Komplexa organiska molekyler upptäcktes i en avlägsen galax.

 

Astronomer har upptäckt de äldsta kända exemplen på komplexa organiska molekyler i universum, rapporteras i en ny studie.

Kemikalier av ungefär samma slag som de som finns i rök och sot på jorden finns i en galax som bildades när universum var cirka 10% av sin nuvarande ålder.

Dessa kolbaserade molekyler tekniskt betecknade som polycykliska aromatiska kolväten finns på jorden i olje- och kolavlagringar och även  i smog.

Molekylerna vi fann är inte enkla molekyler som vatten eller koldioxid, beskriver studiens huvudförfattare Justin Spilker, astronom vid Texas A &M University i College Station, till Space.com. Det är stora molekyler med dussintals till hundratals atomer.

 Komplexa organiska molekyler är inte ovanliga i rymden ofta finns de i små dammkorn. Astronomer är intresserade av dem då de kan hjälpa till att avslöja viktiga detaljer om aktivitet inom galaxer - till exempel påverkar de hastigheten av hur snabbt interstellär gas svalnar. Att upptäcka dessa molekyler i mycket avlägsna galaxer som bildades när universum var relativt ungt har varit utmanande då teleskop varit begränsade i sin känslighet och antalet våglängder de kunnat se.

Men nu med hjälp av NASA: s utomordentligt kraftfulla  James Webb Space Telescope (JWST), har Spilker och hans kollegor upptäckt dessa molekyler i en galax kallad SPT0418-47 som finns mer än 12 miljarder ljusår från jorden.

Det är anmärkningsvärt att universum kan innehålla så stora, komplexa molekyler så snabbt efter Big Bang, skriver Spilker.

Med tanke på det extrema avståndet och då ljuset kan ses från SPT0418-47  vilket är 1,5 miljarder år efter Big Bang är det ett genombrott.

Upptäckten gjordes med hjälp av en varp i rumtidens väv, känt som  gravitationslins .

De nya resultaten visar att det inte är särskilt svårt för galaxer att producera riktigt komplexa molekyler genom all denna  kemi som pågår i rymden och då redan så kort efter BigBang.

Forskare hade tidigare trott att dessa komplexa organiska molekyler var kopplade till stjärnbildning. Men de nya uppgifterna avslöjade att detta kanske inte alltid är så - Spilker och hans kollegor hittade många regioner med dessa molekyler där ingen stjärnbildning pågick och andra platser med stjärnbildning men där ingen av dessa molekyler fanns.

Det innebär att ännu förstår man inte vad ovan beror på? Kan det vara så att stjärnbildning och dessa molekyler inte har ett samband och vice versa? Men varför finns de då på vissa platser och inte på andra och redan i universums barndom? Svaret får vi vänta på.

Bild  https://www.space.com/ Astronomer upptäckte med hjälp av James Webb Space Telescope bevis på komplexa organiska molekyler som liknar rök eller smog i den avlägsna galaxen som visas här. Galaxen, mer än 12 miljarder ljusår bort, råkar stämma nästan perfekt med en andra galax bara 3 miljarder ljusår bort från vårt perspektiv från jorden. I denna Webb-bild med falsk färg visas förgrundsgalaxen i blått, medan bakgrundsgalaxen är röd. De organiska molekylerna är markerade med orange. (Bildkredit: J. Spilker / S. Doyle, NASA, ESA, CSA)

Om det finns liv därute är detta troligast artificiell intelligens som inte önskar bli upptäckt.

 

Om liv av avancerat slag finns i Vintergatan - Varför upptäcker vi det inte eller om detta upptäckt oss varför kontaktar de oss inte?

Under åren som har gått sedan Fermi-paradoxen utarbetades har dussintals potentiella lösningar på "paradoxen" föreslagits (se länk ovan där skilda slag av anledningar ställts upp i vikipedia).

I synnerhet har några forskare hävdat att frånvaron av främmande signaler är resultatet av ett "stort filter" - en evolutionär flaskhals som är ogenomtränglig för det mesta av kontakt. Om det är sant är detta stora filter antingen i vårt förflutna eller i vår framtid. Om det ligger bakom oss kan det ha inträffat när livet spontant uppstod eller när encelliga organismer övergick till flercelliga och endast vi utvecklades till en intelligent form av liv kanske genom en otrolig mutation. Hur som helst innebär det att komplext liv är sällsynt och vi kan till och med vara ensamma i Vintergatan och kanske det inte ens finns liv av intelligent form i andra galaxer heller..

