Intressant forskning om de första galaxerna.

 

Med hjälp av data från radioteleskop SARAS3 i Indien kunde forskare under ledning från University of Cambridge titta närmare på hur universum såg ut 200 miljoner år efter Big Bang och sätta gränsen för massa och energiproduktion i de första stjärnorna och galaxerna.

Då det gällde de första galaxerna genom att de inte hittade den signal de letat efter den så kallade 21 centimeter långa vätelinjen.

Denna icke-upptäckt gjorde det möjligt för forskarna att göra fler antaganden om kosmos första tids första galaxer och göra det möjligt för forskarna att utesluta scenarier (inklusive  förmodade galaxer)  som var ineffektiva då det gällde att värmare kosmisk gas och vara effektiva producenter av radioemissioner.

Även om vi ännu inte direkt kan observera de första galaxer ger resultaten som rapporteras i tidskriften Nature Astronomy ändå ett viktigt steg i förståelsen av  hur vårt universum övergick från att vara nästan öde till ett med otaliga stjärnor.

Resultaten som erhållits med hjälp av data  från SARAS3 en proof-of-concept-studie som nu banar väg för att förstå denna period i universums utveckling.

SKA-projektet  är ett projekt som involverar två av nästa generations teleskop som ska vara klara i slutet av decenniet – kommer sannolikt att kunna ta bilder av det tidiga universum, men för de nuvarande teleskopen som är i drift är utmaningen att upptäcka den kosmologiska signalen från de första stjärnorna som strålas från tjocka vätemoln en svår men kanske inte omöjlig uppgift.

Den ovan nämnda 21 centimeter långa vätelinjen är en radiosignal som producerades av väteatomer i det tidiga universum. Till skillnad från den nyligen lanserade James Webb teleskopet som direkt kan avbilda enskilda galaxer i det tidiga universum, kan studier av den 21 centimeter långa linjen, gjord med radioteleskop som den Cambridge-ledda REACH (Radio Experiment for the Analysis of Cosmic Hydrogen), berätta om hela populationer av ännu tidigare galaxer. De första resultaten väntas från Reach i början av 2023.

För att upptäcka den 21 centimeter långa linjen letar astronomer efter en radiosignal producerad av väteatomer i det tidiga universum, påverkad av ljuset från de första stjärnorna och strålning bortom vätedimman. Tidigare i år utvecklade samma forskare en metod som de säger ska göra det möjligt för dem att se genom dimman i det tidiga universum och upptäcka ljus från de första stjärnorna. Några av dessa tekniker har redan praktiserats i den aktuella studien.

Resultaten av SARAS3-analysen visar den första gången som radioobservationer av den genomsnittliga 21-centimeterslinjen har kunnat ge en inblick i de första galaxernas egenskaper i form av gränser för deras huvudsakliga fysikaliska egenskaper. Den hittades inte (21-centimeterslinjen) som beskrevs i början av inlägget.

Forskningen stöddes delvis av Science and Technology Facilities Council (STFC) och av UK Research & Innovation (UKRI) och Royal Society. Cambridgeförfattarna är alla medlemmar i Kavli Institute for Cosmology i Cambridge.

Bild vikimedia på NGC 7822 ett område där stjärnbildning sker som finns i stjärnbilden Cepheus. Här ses ett stort moln av gas och damm 3000 ljusår bort . Bilden innehåller data från kortvågsbandet som kartlägger utsläpp från atomärt syre, väte och svavel och visar dessa i blå, gröna och röda nyanser. Atomemissionen drivs av energirik strålning från de i centrala delarnas heta stjärnor. OBS detta är har inget r samband med den första stjärnbildningstiden utan är bara en illustration av fenomenet stjärnbildning.

1600 ljusår bort finns det svarta hål som ligger närmst oss

 

Astronomer  från Cambridge, MA har nyligen upptäckt ett svart hål som vad man vet i dag finns närmst till jorden. Det har fått beteckningen BH1. Det väger cirka 10 gånger mer än vår sols massa och finns cirka 1600 ljusår bort i riktning mot stjärnbilden Ophiuchus (Ormbäraren).

Upptäckten möjliggjordes genom upptäckten av rörelsen av det svarta hålets följeslagare den  stjärnan som kretsar kring det svarta hålet på ungefär samma avstånd som jorden kretsar kring solen.

