Tychos-supernova blev en gigantisk kosmisk partikelaccelerator

 

Tychos supernova var en supernova av typ Ia som skedde i stjärnbilden Cassiopeja i mars månad för 450 år sedan. Den mest accepterade teorin om orsaken till supernovor av typ Ia är att de sker där dubbelstjärnor finns och då materia förs över från en stjärna till dess följeslagare som är en kompakt vit dvärg (en rest efter en stjärna som bränt slut på sitt bränsle). I den vita dvärgen startas då termonukleära reaktioner som får denna att explodera våldsamt som en supernova.

Den vita dvärgen som ledde till den historiska Tycho-supernovan försvann i en våldsam explosion resterna av den ser numera ut som en fluffig rosa bomullstuss.

Den senaste bilden av Tycho-supernovan släpptes den 28 februari och den ses som ett neonrosa moln med en kant av en tunn röd linje. I ny forskning har astronomer kartlagt geometrin hos magnetfälten nära chockvågen i oöverträffad detalj. Det är där laddade partiklar accelereras till ljusliknande hastigheter innan de strålas ut i strålning som så småningom faller ner på jorden.

Det första direkta beviset av denna process kan spåras till 2011, då Chandra-röntgenobservatorie fångade ett mönster av röntgenränder i Tychos yttre kant. Vid den tiden sa astronomer att ränderna som sågs är fläckar där magnetfält är intrasslade vilket fångar elektroner i en spiralform  i fälten och ökar energin och då avger röntgenstrålning. Så medan astronomer länge har vetat att supernovarester snabbt varvar upp laddade partiklar till extremt höga energier, var detaljerna om hur de exakt accelereras  upp dåligt förstått.

Nu har forskare studerat några mycket exciterade elektroner nära tiden då de accelereras till ljusliknande hastigheter i Tycho-supernovan. En händelse som släppte ut lika mycket energi som solen skulle släppa ut under 10 miljarder år. Forskare säger att de senaste rönen tar dem ett steg närmare till att lära sig hur supernovarester som Tycho blir gigantiska kosmiska partikelacceleratorer.

Processen "involverar en känslig rörelse som skiftar mellan ordning och kaos", säger Patrick Slane, senior astrofysiker vid Harvard–Smithsonian Center for Astrophysics och medförfattare till den senaste studien.

För att följa deras arbete och forskningsresultat mer i detalj se denna länk från https://www.space.com 

Forskningen beskrevs i en artikel publicerad nyligen i The Astrophysical Journal.

Bild vikipedia på Supernovarest av SN 1572 (Tychos supernova eller Tycho Brahes nova), fotograferad i röntgenljus med Chandra-teleskopet.

Astronomer undersökte vattnets ursprung på Jorden

 

Med hjälp av Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA-teleskopet i Chile) har astronomer upptäckt vatten i gasform i den planetbildande skivan kring stjärnan V883 Orionis (som finns i riktning mot stjärnbilden Orion,1300 ljusår bort). Då vattnet här har ett kemiskt avtryck som visar att vattnet finns i ett stjärnbildande gasmoln en så kallad ackretionsskiva stödjer det teorin att vattnet på jorden är äldre än vår sol.

Vi kan därför anta ursprunget till vattnet i vårt solsystem till en tidpunkt före solens bildande” säger John J. Tobin, astronom vid National radio Astronomy Observatory i USA och huvudförfattare till den studie som har publicerats i dagarna i Nature.

När ett gas- och stoftmoln kollapsar bildas en stjärna i dess centrum och en skiva med kvarvarande material (mestadels i form av gas och damm)  finns sedan kvar runt stjärnan och kallas ackretionsskiva). Under loppet av några miljoner år kommer materialet i skivan bilda kometer, asteroider och även planeter. Tobin och hans forskarlag använde ALMA-teleskopet där Europeiska sydobservatoriet (ESO) är en partner vid upptäckten av vattnet och dess väg från stjärnbildande moln till planeter.