Om, å andra sidan, det stora filtret ligger framför oss innebär det att de flesta avancerade civilisationer så småningom träffar en vägg (en sista punkt i vidare förökning eller en i människan inbyggd förstörelse-gen som nu utvecklats fullt ut och automatiskt startar i fler och fler människor och ger aggression i form av bland annat krig som utplånar oss.)  och vi upphör att existera genom utdöende. Om så är fallet kan det  vara mänsklighetens öde och många tidigare civilisationers där ute.

Man kan även tänka sig att det finns kemiska och metaboliska gränser för storleken och processorkraften hos organiska hjärnor. Kanske människan är nära sin gräns. Men gränser av detta slag finns ej för elektroniska datorer (ännu mindre troligen för kvantdatorer). Så, enligt varje definition blir organiska, mänskliga hjärnor så småningom överglänsta av artificiell intelligens (AI) vilken vi som människor behövs till att uppfinna i ett första steg. Något vi gör just nu, Vi kan vara nära slutet på darwinistisk evolution medan utvecklingen av teknologiska intelligenta varelser bara börjat (vilket kan nämnas som AI evolution som då troligast övergår i att denna AI tar över och utvecklar sig själv.).

Få tvivlar på att artificiell intelligense gradvis kommer att överträffa eller förbättra mer och mer av våra  mänskligt organiska förmågor. De tidsskalor som är involverade i tekniska framsteg är ögonblick jämfört med de evolutionära tidsskalor som har producerat mänskligheten genom hundratusentals år. Utöver det är de tekniska tidsskalorna mindre än en miljondel i kosmisk tid av de som ligger framför oss. Så resultaten av framtida teknisk utveckling kan överträffa människlig lika mycket som vi intellektuellt överträffar en kammanets.

Kan elektroniska intelligenser även om deras förmågor verkar övermänskliga likväl sakna självmedvetenhet ett inre liv eller kan medvetande uppstå i något tillräckligt komplext nätverk i en framtid och då artificiell intelligense som är oberoende av människan. 

Om maskinerna däremot förblir vad filosofer kallar "zombies", skulle vi inte ge deras erfarenheter samma värde som våra och den posthumana framtiden skulle verka ganska dyster (en framtid där kanske maskiner som programmerats fortsätter efter samma program tills de kraschar efter det att människan dött ut). Om de å andra sidan är medvetna bör vi verkligen välkomna utsikterna till deras framtida hegemoni (då utvecklas de åt något håll själva  och reparerar sig själva vid behov).

Antag att det verkligen finns många andra planeter på vilka livet började och att några eller de flesta följde ett något liknande evolutionärt spår som jorden även om det är högst osannolikt att de viktigaste stadierna i den utvecklingen skulle synkroniseras med dem som skett på jorden. Om framväxten av intelligens och teknik på en exoplanet ligger betydligt efter vad som har hänt på jorden, kanske då  planeten är yngre skulle den planeten helt enkelt inte avslöja några bevis på en intelligent art. Å andra sidan, runt en stjärna äldre än solen, kunde livet ha  ett betydande försprång mot jorden på en miljard år eller mer.

Organiska varelser behöver en planets ytmiljö för att de kemiska reaktionerna som leder till livets ursprung ska ske men om posthumans blir övergången till helt elektroniska intelligenser behöver dessa inte flytande vatten eller en atmosfär. De kanske till och med föredrar noll gravitation, särskilt för att bygga massiva artefakter. Innebärande att en AI värld istället för att stanna på en planet reser ut i rymden och nyfiket ser sig omkring i evighet. Med sina icke-biologiska "hjärnor" behövs ingen föda bara energi. Dessa objekt kan kanske utveckla krafter som människor inte ens kan föreställa sig. Den mänskliga teknologiska civilisationens historia mäts endast i årtusenden (högst), och det kan bara ta ytterligare ett eller två århundraden innan människor överträffas eller överskrids av oorganisk intelligens, som sedan kan bestå och fortsätta att utvecklas i miljarder år och göra sig oberoende av människan kanske utan att vi märker det först.

