Ny teori om Jupiters asteroidsvärmars tillkomst

 

Ett internationellt team av forskare inklusive NYUAD-forskaren Nikolaos Georgakarakos mfl forskare från USA, Japan och Kina under ledning av Jian Li från Nanjing University har utarbetat nya teorier som kan förklara den numeriska asymmetrin hos L4- och L5 Jupiters Trojan-svärmar, två kluster som innehåller mer än 10000 asteroider som rör sig längs med  Jupiters omloppsbana runt solen.

I årtionden har forskare vetat att det finns betydligt fler asteroider i L4-svärmen än i L5-svärmen men har inte förstått orsaken till denna asymmetri. Forskare har ansett att skillnaderna uppstod under ett tidigare skede av vårt solsystems existens. Att bestämma orsaken till dessa skillnader kan avslöja nya detaljer om bildandet och utvecklingen av solsystemet.

I artikeln, Asymmetry in the number of L4 and L5 Jupiter Trojans driven by jumping Jupiter, publicerad i tidskriften Astronomy & Astrophysics, presenterar forskarna en ny teori som kan förklara mekanismen till asymmetrin. Lösningen de föreslår är att en snabb migration av Jupiter från en tidigare närliggande bana runt solen kan ha snedvridit konfigurationen av de trojanska svärmarna vilket resulterade i mer stabila banor för asteroiderna i L4-svärmen än i L5-svärmen, säger Li. "Denna mekanism, som inducerade olika utvecklingsvägar för de två asteroidgrupperna  ger en ny och naturlig förklaring till av att L4-asteroiderna är cirka 1,6 gånger fler än asteroiderna i L5 svärmen.

Modellen visar Jupiters omloppsbana, orsakad av en planetarisk omloppsinstabilitet i det tidiga solsystemet. Något som ledde till att Jupiters migration skedde i mycket hög hastighet; En migration som forskarna antar var en möjlig orsak till förändringarna i stabiliteten hos de närliggande asteroidsvärmarna. Framtida datamodeller kan utöka förståelsen genom att inkludera ytterligare aspekter av solsystemets utveckling.  Inkluderande simulering av Jupiters snabba migration av olika hastigheter och effekterna från närliggande planeter.

Egenskaperna hos solsystemets uppbyggnad är inte helt förstått olösta frågeställningar i dess bildande och tidiga utveckling finns. Förmågan att framgångsrikt med datasimulering visa skilda händelsescenarier av ett tidigt skede av solsystemets utveckling och tillämpa dessa resultat på dagens frågor kan  vara ett viktigt verktyg när astrofysiker och andra forskare arbetar för att lära sig mer om vårt solsystems början.

Frågan (min anm.) över varför Jupiter i hög fart (om denna teori stämmer) från ett tidigare närmre läge till solen tog sig ut till sitt nuvarande läge och hur det skedde behöver även lösas.

Bild vikipedia

Jupiters trojaner       Hilda-asteroiderna

Asteroidbältet       Planetbanorna

Diagram som visar Jupitertrojanerna i grönt i förhållande till asteroidbältet mellan Mars och Jupiter och Hilda-asteroiderna. Trojanerna är fördelade på två grupper, ”det grekiska lägret” L4 före och ”det trojanska lägret” L5 efter Jupiter.

Mystiska blixtrar kan komma från Neutronstjärnor.

 

Citerat fritt från vikipedia; En neutronstjärna är ett av flera möjliga slut för en stjärna. När en stjärna i slutet av sin existens stöter bort sina yttre lager inträffar en gravitationskollaps och stjärnans kvarvarande inre delar imploderar. Om stjärnan är så stor att den kvarvarande massan är större 1,4–3 solmassor sker en supernova. Återstoden blir en neutronstjärna som består av tätt packade neutroner, och material utspridda  från supernovan i närområdet. Slut citat.

Upptäckten av de oscillerande frekvenserna från två korta gammablixtar är det bästa beviset hittills för när två massiva neutronstjärnor under ett kort ögonblick lyckas trotsa gravitationen innan de sammanslås och bildar ett svart hål.

