Den omformsrikaste katalogen hittills över supernovor är klar.

 

Den omformsrikaste katalogen över relativt närliggande supernovor innehållande tre års data från University of Hawaiʻi Institute for Astronomys (IfA) Pan-STARRS-teleskop som finns på Haleakalā på Maui är nu tillgänglig via Young Supernova Experiment (YSE) för allmänheten. 

Projektet som startade 2019  undersökt mer än 1 500 kvadratgrader av skyn var tredje dag och upptäckte tusentals tidigare okända kosmiska explosioner och andra astrofysiska transienter, dussintals av dem bara dagar eller timmar efter att de exploderat från vår synvinkel sett (vi ser händelser som sker eller skett ljusår bort).

De nyligen publicerade uppgifterna innehåller information om nästan 2 000 supernovor och andra lysande variabla objekt i flera skilda färger. Det är också den första katalog som i stor utsträckning använder flerfärgsavbildning för att klassificera supernovor och uppskatta avståndet från oss.

Mer om vilka instrument som användes och arbetsgången kan den intresserade läsa  om i ovan länk.

Denna banbrytande insats till en förteckning är ett samarbete mellan UH, UCSC, DARK, NCSA och University of Illinois - Urbana-Champaign (UIUC) och University of Hawaiʻi. I samarbetet användes Hawaiʻis Pan-STARRS1-teleskop och datapipeline för att samla in och bearbeta bilderna, DARK: s analys av data av sitt datorklusterinsamlande, UCSCs organisation var en part av undersökningen och datahosting genom NCSA och UIUC: s analys.

Bild på resterna efter Keplers supernova, SN 1604.

Kvantgenombrott banar väg för världens första experimentella maskhål

 

Maskhål eller Einstein-Rosen-broar är en möjlig lösning till relativitetsteorins fältekvationer. Einstein och Rosen fann ekvationen genom att skriva om Schwarzschild-metriken för ett svart hål i en form där det saknas singularitet i centrum. Denna lösning beskriver en tunnel mellan två plana platser i rumtiden. Dessa två platser kan ligga  långt från varandra och maskhålet kan  erbjuda en genväg mellan de båda platserna. Senare forskning har dock visat att maskhålet blir instabilt om det består av vanlig materia och energi. För att göra det stabilt krävs negativ energi som då får maskhålet att hålla sig öppet. Maskhål skulle kunna skapas kvantmekaniskt genom att dra upp dem ur de gravitationella vakuumfluktuationer något  kvantskummet utgör. Lagarna för kvantgravitation är däremot inte tillräckligt utforskade för att man ska kunna avgöra om det är möjligt. 

En av de första praktiska tillämpningarna av kvantberäkningstekniken är nu inom räckhåll tack vare ett unikt tillvägagångssätt. Uppfinningen är gjord av en fysiker vid University of Bristol och har fått namnet "counterportation" den möjliggör den första praktiska ritningen någonsin för att i laboratoriemiljö skapa ett maskhål som bevisligen överbryggar avstånd mellan två platser.

Genom att använda ett nytt datorschema, beskrivet i tidskriften Quantum Science and Technology som utnyttjar fysikens grundläggande lagar, kan ett litet objekt återkonstrueras efter en färd genom ett maskhål utan att något av det vid återkonstruktionen blir felkonstruerat. Möjligheten ger bland annat den fysiska verkligheten en ny grund av  beskrivningen av verkligheten.

Studiens författare Hatim Salih, forskare vid universitetets Quantum Engineering Technology (QET) Labs, och medgrundare av nystartade DotQuantum, sa i ett uttalande att det är en milstolpe som vi har arbetat mot  i flera år. Det ger en teoretisk såväl som praktisk ram för att utforska nya ej lösta pussel om universum, såsom rumtidens sanna natur.

Behovet av detekterbara informationsbärare som färdas genom maskhål vid kommunikation  har varit ett djupt rotat antagande bland forskare, till exempel i form av en ström av fotoner som passerar en optisk fiber eller genom luften, så att människor kan läsa denna text eller de otaliga neurala signalerna som studsar runt i hjärnan.