Det vill säga, organisk intelligens på mänsklig nivå kan generellt sett bara existera en kort tid innan AI -maskinerna tar över. Om utomjordisk intelligens har utvecklats på liknande sätt skulle det vara högst osannolikt att vi skulle fånga de organiska varelserna under den korta tid då den finns (som vi nu är här). Det skulle vara mycket mer sannolikt att det är elektroniskt liv därute vi ska söka efter. AI  som inte är biolofiska - och kanske inte ens finns på planeter, utan på stationer i universum eller reser i universum. Det var en del diskussioner för några år sedan om Oumuamua  var en farkost med intelligent liv som svepte in och ut i vårt närområde.

Dessa elektroniska avkommor från civilisationer av kött och blod kan bestå i miljarder år och kanske vilja existera i en tyst  kontemplativ tillvaro. Varför skulle dessa AI vara intresserade av oss? Nyfikna för att lära mer men inte att få kontakt.

Fokus för sökandet efter utomjordisk intelligens (SETI) hittills har varit efter radio- eller optiska signaler, men vi bör också vara uppmärksamma efter icke-naturliga byggprojekt, till exempel en "Dyson-sfär", byggd för att skörda en stor del av stjärnkraftenergi och till och med möjligheten att främmande artefakter döljs inom vårt eget solsystem. 

Om SETI skulle lyckas tror vi att det skulle vara osannolikt att signalen den observerar skulle vara ett enkelt, avkodningsbart budskap. Det skulle mer sannolikt vara en biprodukt (eller kanske till och med en olycka eller funktionsfel) av någon superkomplex maskin långt bortom vår förståelse. Även om meddelanden överfördes kanske vi inte känner igen dem som sådana eftersom vi kanske inte kan förstå hur man avkodar dem. En erfaren radioingenjör som bara är bekant med amplitudmodulering kan ha svårt att avkoda modern trådlös kommunikation. Faktum är att komprimeringstekniker idag syftar till att göra signaler så nära brus som möjligt.

Artikeln som jag har som utgångspunkt i min diskussion kommer från https://www.scientificamerican.com/ där författarna Martin Rees är den 15: e Astronomer Royal och var mästare vid Trinity College från 2004 till 2012 och president för Royal Society mellan 2005 och 2010. Han är också författare till 10 populärvetenskapliga böcker inklusive On the Future.Upphovsman: Nick Higgins och Mario Livio arbetade i 24 år med rymdteleskopet Hubble och är medlem i American Association for the Advancement of Science. Han är också författare till sju populärvetenskapliga böcker, inklusive The Golden Ratio, Brilliant Blunders och Galileo and the Science Deniers.Upphovsman: Nick Higgins beskriver sina tankar i ämnet.

Bild pixabay.com

Korta jetstrålar sprids från Vintergatans svarta hål.

 

In mot mitten av Vintergatan i synligt ljus, 25000 ljusår från jorden finns ett område som är dolt för insyn av stora gasmoln och damm.  Likväl kan sonder se in här på andra våglängder än synligt ljus in mot det supermassiva svarta hål, kallat Sagittarius A* som finns där. Detta har ungefär 4 miljoner gånger större massa än solen.

I början av 1980-talet använde astronomen Farhad Yusef-Zadeh vid Northwestern University i Illinois ett radioteleskop och upptäckte då där gigantiska endimensionella strålningsfilament av radiovågor som dinglade vertikalt nära Sag A *. Fredagen  den 2 juni 2023 meddelades från  Northwestern university  att Yusef-Zadeh nu hade sett något nytt. Han hade analyserat hundratals filament längs det galaktiska planet (trådar synliga i radiovåglängbandet) av en storlek mellan 5 till 10 ljusår. Dessa trådar breder ut sig som ekrar på ett hjul från det svarta hålet.

Yusef-Zadeh kommenterade: Det var en överraskning att plötsligt hitta en ny population av strukturer som verkar peka i riktning mot det svarta hålet. Vi var tvungna att göra mycket analysarbete för att fastställa att vi inte misstaget oss.