En neutronstjärna bildas när en stor stjärna har slut på bränsle och exploderar och lämnar efter sig en supertät rest (blir en neutronstjärna) som kan innebära att den massa som en stjärna som vår sol innehåller får en storlek som en stad som Boston. 

Vanligtvis kan en neutronstjärna bara innehålla lite mer än två gånger solens massa innan den genomgår en gravitationskollaps och bildar ett svart hål. Men när två ordinära neutronstjärnor i ett binärt system smälter samman kan deras kombinerade massa överskrida denna gräns - men bara en kort stund. En ovanlig händelse och kort syn som är svår att upptäcka. OBS en stjärna i storlek som vår sol eller mindre får inte sitt slut i en supernova. Den sväller istället upp till en röd jätte för att sedan krympa ihop till en vit dvärg.

Det måste börja med att två neutronstjärnor i ett binärt system bildar en hypermassiv neutronstjärna i annat fall skulle det ske en direkt kollaps till ett svart hål, säger Cecilia Chirenti, som lett forskningen, till Space.com. Chirenti är astrofysiker vid University of Maryland, NASA: s Goddard Space Flight Center i Maryland och Center for Mathematics, Computation and Cognition vid Federal University of ABC i Brasilien.

När två neutronstjärnor kolliderar sker ett explosion som ses som ett ljusstarkt sken som kallas kilonova 

Innebärande en explosion bestående av gravitationsvågor och en kort gammablixt (GRB). En explosion av gammastråle som vanligtvis varar mindre än två sekunder. Arbete med datorsimuleringar förutsäger att hypermassiva neutronstjärnor kan bildas initialt innan de kollapsar till ett svart hål bevisen för dessa gravitationstrotsande kroppar hittas i de oförklarliga svängningar i en gammastrålningsfrekvens.

Chirentis team sökte i studien igenom register av mer än 700 korta GRB innan de fann två korta GRB som skilde ut sig. Dessa två GRB upptäcktes genom Burst and Transient Source Experiment (BATSE) ur NASA: s nu pensionerade Compton Gamma-Ray Observatory-satellit isom samlades in i början av 1990-talet. Händelserna kallas GRB 910711 och GRB 931101B och visade något (men inte exakt) rytmiska flimmer i frekvensen i dessa gammastrålar.

Dataimuleringar förutspår att dessa kvasi-periodiska svängningar skulle vara ett naturligt resultat av  bildandet av en massiv neutronstjärna med en massa med mellan 2,5 och 4 solmassor. En sådan hypermassiv neutronstjärna skulle inte kollapsa direkt eftersom olika delar av en neutronstjärna snurrar i olika takt vilket förhindrar en kollaps.

En hypermassiv neutronstjärna skulle dock inte vara helt stabil. Material på dess yta rör sig och stör orienteringen av stjärnans magnetiska poler vilket då avger gammastrålar kaosartat. Tidigare sökningar efter GRB-svängningar hade tills nu inte resulterat i något eftersom man då uteslutande letat efter periodiska svängningar. Chirentis team insåg att de dynamiska egenskaperna hos en hypermassiv neutronstjärna  skulle leda till kvasi-periodiska svängningar. GRB 910711 och GRB 931101B, passar in i detta påstående.

En hypermassiv neutronstjärna kan inte existera länge. Gravitationsvågor som emitteras under sammanslagningen av två neutronstjärnor berövar den då bildade hypermassiva neutronstjärnan en del av dess vinkelmoment (rotationsmoment) något som  minskar dess spinn så tyngdkraften tar över. "Enligt datasimuleringarna kommer den hypermassiva neutronstjärnan att rotera snabbt och då troligen förlora materia och oscillera innan den kollapsar till ett svart hål med en ackretionsskiva", sa Chirenti. 

En hypermassiv neutronstjärnas existens skulle bestå endast några hundra millisekunder. Detta låter som en kort tid, men tänk då på att hypermassiva neutronstjärnor skulle vara de snabbast snurrande stjärnorna i universum och slutföra ett varv på 1,5 millisekunder eller mindre. En hypermassiv neutronstjärna hinner därför snurra flera hundra gånger innan den kollapsar.

GRB kan indikera att hypermassiva neutronstjärnor troligen är sällsynta men Chirenti ser det inte så.