Kareem El-Badry, astrofysiker vidCenter for Astrophysics | Harvard & Smithsonian och Max Planck Institute for Astronomy och huvudförfattare till artikeln som beskrev denna upptäckt säger att även om det har förekommit en hel del upptäckter av system som detta har nästan alla dessa upptäckter efterhand motbevisats. Detta är den första entydiga upptäckten av en solliknande stjärna i en bana runt ett svart hål i vår galax.

Svarta hål är de mest extrema föremålen i universum. Supermassiva versioner av dessa ofattbart täta objekt finns sannolikt i mitten av alla stora galaxer. Svarta hål med en stjärnmassa som ovan tillhör och som väger ungefär fem till 100 gånger solens massa, är mycket vanligare. Det uppskattas finnas 100 miljoner bara i Vintergatan. Endast en handfull har dock bekräftats hittills och nästan alla dessa är "aktiva", vilket innebär att de lyser starkt av röntgenstrålning när de konsumerar material från en närliggande stjärna till skillnad från de vilande svarta hålen.

Även om det sannolikt finns miljontals svarta hål  i Vintergatan upptäcktes de få som hittills upptäckts genom deras energiska interaktion med en följeslagare. När material från en närliggande stjärna  dras in mot ett svart hål blir det överhettat och genererar kraftfulla röntgenstrålar. Om ett svart hål inte aktivt matas  in med materia (dvs om det är vilande) smälter det helt enkelt in i omgivningen. Detta innebär att ensamma svarta hål utan en stjärnkamrat (binärer) är nästan omöjliga att upptäcka.

" Jag har letat efter vilande svarta hål under de senaste fyra åren med hjälp av ett brett spektrum av datamängder och metoder", säger El-Badry. "Mina tidigare försök - liksom andras - visade upp ett menageri av binära system som maskerar sig som svarta hål, men det här är första gången sökandet lyckades."

För att utforska systemet  i detalj följde teamet upp med 39 observationer under fyra månader av sex olika teleskop runt om i världen.

Den första observationen genomfördes i juli i år 2022 genom en tilldelning av tid vid med hjälp av6,5 m Magellan Baade-teleskopet vid Las Campanas-observatoriet i Chile.

Astronomers nuvarande modeller av utvecklingen av binära system är hårt pressade teorier för att ge en förklaring till hur den speciella konfigurationen av Gaia BH1-systemet kan ha uppstått. Specifikt skulle stamstjärnan som senare förvandlades till det  svarta hålet ha varit minst 20 gånger så massiv som vår sol. Det betyder att den bara skulle ha existerat under några miljoner år. Om båda stjärnorna bildades samtidigt skulle denna massiva stjärna snabbt ha förvandlats till en superjätte, som puffade upp och uppslukade den andra stjärnan innan den hann bli en riktig, vätebrinnande, stjärna som vår sol. Men så har inte skett. Stjärnan finns kvar.

Det är inte alls klart hur stjärnan kunde ha överlevt den episoden och slutat som en till synes normal stjärna, som observationerna visar. Teoretiska modeller som möjliggör överlevnad förutspår att stjärnan borde ha hamnat i en mycket snävare bana än vad som faktiskt är fallet.

Detta kan indikera att det finns viktiga luckor i forskarnas förståelse för hur svarta hål bildas och utvecklas i binära system och det tyder också på att det kan finnas en ännu outforskad population av vilande svarta hål i binära system.

 Kan stjärnan undkommit att slukas då den stjärna som nu är ett svart hål befunnit sig på ett avstånd som gjort att detta inte skett. Men som senare minskades genom stark gravitation från det därefter bildade svarta hålet (min anm.).

Bild vikipedia Gaia BH1 ett binärt system bestående av en stjärna av G-typ och ett svart hål beläget cirka 1560 ljusår från oss stjärnbilden Ophiuchus (Ormbäraren). Bilden är en illustration.

Nya försök för att förstå och åter finna Wow-signalen

 

Wow-signalen upptäcktes av Dr Jerry R. Ehman den 15 augusti 1977 när han arbetade på The Big Ear, ett radioteleskop vid Ohio State University på uppdrag av SETI. Det var en stark radiosignal från rymden. Den varade i 72 sekunder. Signalen kom från stjärnbilden Skytten. Detta enligt den tidens slutsats. Men jag misstänker något från Jorden en störningskälla eller en överbelastning av elektronik (min anm.).

På grund av dess styrka och andra egenskaper, betraktades den som en möjlig signal från en utomjordisk intelligens.

Benämningen "Wow" kommer från den anteckning Ehman skrev i marginalen på den utskrift han gjorde vid upptäckten (se bild ovan).