Genom att studera dem kunde vi lära oss mer om det svarta hålets spinn- och ackretionsskivans runt hålets orientering. Det är tillfredsställande när man finner ordning mitt i ett kaotiskt fält som kärnan av vår galax.

Studien bygger på fyra decennier av Yusef-Zadehs forskning. Efter att först ha upptäckt de vertikala filamenten 1984 tillsammans med Mark Morris och Don Chance, avslöjade Yusef-Zadeh tillsammans med Ian Heywood och deras medarbetare senare två gigantiska radioemitterande bubblor nära Sagittarius A*.

 I en serie publikationer 2022, avslöjade Yusef-Zadeh (i samarbete med Heywood, Richard Are not och Mark Wardle) nästan 1000 vertikala filament i par och kluster ofta staplade lika åtskilda eller sida vid sida som strängar på en harpa. Yusef-Zadeh tillskriver hopen av nya upptäckter till förbättrad radioastronomiteknik, särskilt det sydafrikanska radioastronomiska observatoriets (SARAO) MeerKAT-teleskop.

Medan både de vertikala och horisontella populationerna består av endimensionella filament som kan ses i radiovågfältet och verkar vara knutna till aktiviteter i centrum av vintergatans svart hål slutar likheterna där.

De vertikala filamenten är vinkelräta mot det galaktiska planet. De horisontella filamenten är parallella med planet men pekar radiellt mot mitten av galaxen där det svarta hålet finns. De vertikala filamenten är magnetiska och relativistiska. De horisontella filamenten verkar avge termisk strålning. De vertikala filamenten omfattar partiklar som rör sig med hastigheter nära ljusets hastighet. De horisontella filamenten verkar accelerera termiskt material i ett molekylmoln.

Det finns flera hundra vertikala filament och bara några hundra horisontella filament.

Och de vertikala filamenten,  mäter upp till 150 ljusår, överträffar stort storleken på de horisontella filamenten, som , mäter en längd av 5 till 10 ljusår. De vertikala filamenten pryder rymden runt vintergatans centrum; De horisontella filamenten verkar sprida sig till endast en sida och pekar mot det svarta hålet.

Yusef-Zadeh beskriver vidare det som: En av de viktigaste implikationerna av radiellt utflöde som vi har upptäckt är orienteringen mot ackretionsskivan och det jetdrivna utflödet från Sagittarius A* längs det galaktiska planet.

Den nya upptäckten är fylld med okändheter och Yusef-Zadehs arbete med  att lösa dessa mysterier har just börjat. För närvarande kan han bara överväga en rimlig förklaring om mekanismer och ursprung. Han beskriver i studien: Vi tror att de måste ha sitt ursprung i någon form av utflöde från en aktivitet som hände för några miljoner år sedan. Det verkar vara resultatet av en interaktion mellan det utflödande materialet och föremål nära det.

Astrophysical Journal Letters publicerade studien den 2 juni 2023. Studien har titeln. The study is titled The population of the galactic center filaments: Position angle distribution reveal a degree-scale collimated outflow from Sgr A* along the galactic plane.

Jag tror det är elektromagnetiska störningar eller effekter är det som ses men vad som orsakar eller orsakat dem kan diskuteras. Kanske det har ett samband med fermi bubbles som visar på  händelser vid det svarta hålet för miljoner år sedan.

Bild https://earthsky.org/ som visar en ny vy mot centrum av  Vintergatan taget av  radioteleskopet MeerKAT i Sydafrika. Färgkodningen visar positionsvinklarna för de mystiska Vintergatan-filamenten, som kan ses breda ut sig som ekrar på ett hjul från vår galax centrala supermassiva svarta hål, Sagittarius A*. Bild via MeerKAT / Northwestern University.

Snabb stjärnbildning skedde kort efter BigBang

 

NASAs James Webb Space Telescope ger nya kunskaper i frågan av; Hur de första stjärnorna och galaxerna bildades.

 Ett av de största programmen under Webbs första år är JWST Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES) som kommer att ägna cirka 32 dagars teleskoptid åt att söka efter och karakterisera svaglysande, avlägsna galaxer.

 Redan nu har data kommit in till JADES om upptäckt av hundratals galaxer som fanns när universum var mindre än 600 miljoner år gammalt. Teamet har också identifierat galaxer som glittrar av en mängd unga, heta stjärnor.