"Det kan finnas andra aspekter relaterade till genereringen av GRB som kan göra det svårt att upptäcka signaturen hos en hypermassiv neutronstjärna", sa hon. Frekvensmoduleringen av gravitationsvågorna "bör dock kunna detekteras lättare av nästa generation av gravitationsvågdetektorer om 10 till 15 år", säger Chirenti.

Bild vikipedia som visar en modell av uppbyggnaden av en neutronstjärna.

Hur blev asteroidmånen Dimorphos till

 

Dimorphos eller S/2003 (65803) 1 är en asteroidmåne med (en diameter av 170 meter) som kretsar runt asteroiden 65803 Didymos (som har en diameter på 750 meter) i asteroidbältet mellan Mars och Jupiter.

Asteroiden Didymos med dess måne Dimorphos skapade rubriker då de var målet för NASA: s framgångsrika Double Asteroid RedirectTest (DART) –uppdrag. Uppdraget då en raket skulle krocka med Dimorphos för att se om dess bana då förändrades. Uppdraget var en del i hur man skulle kunna ändra kurs på en meteor som riskerade en träff med jorden.

 Nya rön om systemet har nu kommit som fått astronomer att sammanställa en hypotes om hur denna dubbla asteroid blev till.

Man utgår från spinn (rotation). Varje fast kropp som snurrar tillräckligt snabbt kommer att förlora bitar av sig själv när centrifugalkraften överväldigar tyngdlagen. Detta gäller särskilt asteroider då de inte är så massiva och bara hålls löst ihop materiellt (de har låg densitet vilket man kan se på bilden ovan). Nyligen har ett team av astronomer föreslagit en trolig bildningsmekanism för Didymos och Dimorphos.

I scenariot tänker man sig att Didymos en gång roterade alldeles för snabbt för att i längden hålla samman. Det kan ha varit effekten från en kollision eller från påverkan av gravitationseffekter från närliggande asteroider. När Didymos väl börjat snabbt rotera förlorade den över tid massa. Massa som bildade en ring av damm som omgav den. Ursprungligen skulle denna ring bli i det som kallas Roche-gränsen för asteroiden. Roche-gränsen är där gravitationens tidvattenkraft från en moderkropp är starkare än förmågan för material som kretsar kring den att hålla sig samman och bestå mest av damm. Så inom Roche-gränsen kunde månen Dimorphos inte bildas .

Men genom många interaktioner av materia kunde en del av materialet migrera bort från ringen och hamna utanför Roche-gränsen där det så småningom samlades. Materialet som kom utanför Roche-gränsen skulle så småningom bli till den löst sammansatta lilla månen Dimorphos.

Astronomer uppskattar att Didymos förlorade minst 25 % av sin löst sammanfogade massa till bildandet av Dimorphos. Teorin säger även att Dimorphos kom att få en mycket oregelbunden form eftersom den byggdes upp från den långsamma ackumuleringen av många mindre materiella klumpar. Något som bekräftas av dess form.

NASA: s DART-uppdrag var en övergripande framgång och visade att vi slutgiltigt kan knuffa en asteroid ur dess bana om vi behöver detta. Men  uppdraget har gett en  sidofördel. En ny teori om hur Dimorphos bildades.

Inlägget ovan grundas på en artikel publicerad i https://www.universetoday.com/

Bild vikipedia på Dimorphos taget i september 2022, staplade av bilder tagna av DART.

Tre avlägsna grönskimrande galaxer kan lösa ett olöst mysterium

 

Astronomer har med hjälp av James Webb Space Telescope (JWST) upptäckt tre små galaxer som (tillsammans med flera ännu ej upptäckta) kan ha haft betydelse för att utlösa en av de största händelserna i kosmisk historia det som kallas återjoniseringen.

Resultaten, presenterades vid ett möte med American Astronomical Society (AAS) i Seattle, Washington. Studien publicerades nyligen och i dess konklusion finns en troilg förklaring till universums återjonisering. Den period i kosmos då hård strålning slet sönder en "dimma" av väteatomer som en gång fyllde universum i universums tidigaste tid och resulterade i att stjärnor och galaxer blev synliga. Detta skedde i efterdyningarna av Big Bang när universum var bländande ljust.