Det har framförts flera möjliga förklaringar till signalens ursprung. Det är möjligt att den hade ett naturligt ursprung kanske orsakad av mänsklig aktivitet. Olika förklaringar ger dock skilda problem och ännu har ingen förklaring blivit allmänt accepterad.

Forskare sökte efter en återupprepning av signalen men den har aldrig hörts fler gånger. Var det ett fall av radiostörningar från jorden? En okänd typ av naturlig radiosignal? Eller kan det i själva verket ha varit en äkta signal från en främmande civilisation? Vi kanske aldrig får veta det.

Nu har Breakthrough Listen-teamet rapporterat resultaten av ett nytt sökande efter Wow igen!  De publicerade resultatet i en peer-reviewedartikel i september 2022-numret av Research Notes of the AAS. I artikeln beskrivs deras sökning som fokuserat på den solliknande stjärnan 2MASS 19281982-2640123, som finns i riktning mot där signalen hördes. Denna stjärna är ungefär som vår egen sol, med liknande temperatur, radie och ljusstyrka. Den finns ca 1788 ljusår från jorden i stjärnbilden Skytten.

Tidigare hade astronomen Alberto Caballero identifierat denna stjärna under 2020 som en möjlig källa för Wow! Vad blev resultatet nu? Jo man fann som vid tidigare sökningar ingenting. Det finns i sjärnbilden Skytten ett antal andra stjärnor från vilket signalen kan ha härstammat. Det är ett nedslående resultat. Det finns minst åtta solliknande stjärnor i regionen där signalen kan ha haft sitt ursprung. Förr eller senare kommer framtida observationer rikta in sig på några eller någon av dessa stjärnor.

Men kommer man att då finna källan? Jag tvivlar. Kanske en liknande signal kommer att upptäckas en dag och kan vi då hitta dess källa kan de ge en möjlig förklaring till källan till Wow. Mitt tips är att den fanns på Jorden och var en störning från något instrument på Ohio State University. Likt händelsen 2015 då en grupp australiska forskare upptäckte märkliga ljud från rymden  med  Parkesteleskopet. De började sedan utreda om det kunde röra sig om signaler från yttre rymden 

I själva verket kom ljuden från mikrovågsugnen i köket. Kanske  Wow även kom från en sådan. Mikrovågsugnar såldes och användes mycket i USA redan under 1970-talet.

Bild vikipedia Anteckning om Wow signalen.

Very Large Telescope har fått ett nytt instrument som gör teleskopet än effektivare

 

Very Large Telescope (VLT) vid Cerro Paranal i norra Chile är ett av de främsta markbaserade observatorierna. Med ett nytt infrarött instrument som nyligen installerats på teleskopet har det blivit än effektivare.

Enhanced Resolution Imager and Spectrograph (ERIS) levererades till Chile i december 2021 och de första testobservationerna genomfördes i februari i år. ESO, European Organization for Astronomical Research in the Southern Hemisphere, en internationell organisation som samordnar användningen av VLT med flera andra observatorier säger att detta infrarödsökande instrument kommer att kunna se  detaljrikare ut i solsystem, exoplanetmiljöer och galaxer.

"ERIS-instrumentet kombinerar en toppmodern infraröd bildtagare Near Infrared Camera System  (NIX-imager (NIX)) med en integralfältspektrograf (SPIFFIER - SPectrometer for Infrared Faint Field Imaging) vilka tillsammans använder ett laser assisterat adaptivt optiksystem för att förbättra bildskärpan. Den adaptiva optiken korrigerar  suddighetseffekterna från jordens atmosfär i realtid.

Från ESO sägs att ERIS kommer att vara aktivt i minst tio år och förväntas ge betydande bidrag till mängder av ämnen inom astronomi, allt från avlägsna galaxer och svarta hål till exoplaneter och dvärgplaneter inom vårt eget solsystem. 

"Vi förväntar oss inte bara att ERIS ska uppfylla sina huvudsakliga mål", säger Harald Kuntschner, ESO:s projektforskare för ERIS, i ett pressmeddelande, "utan att det på grund av sin mångsidighet också kan användas för en mängd andra vetenskapliga saker vilket förhoppningsvis leder till nya och oväntade resultat."ERIS är monterat på VLT:s enhetsteleskop 4 och tjänstemän säger att uppgraderingen ger några viktiga förbättringar av anläggningen i det kommande decenniet.