Vatten består vanligen av en syreatom och två väteatomer. Tobins forskarlag studerade här en tyngre variant av vatten där en av väteatomerna har ersatts med deuterium – en tung isotop av väte. Eftersom vanligt och tungt vatten bildas under olika förutsättningar kan deras relativa halt användas till att spåra när och var vatten har bildats. Exempelvis har vissa kometer i solsystemet en relativ halt som är lik vattnet på jorden något som då indikerar att kometerna kan ha fört vatten till jorden.

Vattnets resa från gasmoln till unga stjärnor har observerats tidigare men sammanhanget mellan unga stjärnor och kometer saknats. “V883 Orionis visar den saknade länken i detta fall” säger Tobin. “Sammansättningen av vattnet i skívan är mycket lik den hos kometer i vårt eget solsystem. Detta bekräftar teorin att vattnet i planetsystem bildades i den interstellära rymden för miljarder år sedan innan stjärnor bildats

Det mesta vatten i en planetbildande skiva består av is vilket försvårar studiet av dess egenskaper” säger medförfattaren Margot Leemker, doktorand vid Leidenobservatoriet i Nederländerna. Gasformigt vatten kan detekteras tack vare den  strålning som sänds ut av de roterande och vibrerande molekylerna, men detektionen är betydligt svårare när molekylerna är fastlåsta i is och deras rörelse då är begränsad. Gasformigt vatten finns i centrum av skivan där det är varmare på grund av närheten till stjärnan.  Men detta område skyms av skivans eget stoft och är dessutom för litet för att kunna ses med dagens teleskop.

V883 Orionis (stjärnan) visade sig dock i studien vara ovanligt het och för närvarande 200 gånger ljusstarkare än solen. Detta stora energiflöde som beror på ett pågående utbrott hos stjärnan värmer skivan “till en temperatur där vatten inte längre är i isform utan gasform (ånga) vilket gjorde det möjligt för oss att detektera det” förklarar Tobin.

Den svenske astronomen Magnus Persson forskade vid Onsala rymdobservatorium vid Chalmers tekniska högskola och en av de som deltog i forskningsprojektet sa att "Det har tagit lång tid att få de här resultaten. Det var lite mer än sex år sedan vi kläckte idén till projektet, och ihärdighet har nu gett resultat. Jätteroligt och häftigt att äntligen kunna lägga ytterligare en pusselbit till förståelsen av vattnets väg från kalla gas- och stoftmoln till kometer och slutligen ytan på planeter."

Tack vare ALMA:s höga känslighet och möjlighet att upplösa små detaljer kunde de både detektera vattnet och mäta dess sammansättning spektralt. Men också kartlägga dess fördelning i skivan. Från observationerna drogs slutsatsen att skivan innehåller minst 1200 gånger mer vatten än i jordens alla oceaner tillsammans.

I framtiden hoppas astronomer kunna studera systemet närmare med ESO:s kommande Extremely Large Telescope (ELT) och dess första generations-instrument METIS som blir känsligt för infraröda våglängder. METIS kommer att kunna studera gasfasen i denna typ av skivor och stärka länken mellan vattnet i stjärnbildande moln och planetsystem. “Detta kommer att ge oss en mer komplett bild av is och gas i planetbildande skivor” säger Leemker i ett uttalande.

Forskningsresultaten presenterades i artikeln “Deuterium-enriched water ties planet-forming disks to comets and protostars” (doi: 10.1038/s41586-022-05676-z) i tidskriften Nature.

Bild rawpixel.com

En stjärna slukar en planet för att sedan kasta ut den igen.

 

Det händer att en sol slukar en planet i sitt närområde. Men det behöver inte sluta i undergång för planeten. Ett team av astrofysiker som har använt datorsimulering i forskningssyfte upptäckte att planeter inte bara kan överleva när deras sol slukar dem utan detta kan också driva på dess framtida utveckling. Se denna länk från uiversetoday.com varifrån idén till mitt inlägg kommer. 