Restvärmen var då så stor att elektroner inte kunde sammanslås med protoner och bilda atomer. Istället var universum i ett plasmatillstånd - en tät glödande gas av elektriskt laddade (eller joniserade) partiklar som spred sitt ljus ungefär som en fluorescerande glödlampa. Efter cirka 380000 år hade det expanderande universum svalnat tillräckligt så väteatomer kunde bildas. Några av dessa atomer samlades så småningom och bildade de första stjärnorna och galaxerna.

Därefter efter en längre tid bröt energirik strålning isär de intergalaktiska väteatomerna och de blev protoner och elektroner  igen en process som kallas återjoniseringen. Men att jonisera all materia mellan galaxerna innebar en stor energiåtgång och astronomer har länge argumenterat vad denna drivkraft var. Teorier finns att det var stjärnljus från de tidigaste galaxerna eller supermassiva svarta hål med en stark gravitation som drog i materia in mot dem och resulterade i värme.

"En av de stora kosmologiska frågorna är vad var orsaken till återjoniseringen var?" säger Trinh Thuan, astronom vid University of Virginia i Charlottesville.

Den 11 juli 2022  ungefär sex månader efter att JWST lanserades - tog JWST den djupaste och skarpaste bilden av det tidigaste universum som hittills gjorts. Bilden visar en galaxhop kallad SMACS 0723 som finns bland tusentals galaxer som lyser svagt därute. JWST kunde fånga ljuset i infrarött och man såg då hur  universum expanderar bland avlägsna galaxer i tid och rum.  Av de tusentals galaxerna i SMACS 0723-bilden bestämde sig forskare för att göra uppföljande spektroskopiska observationer av tre galaxer som såg ut som om de skulle befinna sig särskilt långt bort. De tre grönskimrande nämnda i rubriken.

När James Rhoads, astronom vid NASA Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland, och hans kollegor först såg trions spektra insåg de att galaxerna såg ut som objekt som normalt finns betydligt närmre oss. Galaxerna såg ut som gröna ärter något som först upptäcktes genom ett medborgarvetenskapligt projekt som heter Galaxy Zoo. 

Gröna ärtgalaxer namnges så på grund av sin färg och  storlek. De är bara 5 % av Vintergatans storlek och innehåller 1 % av massan. Men där  spottas ut stjärnor i en enorm takt - ungefär 100 gånger så snabbt som astronomer skulle förvänta sig med tanke på galaxernas massa. De verkar även  innehålla relativt få tunga element. Deras grönaktiga sken kommer från skenet av joniserat syre (ett relativt ljust element) uppvärmt av nya stjärnor. Tiden är då återjoniseringen skett.

Bild flickr.com NASA: s Webbteleskopet visar på universums tidiga galaxer (märkta här).

Kan utomjordingar vänta på rätt tillfälle att kontakta oss?

 

I en ny studie letade forskare efter tekniska tecken på kontaktsignaler från utomjordingar under de ögonblick då en exoplanet passerar direkt framför sina sol sett från jordens synvinkel. Dessa exakta ögonblick kan vara den perfekta chansen för en främmande värld att sända en signal till jordbor i ett försök till kontakt.

Dessa signaler är speciella eftersom de kan beräknas av både oss på jorden som mottagare och även alla potentiella tekniska arter från en specifik exoplanets intelligenser som sändare säger studieledaren Sofia Sheikh postdoktor i radioastronomi vid Search for Extraterrestrial Intelligence (SETI) Institute. Dessa transiteringar är alltså en förutsägbar och repetitiv tidsbunden sändning under vilken utomjordingar kan tänka sig att skicka meddelanden och jordbor att ta emot dem.

Som jag förstår skulle det innebära en upprepad signal (signaler) varje gång deras planet passerar sin sol. I annat fall tror jag inte det uppfattas eller kan ge antydan om kontaktförsök (min anm.).

Studien publicerades den 9 december på preprint-sajten arXiv och planeras för publicering även i The Astronomical Journal. Studien visar även att inga bevis för att så skett har upptäckts. I studien söktes det vid ett dussintal avlägsna exoplaneter. I framtiden planeras det att många fler ska undersökas med hjälp av radioteleskop.