 I projektet JADES vill man svara på många frågor, som: Hur samlades de tidigaste galaxerna? Hur snabbt bildades stjärnor efter BigBang? Varför slutade det bildas i en del galaxer? skriver Marcia Rieke vid University of Arizona i Tucson, medledare i JADES-programmet i en ny studie. 

Ryan Endsley vid University of Texas i Austin ledde  en undersökninge om galaxer som existerade 500 till 850 miljoner år efter bigbang. En tid känd som återjoniseringens epok. 

I hundratals miljoner år efter big bang var universum fyllt med en gasdimma som gjorde universum ogenomskinligt. Efter en miljard år efter bigbang hade dimman lättat och universum blev transparent (synligt) , en process som kallas återjoniseringen. Forskare har debatterat om aktiva, supermassiva svarta hål eller galaxer fulla av heta, unga stjärnor var den främsta orsaken till återjoniseringen.

Som en del av JADES-programmet studerade Endsley och hans kollegor dessa galaxer för att leta efter tecken på stjärnbildning och fann då stjärnor i överflöd. Nästan varenda galax som vi hittat visar dessa ovanligt starka emissionslinjesignaturer som indikerar intensiv stjärnbildning beskriver Endsley. 

En emissionslinje är en ljus linje i ett spektrum av ljus från någon ljuskälla. Linjerna uppkommer genom att varje ämne i ljuskällan avger ljus i en viss  specifik våglängd när elektronerna i ämnets atomer övergår från ett högre energitillstånd till ett lägre. I de tidigaste galaxerna skapades mängder av heta, massiva stjärnor, skriver Endsley.

Dessa ljusa, massiva stjärnor pumpade ut strömmar av ultraviolett ljus, som förvandlade omgivande gas från ogenomskinlighet till transparent genom att jonisera atomerna och ta bort elektroner från deras kärnor. Eftersom dessa tidiga galaxer hade en så stor population av heta, massiva stjärnor, kan de ha varit den främsta drivkraften för återjoniseringsprocessen. Den senare återföreningen av elektronerna och kärnorna producerar de distinkt starka emissionslinjerna.

Endsley och hans kollegor fann även bevis på att dessa unga galaxer genomgick perioder av snabb stjärnbildning varvat med lugna perioder då färre stjärnor bildades. Dessa stopp och snabbheter kan bero på när galaxer fångade klumpar av gasformigt råmaterial för att bilda stjärnor. Alternativt, eftersom massiva stjärnor snabbt exploderar (finns en kort tid) kan de ha injicerat energi i den omgivande miljön med jämna mellanrum då de dött ut vilket hindrar gas från att kondensera och bilda nya stjärnor.

Ett annat element i JADES-programmet innebär sökandet efter de tidigaste galaxerna som fanns när universum var mindre än 400 miljoner år gammalt. Genom att studera dessa galaxer kan astronomer undersöka hur stjärnbildning under de första åren efter big bang skilde sig från vad som ses i nuvarande tid.

Ljuset från avlägsna galaxer sträcks ut till längre våglängder och rödare färger genom universums expansion så kallad rödförskjutning. 

Genom att mäta en galax rödförskjutning kan astronomer räkna ut  hur långt bort ljuskällan är och därmed när den existerade i det tidiga universum. Före Webb observerades bara några dussin galaxer över en rödförskjutning på 8, innebärande när universum var yngre än 650 miljoner år gammalt. I JADES-projektet har nu upptäckts nästan tusen av dessa avlägsna galaxer.

Tidigare såg de tidigaste galaxerna vi kunde se bara ut som små ljusfläckar. Likväl representerar dessa ljusfläckar miljoner eller till och med miljarder stjärnor i universums första tid, skriver Hainline. Nu kan vi se (tack vare webbteleskopet) att en del av dessa har en synlig struktur. Vi kan se grupperingar av stjärnor komma till bara några hundra miljoner år efter tidens begynnelse.

Vi finner att stjärnbildning i det tidiga universum var mycket  vanligare än vi trodde, tillade Rieke.

Alternativt mer vanligt än vi uppfattar och anser världen borde vara eller varit. Enligt universums tillkommelse är det kanske istället helt naturligt och enkelt att  galaxer skedde så snabbt efter BigBang.