Modeller av bildandet av planetsystem har visat att många planeter ofta hamnar i i ett läge där dess sol drar till sig den nybildade protoplaneten då den är under bildning i ackretionsskivan runt sin sol.  

Slumpmässiga interaktioner mellan nybildade planeter i den protoplanetära skivan (ackretionsskivan) som omger en ung stjärna kan skicka planeter på kaotiska banor. Banor som driver planeten ut från sin sol eller  in mot sin sol. Jorden drev en bit från sin sols ackretionsskiva en gång.

En annan risk till uppslukande sker nära slutet av en stjärnas liv när den sväller upp till en röd jätte (något som en gång sker med vår sol). Även detta påverkar systemets gravitationsdynamik och kan få planeter att hamna in i moderstjärnans atmosfär vid uppsvällandet om planeten ligger på riskabelt avstånd för händelsen. Men överraskande nog utplånas inte alltid planet när detta händer. Astronomer har hittat många udda system i vår galax som indikerar att planeter har överlevt dessa närkontakterna ovan med sin sol.

 Till exempel finns det vita dvärgsystem som kretsar mycket nära en jätteplanet, för nära, för att planeten ska ha bildats naturligt där den finns efter det att den närliggande stjärnan krympt samman till en vit dvärg.. Det finns även stjärnor med en överraskande mängd tunga metaller i sin atmosfär, ett tecken på att ett stenigt föremål har slukats av dem. Och det finns stjärnor som roterar alldeles för snabbt för aytt det ska vara normalt, deras rotationshastighet har troligast förstärkts av en infallande planet. Alla dessa system kan vara resultat av planeter som kommit in i sin sol.

Men kan en planet verkligen överleva i en stjärnas intensiva atmosfär? Ett team av astrofysiker bestämde sig för att ta itu med den frågan med hjälp av datorsimuleringar av en stjärnas inre och spåra utvecklingen och ödet för olika typer av planeter då de faller in i stjärnan. Simuleringarna innefattade planeter av olika massor och även bruna dvärgar. Resultatet stärker att vissa slag av planeter kan klara ett uppslukande.

Till exempel kan planeten i vissa fall bestå i tusentals år och virvla runt i stjärnans atmosfär. Detta kan dock resultera i att materia kastas ut från stjärnans atmosfär och tunnar ut solatmosfärens ytterkanter. Utbytet driver  upp temperaturen i stjärnatmosfären vilket gör att den ser mycket ljusare ut än den normalt skulle gjort. Men för klara uppslukandet måste planeten själv vara relativt stor åtminstone av Jupiters massa. Små planeter som jorden klarar inte ett uppslukande utan utplånas. Men om planeten är tillräckligt stor och beroende på den exakta utvecklingen kan planeten klara sin passage genom stjärnan och faktiskt påskynda stjärnans utveckling till att stjärnan slutar kollapsa snabbt och befria planeten från sin farliga omfamning.

Troligen är inte bara storleken av planeten viktigt för att den ska klara detta utan även att det är en gasplanet likt Jupiter är. Så den dagen vår sol sväller upp i sin sista tid har jorden ingen möjlighet att bestå.

Bild flickr.com Illustratörs koncept av exoplaneten WASP-12b. Obs inlägget ovan handlar inte om denna planet. WASP-12b är den hetast kända planeten i Vintergatan och har  den kortast kända åldern. Den dödsdömda planeten äts upp av sin moderstjärna, enligt observationer gjorda av ett instrument på NASA:s Hubbleteleskops Cosmic Origins Spectrograph (COS). Planeten kanske bara har ytterligare 10 miljoner år kvar innan den är helt slukad. WASP-12b finns så nära sin solliknande stjärna att den har en temperatur av ca 1500 C  och sträcks ut av enorma tidvattenkrafter. Atmosfären har blåsts upp till nästan tre gånger Jupiters radie och vissa delar av den försvinner in i stjärnan redan nu. WASP-12b är 40 procent massivare än Jupiter. Upphovsman till bild: NASA / ESA / G. Bacon

Något dras in i vintergatans svarta hål. Men vad?

