i form av den starka gröna färgen i fyrverkerier och i övre atmosfären vid norrsken så är frågan för forskarna vilken naturlig process som kan ge upphov till ett så tungt grundämne på så hög höjd på exoplaneterna. “För närvarande vet vi inte vilka mekanismer som ger dessa resultat” förklarar Demangeon.

Det krävs mycket specialiserad utrustning för att bestämma sammansättningen hos en exoplanets atmosfär. Forskarna använde ESPRESSO-instrumentet på ESO:s VLT i Chile för att analysera moderstjärnornas ljus då det filtrerades genom atmosfärerna på WASP-76  och WASP-121 b.

De nya resultaten visar att vi bara har skrapat på ytan av exoplaneters mysterier. Med framtida instrument som den högupplösande spektrografen ANDES (ArmazoNes high Dispersion Echelle Spectrograph) på ESO:s kommande Extremely Large Telescope (ELT), kommer astronomerna att kunna studera atmosfärer hos stora och små exoplaneter och även på  steniga jordlika planeter med mycket större detaljrikedom.

Vi bör vara gränslösa då vi undersöker fenomen i universum. De gränser vi sätter under en undersökning är mänskliga men inte universums gränser. I universum finns inga gränser allt kan ske, allt kan finnas hur annorlunda vi än kan tänka oss det och vi kan kanske som människor inte tänka oss allt som kan finnas (min anm.). Då vi vet att norrsken innehåller barium kan man tänka sig att det i stora Jupiterliknande planeter som finns nära sin sol kan ge samma effekt. Här kan norrsken finnas och av sådan storlek nere i atmosfären att även här ges upphov till barium i övre atmosfärskiktet

Bild vikipedia på en konstnärlig bild av WASP-76b (baserat på data från 2020).