Studien lades fram vid det 242: e mötet i American Astronomical Society i Albuquerque, New Mexico.

Bild vikipedia på en emissionslinje är en ljus linje i ett spektrum av ljus från någon ljuskälla. Linjerna uppkommer genom att varje ämne i ljuskällan avger ljus med vissa specifika våglängder när elektronerna i ämnets atomer övergår från ett högre energitillstånd till ett lägre.

I framtiden ”kanske” universum avdunstar och människan likaså.

 

Genom en väl uttänkt kombination av kvantfysik tillsammans med Einsteins gravitationsteori hävdade Stephen Hawking att det spontana skapandet och förintelsen av en antipartikel och en partikel bestående av kvantpartiklar måste ske nära händelsehorisonten (den punkt bortom vilken det inte finns någon flykt från gravitationskraften i ett svart hål). En partikel och dess antipartikel skapas mycket kort ur kvantfältet, varefter de omedelbart förintas. Men ibland faller en partikel in i det svarta hålet och då kan den andra partikeln (antikvarkpartikeln) fly: detta är Hawking-strålning. Enligt Hawking skulle detta så småningom resultera i avdunstningen av det svarta hålet.

I den nya studien granskade forskarna vid Radboud University denna process och undersökte huruvida förekomsten av en händelsehorisont verkligen är avgörande för detta händelseschema. De kombinerade tekniker från fysik, astronomi och matematik för att undersöka vad som händer om sådana par av partiklar skapas i närheten av svarta hål. Studien visade att nya partiklar också kan skapas långt bortom denna horisont. Michael Wondrak beskriver det som att; Vi visar att det förutom den välkända Hawking-strålningen också finns en ny tidigare okänd form av strålning.

Van Suijlekom beskriver vidare; Vi visar att långt bortom ett svart hål spelar rumtidens krökning en stor roll för att skapa samma slags strålning. Partiklarna är redan separerade där av gravitationsfältets tidvattenkrafter. Medan man tidigare trodde att ingen strålning av detta slag var möjlig mer än i händelsehorisonten visar denna studie att denna horisont inte är nödvändig.

Falcke: beskriver Det betyder att objekt utan händelsehorisont som ex resterna av avslocknade stjärnor och andra stora objekt i universum också ger denna typ av strålning. Och efter en mycket lång period skulle detta slag av strålning  leda till att allt i universum så småningom avdunstade precis som svarta hål antas göra. Detta förändrar inte bara vår förståelse av Hawking-strålning utan också vår syn på universum och dess framtid.

Man kan föreställa sig skeendet som kokande vatten där vattnet förångas och tömmer kastrullen och vattnet försvinner ut i atmosfären och förtunnas molekyl för molekyl. Allt i universum skulle då gå samma öde tillmötes i ett allt mer accelererande expanderande universum

Studien publicerades den 2 juni i "Physical Review Letters" från American Physical Society (APS).

Bild pixabay.com

Röda dvärgstjärnor har en brist på gasplaneter i Jupiters storlek.

 

Den vanligaste stjärnan i universum är den röda dvärgstjärnan. Planetsystemen där består ofta av Neptunusstora gasplaneter som ligger nära sin sol och stora stenplaneter av större slag än Jorden. I vårt solsystem däremot finns inga större stenplaneter än Jorden och inga stora Neptunusliknande planeter i närheten av solen.

Men frågan är betydelsen av bristen på Jupiterstora gasplaneter kontra liv på stenplaneter i röda stjärnors planetsystem.

Vid Cambridge universitet i Massachusetts har astronomer visat att de vanligaste slagen av stjärnor i universum är röda dvärgstjärnor och där finns mycket sällan Jupiter-liknande planeter. Denna frånvaro i Jupiterstorlek (gasplaneter) kan få stora konsekvenser för utvecklingen av jordliknande planeter runt röda dvärgar och därmed jordlika planeter där liv kan utvecklas. Möjligen ska vi inte i första hand söka efter liv i dessa solsystem.

Jupiter har spelat en dominerande roll i utvecklingen av vårt solsystem. Forskare misstänker att Jupiter hade betydelse för att jorden skulle bli beboelig. Planeten påverkade vår världs bildande, storlek och sammansättning. Således tyder bristen på stora gasjättar i röda dvärgstjärnors planetsystem på att steniga världar där inte har utvecklats till jordlika livsvänliga platser.