 

Sagittarius A i stjärnbilden Skytten är en ljusstark och extremt kompakt radiokälla i Vintergatans i centrum av Vintergatan  ca 26 000 ljusår från jorden och är ett svart hål.

I två decennier har forskare observerat ett långsträckt objekt som fått beteckningen X7 och som befinner sig nära det svarta hålet och försökt förstå vad detta objekt som är på väg in i det svarta hålet är. Nu, efter att ha undersökt utvecklingen av X7 med hjälp av 20 års data som samlats in av Galactic CenterOrbit Inintiative och och Keck Observatory på Hawaii föreslår astronomer från UCLA (university of Carlifornia) att det troligen är ett moln av damm och gas som kastats ut efter en kollision mellan två stjärnor.

Med tiden kan då X7 fått en den långsträckta formen genom sin dess närhet till det svarta hålet som gör att molnet dras närmare in mot det svarta hålet genom dess gravitations och tidvatteneffekt på molnet. Man förväntar sig att X7 inom de närmaste decennierna kommer att sönderfalla och gasen och dammet dras in helt i det svarta hålet och försvinna där.

Detta förväntas ske  innan det slutfört ens en bana runt hålet säger medförfattaren till studien om fenomenet Mark Morris, UCLA-professor i fysik och astronomi. Huvudförfattare till studien var Anna Ciurlo, biträdande forskare vid University of California, Los Angeles (UCLA) och studien publicerades den 21 februari i The Astrophysical Journal.

Bild vikipedia Sagittarius A* (mitten) med två inringade ljusreflektioner från en nylig explosion.

Efter 80660 år kommer kometen C/2023 A3 på nytt besök under 2024

 

C/2023 A3 är en komet utgående från Oorts-moln som upptäcktes av ATLAS observatoriet i  Sydafrika den 22 februari 2023 och i bilder från Purple Mountain Observatory i Kina den 9 januari 2023. Kometen kommer att passera perihelium (som närmst till solen) på ett avstånd av 58 miljoner km, till 36 miljoner km från solen den 28 september 2024.

C/2023 A3 närmar sig solen för första gången nu på 80660 år och kan då bli  lika ljusstark som en stjärna under hösten 2024. För närvarande finns C/2023 A3 mellan Saturnus och Jupiter. Dess hastighet mot det inre av solsystemet är 290664 km/h och kommer  enligt beräkning närma sig jorden den 13 oktober 2024.

Astronomer uppskattar att kometen kretsar kring solen  en gång vart 80 660: e år. Denna gång kommer kometen att vara som närmst solen den 28 september 2024, enligt EarthSky.com.

Allt detta beror dock på om den inte splittras utan når solen i ett stycke.

Kometer är löst sammanhållna bollar av is, sten och damm och bryts ofta upp när de närmar sig solen och värms upp. Men om kometen hänger ihop kan den bli synlig i amatörteleskop i juni 2024, enligt EarthSky. Vid perihelium (punkten då den är som närmst solen) kommer kometen att vara synlig lågt vid den östra horisonten på vissa platser från jorden.

Amatörteleskop kommer sannolikt att få sin bästa möjlighet därefter att se den i slutet av oktober då kometen rör sig genom stjärnbilden Serpens Caput   den västra delen av stjärnbilden Serpens (Ormen) och på väg in i konstellationen Ophiuchus (Ormbäraren) på kvällshimlen.

Sett från jorden kan kometen ses lika ljusstark som de ljusaste stjärnorna på himlen under sin kommande förbiflygning. C/2023 A3 blir ljusare än den gröna kometen C/2022 E3 var då den passerade jorden i januari i år. Den kometen hade en ljusstyrka på cirka 4,6 och var synlig för blotta ögat. Den nya kometen kan ha en ljusstyrka på magnitud 0,7, potentiellt med en topp på magnitud -5, liknande Venus ljusstyrka när den blir som ljusast. (Lägre siffror betyder större ljusstyrka i stjärnskalan något att lägga på minnet.)