Detta gäller även vid kvantteleportering som ses i Star Trek där man teleporterar kroppar  till en ny plats där de återbyggs igen  med fullständig information från originalets fysiska och psykiska konstruktion.  Om som nu man anser det kan gå teoretiskt i en laboratoriemiljö med ett litet objekt (Star Trek är en science fictionserie visad i teve och på film) , så att det kan rekonstrueras någon annanstans oskiljbart från  originalet är vi på väg mot teleportering av det slag som i Star Trek. Det måste fungera för att vi ska ha användning för det.  

I synnerhet är den senaste simuleringen av ett maskhål på Googles Sycamore-processor i huvudsak ett teleporteringsexperiment. 

Hatim säger i ett uttalande om motportation ska kunna förverkligas måste en helt ny typ av kvantdator byggas: en utbytesfri, där kommunicerande parter inte utbyter några partiklar. I annat fall blir det en envägsteleportering. Skickas du i väg något till en plats i universum får du stanna där. Fast man kan ju tänka sig att en teleportör Om man kan kalla apparaten det som möjliggör återteleportering  genom sändas med skulle lösa problemet  om resenären kan sköta en sådan apparat eller den fungerar automatiskt. Men det gäller även att återsända  till samma plats och tid.  Som vanligt är kursiv text här mina funderingar. Men forskare önskar möjligheten att inte sända med instrument. Hur nu det ska gå till man får väl försöka som i StarTrek hur det nu ska gå till.

Hatim har även sagt att till skillnad från storskaliga kvantdatorer som lovar anmärkningsvärda hastigheter och som ingen ännu vet hur man bygger är löftet om utbytesfria kvantdatorer i minsta möjliga skala att tillverka till synes omöjliga uppgifter – som en återteleportering skulle behövas till. Planer pågår nu, i samarbete med ledande brittiska kvantexperter i Bristol, Oxford och York, för att fysiskt bygga detta minimaskhål i labbet. En dag kanske det går, till dess om nu teleportering blir möjlig med människor kan säkert en större kvantdator eller den slags apparat som behövs vara omöjlig att komma runt att sändas med anser jag. Men en teleportering just nu bör ske på mycket korta avstånd så vi lätt kan se om det fungerar. Kanske av några millimeter långa avstånd i laboratoriet.

" Detta arbete kommer att vara i ett av de mångmiljardsatsningar som görs för att undersöka nya fysiska fenomen, likt Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) och European Organisation for Nuclear Research (CERN) arbetar med, men till en bråkdel av resurserna för dessa. Vår förhoppning är att i slutändan ge fjärråtkomst till lokala maskhål för fysiker, fysikhobbyister och entusiaster för att utforska grundläggande frågor om universum, inklusive förekomsten av högre dimensioner.

Tim Spiller, professor i kvantinformationsteknik vid University of York och chef för Quantum Communications Hub i Storbritanniens nationella kvantteknologiprogram sa i ett uttalande: "Kvantteori fortsätter att inspirera och förvåna oss. Hatims senaste arbete med motportation ger ytterligare ett exempel på detta, med den extra bonusen till en väg mot experimentell demonstration.

John Rarity, professor i optiska kommunikationssystem vid University of Bristol, "Vi upplever en värld som är byggd av kvantobjekt. Det föreslagna experimentet kan avslöja denna underliggande kvantnatur som visar att helt separata kvantpartiklar kan korreleras utan att någonsin interagera. Denna korrelation på avstånd kan sedan användas för att transportera kvantinformation (qbits) från en plats till en annan utan att en partikel behöver korsa utrymmet, vilket skapar vad som kan kallas ett genomträngbart maskhål.

Ovan forskning finansierades av Engineering and Physical Science Research Council(EPSRC).

Bild vikipedia Tvådimensionell visualisering av rumtidsstörning från en massiv kropp. Materiens närvaro förändrar rumtidens geometri.

Forskare försöker förbättra detekteringen av radiokällor i kosmos

 

Detektion av kompakta och svaga radiokällor med låg frekvens med hjälp av en  total observation av kosmos kommer att vara ett hett ämne i forskningen om kvadratkilometerradiomatrisen (SKA)  (forskning om dataorienterade algoritmer är betydande just nu). Square Kilometre Array (SKA) är ett planerat radioteleskop som väntas bli mycket känsligare än dagens LOFAR och VLA. SKA ska användas till studier av det tidiga universum inom fundamental fysik och kosmologi och för att leta efter signaler från utomjordiska civilisationer

Dr SHAN Hao från Xinjiang Astronomical Observatory vid Chinese Academy of Sciences och hans medarbetare genomförde en preliminär studie om HDR-radiokällans detekteringsalgoritm med högt dynamiskt omfång (HDR) baserat på den fullständiga alternativa datautgåvan 1av TIFR GMRT Sky Survey (TGSS). 