Vi har visat att de minst massiva stjärnorna (röda dvärgar) inte har Jupiterliknande planeter. Planeter med Jupiters massa som får liknande mängder stjärnljus som Jupiter får från vår sol, beskriver Emily Pass, forskare vid Centrum för astrofysik. Harvard &; Smithsonian (CfA) och huvudförfattare till en  studie som ska (eller nu har) publiceras i The Astronomical Journal.

Resultaten har ytterligare betydelse eftersom många röda dvärgstjärnor finns bland våra närmaste kosmiska grannar. Den närheten, tillsammans med det faktum att svala, svaglysande röda dvärgar inte överväldigar sina planeter i bländning gör att exoplaneter där är enklare att analysera atmosfären på - ett viktig forskningsprioritetsområde nu och under de närmaste decennierna.

De närliggande röda dvärgstjärnorna som man såg på i studien och deras planeter är idealiska planeter för detaljerad undersökning med James Webb Space Telescope enligt studiens medförfattare David Charbonneau, professor vid Harvard University och medlem av Center for Astrophysics vid Harvard och Smithsonian.

För att mäta frekvensen av Jupiter-planeter undersökte Pass med sina kollegor  200 små röda dvärgstjärnor var och en endast bestående av 10% till 30% av solens massa. Sådana små röda dvärgar är vanligast därute. De finns i mycket större antal än stjärnor  som vår sol i Vintergatan. Observationerna samlades in mellan 2016 och 2022 främst från Fred Lawrence Whipple Observatory, beläget i Arizona, samt Cerro Tololo Inter-American Observatory i Chile.

Forskarna förlitade sig på radialhastighetstekniken för att finna alla stora exoplaneter i deras stjärndataset. När planeter kretsar kring sina små dvärgstjärnor får kropparnas växelverkande gravitation stjärnorna att "vackla" en effekt som kan urskiljas i detaljerade avläsningar av stjärnljus.

Ingen Jupiterlik planet upptäcktes i röda dvärgstjärnors planetsystem.

Resultaten står i skarp kontrast till liknande undersökningar av medelstora stjärnor som vår sol, som vanligtvis har massiva planeter av Jupiterstorlek. De enorma massorna i dessa världar - Jupiter ensam innehåller mer massa än alla andra planeter tillsammans i vårt solsystem - översätts till enorm gravitation, och enorm gravitation översätts till långtgående inflytande på andra närliggande kroppar.

Bland de viktigaste händelserna är Jupiters migration under de första hundra miljoner åren av solsystemets existens. Efter bildandet i solsystemets yttersta räckvidd antas teoretiskt Jupiter, tillsammans med de andra yttre planeterna, ha rört sig inåt mot solen. I processen drog Jupiters gravitation massor av isrika kometkroppar på kollisionskurs med de fyra steniga världarna i det inre solsystemet.

När ett stort antal av dessa isiga kroppar påverkade vår unga planet levererade de stora mängder vatten, potentiellt tillsammans med organiska (kolinnehållande) molekyler. Vattnet samlades på vår världs yta och skapade efterhand oceanerna i vilka organiska molekyler tros ha blandats i miljontals år. Så småningom utvecklade molekylerna komplexitet och började självreplikeras efter att ha övergått till det vi kallar liv.

Utan Jupiter hade dessa förhållanden kanske inte har kommit till och livet kanske aldrig kommit igång.

Även om de nya resultaten tyder på att omständigheterna som ledde till att minst en värld i vårt solsystem blev beboelig sannolikt inte kommer att matchas i solsystem med små röda stjärnor, ska vi inte säga att liv är omöjligt i dessa solsystem.

Frånvaron av Jupiter-liknande planeter innebär att mer råmaterial borde finnas tillgängligt för att bygga upp mindre, steniga kroppar, eftersom detta material inte införlivades i Jupiter-liknande världar. Faktum är att andra studier har visat att röda dvärgars fasta stenplaneter tenderar att vara större i storlek än de runt stjärnor som vår sol.