Mycket är ännu okänt om C/2023 A3 inklusive dess storlek. I en meddelandekedja för astronomer har postdoktor Qicheng Zhang vid University of Pennsylvania sammanfattat den kommande händelsen och kallar C/2023 A3 för den mest lovande kometen på flera år att ses med blotta ögat. Men tillade att att dessa förhoppningar kan grusas. "C/2023 A3: s överlevnad, även om den ser  lovande ut är inte garanterad vid denna tidpunkt", skrev Zhang.

Jag anser dock att den bör klara resan runt solen i sitt nuvarande skick med små förändringar. Den har dock varit i närområdet tidigare och den finns ännu. Men ingen vet hur stor den var vid förra passagen.

Bild vikipedia av kometen C/2023 A3 (Tsuchinshan–ATLAS) från 2023-02-24 taget av ett fjärrteleskop av en amatörastronom.

Vad grumlar och äventyrar prestandan hos små, tunna metallmembran som filtrerar solljus därute?

 

Forskare vid National Institute of Standards and Technology (NIST) och Laboratory for Atmospheric and Space Physics (LASP) har undersökt vad som grumlar och därmed äventyrar prestandan hos vissa små, tunna metallmembran som filtrerar solljus när det kommer in i detektorer som övervakar solens ultravioletta (UV) strålar på en satellit.

Dessa detektorer bör fungera klanderfritt då deras uppgift bland annat är att varna oss för förestående solstormar - utbrott av strålning från solens yta - som kan nå jorden och riskerar att  störa datakommunikation och GPS-avläsningar.

Förra året motbevisade teamet den hittills rådande teorin: att denna grumling berodde på en ansamling av kol på ytan av filtren från organiska källor (damm i rymden) som träffade satelliten.

NIST-forskare har nu gjort experiment och modellering i datorer för att förklara varför aluminiumfilter på vissa mot solen vända satelliter har fått grumlade detektorer över tid. Kanske man även skulle försöka förstå varför inte alla satelliters med aluminiumfilter fått det. Kan det vara skillnad på aluminium och aluminium vid tillverkningen ex. Alternativt att de satelliter som klarat sig inte haft oturen att att  träffas av dammoln?

I den nya NIST-modellen  som kan förklara fenomenet frigörs vattenånga från termiska filter nära instrumenten. Något om det sker kan vara förklaringen. Se denna medföljande fil där en film ingår som visar denna teori.

Arbetet med att lösa gåtan har förbättrats jämfört med tidigare där man inte  tog hänsyn till effekten av UV-strålning och därför förutspådde mycket mindre oxidtillväxt. För att lösa problemet föreslår nu NIST-teamet att framtida metall i aluminiummembran  består av ett lager kol för att stoppa rörelsen av aluminiumjoner och även utrustas med rör som blockerar inkommande vattenånga. Med detta har man stoppat båda troligheterna till grumling.

I en serie av tre nya artiklar, har  teamen från NIST och LASP beskrivit ett starkt argument för vad de tror är den verkliga boven: oxidation orsakad av vatten, som tillsammans med UV-ljus från solen producerar ett tjockt lager aluminiumoxid - mycket tjockare än man tidigare trott möjligt och som blockerar inkommande solstrålar.

Vi får hoppas de kan få ordning på filtren snart för att kunna hålla noggrann koll på vad som sänds ut från solen.

Bild vikipedia på solen med sina fläckar. Bilden är från 7 juni 1992.

Hubbleteleskopets film då Dart träffade månen Dimorphos visar på överraskande händelseförlopp

 

Dimorphos är en asteroidmåne som kretsar runt asteroiden 65803 Didymos i asteroidbältet mellan Mars och Jupiter. DART var en rymdsond som den 26 september 2022 enligt plan kraschade in i asteroidmånen Dimorphos . Detta gjordes för att bedöma den framtida potentialen att avleda en asteroids bana på eventuell kollisionskurs med Jorden. Uppdraget blev lyckat, månen ändrade sin bana.