HDR (high dynamic range ) är en teknik som skapar bilder med utökat eller högt dynamiskt omfång (HDR) genom att  kombinera flera exponeringar av samma motiv vid olika exponeringsnivåer

Forskarna föreslog en vinkelupplösnings- och diskrimineringsalgoritm baserad på HDR- komprimeringston- kartläggning och förstärkningskontroll, som var inbäddad i wavelet-ramverket i flera skalor.

"Vår föreslagna algoritm har vissa fördelar. Det undviker oväntade förändringar och förlust av integrerad flödestäthetsinformation som sker i de traditionella metoderna, liksom överdriven och falsk högdynamisk information, säger Dr. SHAN i studien.

Forskarna använde tonmappning som kontroll för att simulera mänskligt visuellt system och anpassade resultaten till att visa enheter genom att minska HDR. detekteringsgrad och falsk detekteringsgrad, samt en uppsättning andra kriterier. 

För närvarande genomför forskarna genomförbarhetsstudie om neurala nätverk och superupplöst bild återställning av radioscener. För att uppnå tillfredsställande resultat för data med högre upplösning kommer algoritmen att förbättras och tillämpas på data från Murchison Wide-field Array (MWA). 

Resultaten publicerades i Astronomy and Computing.

Bild vikipedia   på Bild av radiogalaxen Centaurus A.

Radiogalaxer är stora galaxer, som tillhör de största objekten i universum. En eller två jetstrålar skjuter ut tusentals ljusår från radiogalaxens centrum, och matar in strömmar av gas i jättelika moln på vardera sida av galaxen. Inne i en radiogalax gör en central ring av stoft och damm det omöjligt att se in i kärnan, och att upptäcka svagare jetstrålar.

Kanske Venus en gång hade hav.

 

Vatten finns överallt i solsystemet oftast i form av is eller gas men ibland även i flytande form som på Jorden. På alla planeter och på många av månarna i vårt solsystem och i  den yttre ringen av asteroidbältet mellan Mars och Jupiter  till det isiga Kuiperbältet bortanför Neptunus ut till  Oorts kometmoln finns vatten. Säkert finns det även i andra solsystem.

Venus är den andra planeten från solen räknat och den är i storlek lik Jorden. Skillnaden är dess giftiga svavelmoln, kraftiga koldioxidatmosfär  och en växthuseffekt som skapat en temperatur av ca 450 C på ytan. Det är en varm, torr, stenplanet med endast spår av vattenånga i den tjocka CO2 atmosfär där svavelmolnen sveper fram.

Venus kan alltid ha varit en obeboelig het planet som förlorade sitt eventuella syre i absorption under kristalliseringen av sitt magmahav och därför aldrig haft flytande vatten på ytan. Utan något sätt att binda kol, ständigt ökande atmosfärisk CO2 sveptes planeten in i ett tjockt tungt täcke som ledde till nuvarande atmosfärstryck vid ytan som är 92 gånger högre än det på jorden. Något som gjorde att Venus blev varmare än Merkurius trots att Venus finns dubbelt så långt bort från solen än Merkurius.

Likväl föreslås i en datasimulering att Venus i det tidiga solsystemets historia då solstrålningen var 30 % mindre än nu  kan ha haft en lägre yttemperatur och en mycket tunnare atmosfär vilket kan  resulterat att flytande vatten en tid fanns på ytan - kanske hav – och kanske för endast 700 miljoner år sedan däremot inträffade därefter en skenande växthuseffekt  som kokade bort havet.