"ERIS blåser nytt liv i VLT: s grundläggande adaptiva optikavbildnings- och spektroskopiförmåga", säger Ric Davies, huvudprövare för ERIS-konsortiet och forskare vid Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics. "Tack vare ansträngningarna från alla  involverade i projektet genom åren kan många vetenskapliga projekt nu börja dra nytta av den förbättrade upplösningen och känslighet som instrumentet kan uppnå."

Se bilden ovan från ESO/ERIS-teamet publicerad i https://www.universetoday.com/ det är den första officiella bilden som släpptes från ERIS. Bilden visar galaxen NGC 1097, som  ERIS såg den till höger, med en bild av samma galax som tagits med det tidigare instrumentet NACO, som består av Nasmyth Adaptive Optics System (NAOS) och Near-Infrared Imager and Spectrograph (CONICA), till vänster.

Artemisprogrammet kan vara det sista uppdraget med människor ombord

 

Artemisprogrammet (följ länken här för att läsa mer om vilka uppskjutningar som planeras över tid och dessas uppdrag) är ett projekt vars mål är att sända människor till månen. Men det kan även vara det sista programmet med en mänsklig besättning. Billigare och mer säkert är att vid resa till ex Mars är att sända robotar.

Neil Armstrong tog sitt historiska "ett litet steg" på månen 1969. Och bara tre år senare skedde det sista av Apollouppdragen.

Därefter har hundratals astronauter sänts upp i rymden men då till den internationella rymdstationen. Ingen människa har sedan 1972 farit mer än några hundra kilometer från jorden.

Det USA-ledda Artemis-programmet syftar dock till att åter sända människor till månen under 2020 talet. Artemis 1 som är på väg tillbaka till jorden just nu är en del av i den första testflygning runt månen.

De mest relevanta skillnaderna mellan Apollo-eran och mitten av 2020-talet är en otrolig förbättring av datorkraft och robotik. Dessutom kan supermakts rivalisering inte längre motivera massiva utgifter, som i det kalla krigets konkurrens med Sovjetunionen (eller kan det detta med Ryssland i våra dagar (min anm.)).

I Artemis-uppdraget använder NASA:s helt nya rymduppskjutningssystem. Raketen är den mest kraftfulla raketen någonsin och har likheter med Saturn V-raketerna som skickade ett dussin Apollo-astronauter till månen. Liksom sina föregångare kombinerar Artemis-boostern flytande väte och syre för att skapa enorm lyftkraft innan den faller i havet, för att aldrig mer användas. Varje lansering har en beräknad kostnad på mellan 2 -4 miljarder dollar.

Framsteg inom robotutforskning exemplifieras av sviten av rovers på Mars, där Perseverance, NASA:s senaste prospektör, kan köra själv genom stenig terräng med endast begränsad vägledning från jorden. Förbättringar av sensorer och artificiell intelligens (AI) kommer ytterligare att göra det möjligt för robotarna själva att identifiera särskilt intressanta platser, varifrån de kan samla prover för att sända tillbaka till jorden.

Inom de kommande ett eller två decennierna kan robotutforskning av Mars-ytan vara nästan helt autonom där mänsklig närvaro bara ger en mindre fördel. På liknande sätt kräver ingenjörsprojekt – som astronomers dröm om att bygga ett stort radioteleskop på månens baksida detta fritt från störningar från jorden och oberoende av mänskligt ingripande. Sådana projekt kan helt och hållet konstrueras av robotar.

Istället för astronauter, som behöver en välutrustad plats att bo på om de behövs för ett byggnadsändamål, kan robotar stanna permanent på sin arbetsplats. På samma sätt om brytning av månjord eller asteroider för sällsynta material blir ekonomiskt lönsamt skulle detta kunna göras billigare och säkrare med robotar.

Robotar skulle också kunna utforska Jupiter, Saturnus och deras månar med små extra kostnader eftersom resor på flera år utgör lite mer utmaning för en robot än den sex månader långa resan till Mars.

Kanske robotar är framtiden för utforskning av vårt solsystem. De behöver inte föda som människan. Kanske även utomjordiska besök (om de finns) har besättningar av robotar.

Bild wikimedia. En liten robot på ISS. Originalet är en NASA-bild.

Exoplanet Gliese 367 b upptäckt av Tess

 

Det finns planeter därute i kosmos med banor runt sin sol på mindre än 24 timmar. Planeter som finns mycket nära sin sol. Hur dessa planeter hamnade i dessa  extrema konfigurationer är ett av den exoplanetära vetenskapens mysterier.