NASA: s rymdteleskop Hubble tog en serie bilder av händelsen.

DART-experimentet gav också nya insikter om planetkollisioner som kan ha varit vanliga i det tidiga solsystemet.

En film togs av Hubble (se länk)  av efterdyningarna av DART: s kollision vilken visar överraskande och anmärkningsvärda skeenden timme för timme när damm och bitar av skräp kastades ut i rymden efter kraschen. DART kraschade ner på asteroiden i en hastighet av över 2000km/h och över 1 000 ton damm och sten åkte  iväg ut i rymden från asteroidmånen.

Hubble-filmen erbjuder ovärderliga nya ledtrådar till hur skräpet spreds i ett komplext mönster dagarna efter händelsen. Mängden damm mm var mycket större än vad som kunde registreras av LICIACube cubesat, som flög förbi den binära asteroiden minuter efter DART: s nedslag."

DART-nedslaget gjordes i ett binärt asteroidsystem (asteroid, asteroidmåne). Vi har aldrig sett ett objekt kollidera med en asteroid i ett binärt asteroidsystem tidigare i realtid. Jag tycker det är fantastiskt. Det händer mycket grejer här. Det kommer att ta lite tid att räkna ut hur och vad som sker, sa  Jian-Yang Li vid Planetary Science Institute i Tucson, Arizona. Studien av efterdyningarna leddes av Li tillsammans med 63 andra DART-teammedlemmar och studien publicerades den 1 mars i tidskriften Nature.

Filmen se länk ovan visar tre överlappande stadier av nedslagets efterdyningar: bildandet av en kon sker, en spiralvirvel av skräp som fångas upp längs asteroidens bana  ses och svansen av skräp som svepte bakom asteroidmånen genom solljusets tryck ses.

Hubble-filmen börjar 1,3 timme före kraschen. Både Didymos och Dimorphos finns inom den centrala ljuspunkt som ses. Ett ljus som  inte Hubbleteleskopet kan särskilja till de två asteroiderna som två ljus. De tunna, raka spikarna som skjuter ut från mitten (och ses i senare bilder) är sken från Hubbles optik. Den första ögonblicksbilden kom 2 timmar efter händelsen till jorden (ljuset tar tid att komma tillbaks till jorden på grund av avståndet) . Här ses skräp ut från asteroiden med en hastighet av ca 6 km/h (tillräckligt snabbt för att undkomma asteroidens gravitationskraft, så det inte faller tillbaka ner på asteroiden). Utkasten ses som en  ihålig kon med långa trådar.

Cirka 17 timmar efter kollisionen förändrades skräpmönstret. Den dynamiska interaktionen inom det binära systemet började förvränga konformen på skräpet. De mest framträdande strukturerna blev då roterande former liknande hjul med ekrar. Det här är verkligen unikt för just den här händelsen", säger Li. "När jag först såg dessa bilder kunde jag inte tro på dessa mönster. Jag tänkte att bilden kanske var utsmetad eller något."

Hubble fångar sedan skräpet som därefter sveps tillbaka in i en kometliknande svansform av solljusets tryck på de små dammpartiklarna. Svansen sträcker sig ut i ett skräptåg där de lättaste partiklarna färdas snabbast och längst bort från asteroiden. Mysteriet förvärras senare när Hubble registrerar att svansen är uppdelad till två under några dagar.

En mängd andra teleskop på jorden och i rymden där  bland annat NASA: s James Webb Space Telescope och rymdsonden Lucy  observerade  DARTs påverkan då den kraschat på asteroidmånen.  Resultatet efter kraschen blev positivt. Månen ändrade sin bana något och har nu en något förändrad bana runt går nu vidare runt Didymos.

Bild vikipedia på Dimorphos