Forskare vid University of Chicago som undersökte om denna scen var möjlig med en datasimulering av skilda möjligheter av Venus utveckling historiskt. De tog det unika tillvägagångssättet att först anta att det en gång fanns ett hav med rätt temperatur för flytande vatten.  Datormodellerna byggdes upp med en mängd olika havsnivåskillnader och man testade dessa havsteorier genom tre olika processer av avdunstning och syreavlägsnande. De körde modellen med tre olika tidsberoende utgångspunkter, totalt 94080 gånger med ett poängsystem som gjorde det möjligt att identifiera körningarna med resultat som till slutresultat blev Venus som vi upplever den.

Enligt studiens resultat var det bara några hundra av 94080 körningar som resulterade i den faktiska Venus-atmosfären av idag. De hypotetiska havsepokerna på Venus behövde sluta före 3 miljarder år sedan med ett maximalt havsdjup på 300 meter över hela ytan (total hydrosfär). Resultaten tyder på att Venus har varit obeboelig i mer än 70 % av sin historia, fyra gånger längre än tidigare uppskattningar. 

Men detta resultat visar bara en möjlighet av hav i det förgångna inte att Venus säkert haft hav. Troligast enligt mig har Venus aldrig varit täckt av hav utan alltid varit som det är i dag.

Forskare är ganska säkra på att flytande vatten på en stenig planet behövs för att liv ska existera eller ha möjlighet att utvecklas. Livet på jorden tros ha börjat för cirka 3,5 till 4 miljarder år sedan, enligt fossilfynd och kanske ännu längre tillbaka till cirka 4,5 miljarder år tillbaks om man tar hänsyn till den molekylutveckling som gav upphov till de livsformer som nu är fossil (med andra ord började då utvecklingen till liv på Jorden redan vid dess första ti§d. Detta då Jorden anses skapad för ca 4,5 miljarder år sedan) . Om Venus hade flytande vatten på sin yta för 3 miljarder år sedan kunde här också ha funnits liv.

Resultatet av studien har publicerats i Proceedings of the National Academy of Sciences.

Bild vikipedia på en mosaik av radarbilder som visar Venus utan sin täta atmosfär. Sammanställt av NASA/JPL.

Asteroiden 2023 DW besöker oss 2046. Risken är liten men den finns för en kollision med Jorden.

 

2023 DW är en jordnära asteroid. Den är cirka 50 meter i diameter ungefär av storleken som den asteroiden som orsakade Tunguska-händelsen i Sibirien 1908.  

2023 DW upptäcktes av Georges Attard och Alain Maury, från MAP (Maury/Attard/Parrott) med hjälp av ett asteroidsökningsprogram i San Pedro de Atacama den 26 februari 2023 då den befann sig 0,07 AU (10 miljoner km) från jorden. 

Asteroiden 2023 DW kan kollidera med jorden i februari 2046 även om oddsen för ett nedslag är lågt. Risken är en på 600 att detta sker. Den dagen har vi troligen möjligheten att ge den en puff i så fall så den ändrar riktning. Så om inte krig har utplånat vår civilisation då klarar vi säkert oss från en sammanstötning.

En direkt påverkan från en sådan sten skulle dock inte vara lika katastrofal som den ungefär 7,5 mil breda (12 kilometer) dinosauriedödande asteroiden som kraschade med jorden för 66 miljoner år sedan. Men 2023 DW kan fortfarande orsaka allvarliga skador om den skulle krascha nära eller i en större stad eller ett tätbefolkat område. En meteorit som är mindre än hälften så stor som 2023 DW exploderade över Chelyabinsk i Ryssland, 2013, vilket resulterade i  en chockvåg som skadade tusentals byggnader och ungefär 1500 människor.

Även om ett nedslag av DW 2023 är extremt osannolikt utvecklar forskare  metoder för att skydda jorden från potentiellt farliga asteroider som den här. Förra veckan publicerade NASA-forskare fyra studier som bekräftade att byråns Double Asteroid Redirection Test (DART) -uppdrag framgångsrikt hade förändrat banan för en liten asteroidmåne efter att ha smällt en rymdfarkost direkt in i den. 

Uppföljningsuppdrag är för närvarande på gång för att ytterligare finslipa effektiviteten i denna försvarsteknik.

Inlägget ovan har som utgångspunkt en artikel som publicerats av Brandon Spector redaktör för rymd/fysik i Live Science utefter ett tvitter inlägg nyligen från NASA.

Bild vikimedia på ett galaxkluster.

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