Vi kunde även själva sända ut mot en avlägsen exoplanet på samma premisser. Men vilken? Så länge vi inte har någon antydan om vilken vi ska välja blir det som att leta efter en nål i en höstack.

Nej jag tror att vi ska avvakta till något kontaktar oss eller något sker som vi tolkar som ett kontaktförsök (min anm.)Vi ska inte visa var vi finns för hela universum. Finns det utomjordingar finns ingen garanti för att de är vänligt sinnade och att de på grund av avståndet inte kan besöka oss.

Studien beskrivs av Stephanie Pappas is a Live Science Contributor  writer for Space.com Mer om detta kan läsas här. 

Bild flickr.com

Vad planeras komma efter James Webbteleskopet?

 

Briley Lewis är en frilansande vetenskapsförfattare och doktorand/NSF-stipendiat vid University of California, Los Angeles där hon studerar astronomi och astrofysik. Nedanstående är en sammanfattning och min egen fundering över det hon beskrev i ett inlägg i  www.space.com av vad som kommer ayy byggas eller är byggt efter JWT (James Webbteleskopet).  

20000 ingenjörer och hundratals forskare arbetade med att konstruera James Webb teleskopet. Klart nu och uppe i skyn och det ger oss redan nya rön och upplevelser av universum. Nu stundar nya utmaningar för många av dessa ingenjörer.

Astronom John Mather som fick Nobelpriset i Fysik 2006 för sin forskning inom kosmisk bakgrundstrålning var en ledande kraft bakom James Webb Space Teleskopet utveckling. Under den sista dagen av det 241: e mötet i American Astronomical Society den 12 januari 2023 som hölls i Seattle berättade han om sina visioner om vad alla dessa ingenjörer och forskare nu kan ta itu med. 

Mathers engagemang i astronomi går tillbaka till innan ens Hubble-rymdteleskopet sköts upp 1990 då fanns redan de första idéerna utarbetade  under 1980-talet för nästa generations rymdteleskop som resulterade i Webbteleskopet.

Nästa stora astronomiska mål kommer att kräva liknande engagemang och kreativitet, sa Mather. Webbteleskopet "visar att vi kan konstruera svåra ting", sa han i sitt tal på konventet.

Det finns ett antal nya observatorier som kommer i drift de kommande månaderna och åren exempelvis det europeiska  Euclid och NASA:s Nancy Grace Roman Space som båda kommer att söka efter ledtrådar om mörk materia och mörk energi.

Vera Rubin-observatoriet är ett annat jätteprojekt som för närvarande är under uppbyggnad i Chiles öken. Detta kommer att kartlägga universum och söka efter små förändringar, så kallade transienter över tid. Astronomer hoppas att observatoriet kommer att upptäcka miljontals intressanta platser varje natt - så många att det blir en utmaning att sålla bland dem alla. enligt Mather.

Om man tittar lite längre fram i tiden är nästa enormt ambitiösa projekt det så kallade "Habitable Worlds Observatory" en mega-efterträdare till Hubble och JWSTteleskopen, rekommenderad att byggas av en kommitté som kallas Astro2020 Decadal Survey.

Mather anser att detta projekt är inom räckhåll och till och med kan vara lättare att slutföra än JWST, som notoriskt hade problem med att uppfylla budgetar och tidsfrister. Eftersom tekniken ständigt förbättras och blir billigare föreslog han att det till och med kan vara möjligt att montera Habitable Worlds Observatory och även andra nästa generations teleskop i rymden istället för på marken.

Det handlar inte bara om rymdteleskop. Mather sa att han även ser fram emot hur gigantiska teleskop runt 30 meter i diameter revolutionerar astronomin som teleskop placerade på jorden också.

Kanske kommer dessa markbaserade teleskop en dag att kopplas samman med rymdobservatorier i vad Mather kallar "hybrid space-ground" -inställningar.

Vart sådana ambitioner kan ta astronomi vet vi inte men hittills har varje gång teknik förbättrats lärt oss mer om universum och ofta hittat något tidigare okänt. Mather avslutade sitt föredrag med att retoriskt fråga sig vad vi får se med all ny teknik. "Jag vet inte", sa han, "men mycket mer detaljer och mycket längre bort än vi kan nu.