Nyligen upptäckte astronomer en planet med en mycket kort bana runt sin sol. En planet som även har en låg densitet. Planeten kallas GJ 367 b och den kretsar kring sin stjärna på enbart åtta timmar. Planeten är ungefär lika stor som Mars men hälften så massiv som jorden vilket gör den till en av de lättaste planeterna som upptäckts hittills.

GJ 367 b kretsar kring en stjärna som finns 31 ljusår från vår egen sol tillräckligt nära för att forskare skulle kunna fastställa egenskaper hos planeten. Till exempel kunde teamet bestämma att GJ 376 b är en stenplanet och sannolikt har en solid kärna av järn och nickel likt Merkurius har vilken även den finns nära en sol. Vår sol men dock tar Merkurius 88 dygn på sig för sitt varv runt solen.

På grund av sin extrema närhet till sin stjärna uppskattar astronomerna att GJ 376 b får 500 gånger mer strålning från sin sol än vad jorden får från vår sol. Det innebär att planetens dagsida har en temperatur av upp till 1500 grader Celsius. Under sådana extrema temperaturer skulle varje betydande atmosfär för länge sedan förångats bort tillsammans med alla tecken på liv åtminstone liv som vi känner det.

Men det finns en chans att här finns liv i detta solsystem. GJ 376 b sol är en röd dvärg, eller M-dvärg - en typ av stjärna som vanligtvis har flera planeter. Upptäckten av GJ 367 b runt en sådan stjärna pekar på möjligheten för fler planeter i detta system, vilket kan hjälpa forskare att förstå ursprunget till GJ 376 b och andra ultrakorta planeter.

" För den här klassen av stjärnor skulle den beboeliga zonen vara någonstans nära en månadslång omloppsbana", säger teammedlem George Ricker, senior forskare vid MIT: s Kavli Institute for Astrophysics and Space Research. – Eftersom den här stjärnan är så nära, och så ljus, har vi en god chans att se eventuellt andra planeter i det här systemet”.

Teamets resultat publicerades i dagarna i tidskriften Science. Studien leddes av forskare från Institute of Planetary Research vid German Aerospace Center, i samarbete med en internationell grupp forskare, inklusive MIT-medförfattare Ricker, Roland Vanderspek och Sara Seager.

Planeten upptäcktes av NASA: s Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), under ett MIT-lett uppdrag, där Ricker är huvudutredare. TESS övervakar himlen för förändringar i ljusstyrkan hos de närmaste stjärnorna. Forskare analyserar TESS-data för transiteringar eller periodiska minskningar av stjärnord ljus. Någon som indikerar att en planet kort blockerar en stjärnas ljus vid sin bana runt denna.

Bild teleskopet Tess som upptäckte Gliese 367 b. Bild vikipedia,

Misstänkt organiska föreningar i prov från Jezero-kratern på Mars

 

I en nyligen publicerad studierapport i Science visas analysresultat från flera stenar som hittades längst ner i Jezero Cratern på Mars. Platsen där Perseverance rovern landade 2020. Analysresultatet visar en betydande interaktion mellan klipporna och vatten i det förflutna. Stenproven innehåller även bevis som överensstämmer med närvaro av organiska föreningar. Förekomsten av organiska föreningar (här i form av kemiska föreningar av kol-vätebindningar) är dock inte  bevis på liv då dessa föreningar även kan uppstå genom icke-biologiska processer. I ett framtida uppdrag med syfte att återföra proverna till jorden för analys behövs innan man säkert kan ge säkra bevis för det ena eller det andra.

Studien leddes av forskare vid Caltech, tillsammans med ett internationellt team av forskare från Imperial college London.

Professor Mark Sephton, vid Department of Earth Science & Engineering at Imperial college London var en av deltagarna i vetenskapsteamet som deltog i roveroperationerna  på Mars och som arbetade med resultaten. Han sa : "Jag hoppas att dessa prover en dag kan returneras till jorden så att vi kan se om vatten finns här och eventuellt organiskt material och därmed utforska om förhållandena var rätt för liv i Mars tidiga historia."

Forskningen finansierades av NASA, Europeiska forskningsråd och Rymdstyrelse inklusive den brittiska rymdstyrelsen.

Mer om de instrument som användes av rovern och arbetets fortgång kan man läsa om här. 

Bild Vy över Jezero tagen av marsbilen Perseverances vänstra navigationskamera (Navcam).