På liknande sätt verkar steniga planeter bildas i större antal runt röda dvärgar än i solsystem som vår sol. Exempel har TRAPPIST-1-planetsystemet sju steniga världar i banor mycket närmare den röda dvärgstjärnan än Merkurius är vid vår sol. 

 

"Vårt arbete innebär att steniga världar med massor som liknar jorden och kretsar kring röda dvärgar utvecklades i en helt annan miljö än Jorden, säger Pass.

Kanske det finns ett samband med Jupiterstora planeter och stora steniga planeter. I så motto att det antingen finns det ena eller det andra runt en sol och skillnaden beror på om det är en röd dvärgstjärna eller en sol av minst vår sol. Men det finns enligt mig en frågeställning till, Är det samma mängd av massa som ska bilda planeter vid varje nybildad sol?

Bild vikipedia Nyupptäckta exoplaneter per år. Dubbelklicka på bilden för förstoring.

Varför är färgprakten i Kuiperbältet vit till mörkröd?

 

Kuiperbältet är en massiv skiva av isiga kroppar (kometer bla) där även Pluto ingår. Bältet finns strax bortom Neptunus bana i solsystemet. Objekt som observerats i Kuiperbältet uppvisar ett mer unikt färgområde än någon annan solsystempopulation (som asteroidbältet mellan Mars och Jupiter) och sträcker sig från vit till mörk rödaktig ton. Varför denna mångfald av färger ses är okänt forskare har ansett det sannolikt att det är resultatet av långvarig exponering av kosmisk strålning på organiskt material.

I en ny studie ledd av forskare vid University of Hawaiʻi vid Mānoa Department of Chemistry har man datasimulerat miljön i Kuiperbältet för att leta efter vad som kan orsaka utbudet av färger på kolväterika ytor på objekt i Kuiperbältet.

Forskargruppen leddes av professor Ralf I (se nedan). Kaiser utförde den banbrytande forskningen vid UH Mānoa. De använde ultrahögvakuumbestrålningsexperiment och genomförde omfattande analyser för att undersöka färgutvecklingen och hitta källan på molekylär nivå när galaktiska kosmiska strålar bearbetar kolväten, såsom metan och acetylen, under Kuiperbälte-liknande förhållanden.

Aromatiska (organiska molekyler med smälta bensenringar) strukturella enheter som bär upp till tre ringar, till exempel i kemiska föreningar fenantren , fenalen och acenaftylen, förbundna med vätebristbroar mellan varandra visade sig spela en nyckelroll för att producera rödaktiga färger. UH-experimenten demonstrerade nivån av molekylär komplexitet hos galaktiska kosmiska strålar som bearbetar kolväten och gav insikt i den roll som is utsatt för strålning spelade i den tidiga produktionen av biologiska prekursormolekyler, en molekyl som deltar i en kemisk reaktion som resulterar i konstruktioner av andra slag av  molekyler.

"Denna forskning är ett kritiskt första steg för att systematiskt riva upp bärarna av de molekylära enheterna som är ansvariga för kolväterika ytor på Kuiperbältesobjekt", beskriver Kaiser. Eftersom astronomerna också upptäckte, t.ex. ammoniak, vatten och metanol, på ytorna av Kuiperbältobjekt avslöjar ytterligare experiment på den kosmiska strålningsbearbetningen av dessa isar förhoppningsvis naturen hos den sanna färgdiversiteten hos Kuiperbältobjekt på molekylär nivå.

Forskargruppen bestod av Ralf I. Kaiser, Chaojiang Zhang, Cheng Zhu, Andrew M. Turner och Ivan O. Antonov vid UH Mānoa; Adrien D. Garcia och Cornelia Meinert från Côte d'Azur University i Frankrike; Leslie A. Young från Southwest Research Institute i Colorado; och David C. Jewitt från UCLA, som tidigare arbetat vid UHs institut för astronomi. Studien publicerades i Science Advances den 31 maj.

För min del anser jag att is (här finns mängder av kometer tills skillnad mot i asteroidbältet där de är mycket få ha betydelse i sammanhanget) kan förklara färgskiftningarna beroende på en komets sammansättning och ljusbrytningen. Oorts kometmoln finns också här.

Bild vikipedia En konstnärs version av Kuiperbältet och Oorts kometmoln.