Ja säkert kommer upptäckter som vi inte förväntat oss eller kunnat föreställa oss (min anm.).

Bild från vikipedia på det  avancerade framtida observatorim HabitableExoplanet Observatory (HabEx) som ska få astronomin att ta än större steg för förståelse av universum och exoplaneter.

 

James Webbteleskopet har upptäckt sin första exoplanet

 

NASA: s James Webb Space Telescope har nu för första gången upptäckt en tidigare okänd exoplanet. Den har fått beteckningen LHS 475b är nästan exakt lika stor som jorden. Den är enbart 1 % mindre än jorden. Forskargruppen som konstaterat detta leds av Kevin Stevenson och Jacob Lustig-Yaeger, båda vid Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory i Laurel, Maryland.

Teamet valde att observera detta mål med Webb efter att noggrant ha granskat intressanta objekt i data från NASA: s Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), data från TESS antydde planetens existens. Webbs near-infrared spectrograph (NIRSpec) fångade planeten enkelt och tydligt med endast två transitobservationer.

– Det är ingen tvekan om att planeten finns där. Webbs data validerar det, säger Lustig-Yaeger. "Det faktum att det är en liten, stenig planet kunde också bekräftas av Webbteleskopet", tillade Stevenson.

"Dessa första observationsresultat av en stenig planet i jordstorlek öppnar dörren för framtida möjligheter att studera steniga planetatmosfärer med Webb", enligt Mark Clampin, chef för astrofysikavdelningen vid NASA: s huvudkontor i Washington.

Bland alla operativa teleskop är det bara Webb som kan undersöka atmosfärer hos jordstora exoplaneter. Teamet försökte bedöma planetens atmosfärs innehåll genom att analysera dess spektrum. Även om data visar att detta är en jordstor stenplanet vet man ännu inte om den har en atmosfär.

"Observationens data är vacker", säger Erin May, från Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory. "Teleskopet är så känsligt att det lätt kan upptäcka en rad molekyler, men vi kan ännu inte dra några definitiva slutsatser om LHS 475 b atmosfär."

Även om man ännu inte kan dra slutsatser om vad atmosfären innehåller (om den finns) kan man likväl definitivt säga vad som inte finns i den. "Det finns några atmosfärer av markbunden typ som vi kan utesluta", förklarade Lustig-Yaeger. "Den kan inte ha en tjock metandominerad atmosfär, liknande den hos Saturnus måne Titan."

Däremot kan det finnas en 100 % koldioxidatmosfär, Dessa atmosfärer är mycket mer kompakta men mycket svårare att lyckas konstatera", säger Lustig-Yaeger. Ännu mer exakta mätningar krävs för att teamet ska kunna skilja en ren koldioxidatmosfär från ingen atmosfär alls. Forskarna planerar att få ytterligare spektra med kommande observationer i sommar. Vi ska komma ihåg att många forskningsprojekt ligger inbokade i Webbteleskopet så att få tid att använda det är inget som går fort (min anm.,).

Webbteleskopet avslöjade även att planeten är några hundra grader varmare än jorden så om moln upptäcks kan det leda till att forskarna drar slutsatsen att planeten är mer lik Venus vilken har en koldioxidatmosfär och ständigt är höljd i tjocka moln. "Vi ligger i framkant när det gäller att studera små, steniga exoplaneter", sa Lustig-Yaeger. "Vi har knappt börjat skrapa på ytan av hur deras atmosfärer kan se ut."

Forskarna bekräftade också att planeten slutför en bana på enbart två dagar runt sin sol. Denna information kunde nästan omedelbart avslöjas av Webbs instrument. Även om LHS 475 b ligger närmare sin sol än någon planet i vårt solsystem gör är dess röda dvärgstjärna (sol) mindre än hälften så het som vår sol så forskarna beräknar att LHS 475 b  likväl kan ha en atmosfär.

LHS 475 b finns enbart 41 ljusår bort, i stjärnbilden Oktanten synlig på södra stjärnhimlen.

Teamets resultat presenterades vid en presskonferens för American Astronomical Society (AAS) onsdagen den 11 januari 2023.

Bild https://www.esa.int/ESA på en illustration av exoplaneten LHS 475 b.