Galaxers viktiga betydelse under det tidiga universum

 

I det unga universum var gasen mellan stjärnor och galaxer ogenomskinlig. Stjärnljus kunde inte ses från en stjärna till nästa. Vi kan inte se in i denna tid. Men 1 miljard år efter bigbang hade gasen blivit helt genomskinlig.  Det gick att se universums stjärnor likt vi kan se dem i dag.

Nya data från NASA: s James Webb Space Telescope har identifierat orsaken: Galaxernas stjärnor hade då emitterat tillräckligt med ljus för att värma och jonisera gasen runt dem vilket rensade upp joniseringens täta skymning under en tidsrymd av hundratals miljoner år.

Citerar från vikipedia för att förklara hur Webbtelekopet ser. "Teleskopet är ett IR-teleskop vilket innebär att det registrerar infraröd strålning. Det har även förmåga att uppfatta delar av det synliga ljuset. Fördelar med observationer i infrarött är att det är lättare att tränga genom regioner fyllda av rymdstoft samt att kalla objekt som bruna dvärgar och exoplaneter primärt utsänder sin strålning i infrarött. Dessutom blir det betydligt lättare att observera det unga universum eftersom de tidigaste objekten är rödförskjutna på grund av universums expansion". Slut citat.

Studien från en forskargrupp ledd av Simon Lilly från ETH Zürich i Schweiz, är de senaste insikterna om en tidsperiod som kallas återjoniseringstiden 

Forskare har länge sökt definitiva bevis för att förklara omvandlingen. De nya resultaten visar  återjoniseringsperioden. Webbteleskopet visar inte bara tydligt att dessa transparenta regioner fanns runt galaxer, vi har också mätt hur stora de var, beskriver Daichi Kashino från Nagoya University i Japan, huvudförfattaren till lagets första studier. I Webbs data ser vi då hur galaxer återjoniserar gasen runt dem.

Webbs data visar att dessa tidiga relativt små galaxer drev återjoniseringen och rensade massiva områden i rymden runt dem. Under de kommande hundra miljoner åren fortsatte dessa transparenta "bubblor" att växa sig större och större och så småningom smälta samman och få hela universum att bli transparent (och universum möjligt att se). Lillys team riktade avsiktligt in på en tid strax före slutet av återjoniseringeran då  universum inte var helt ljusgenomsläppligt och inte riktigt ogenomskinligt då det innehöll ett lapptäcke av gas i olika tillstånd.

Forskare riktade Webb i riktning mot en kvasar - ett extremt lysande aktivt supermassivt svart hål. 

Denna kvasars ljus färdades mot oss genom skilda gasfält absorberades det antingen av gas som var ogenomskinlig eller rörde sig fritt genom transparent gas. Teamets banbrytande resultat var endast möjliga genom att para ihop Webbs data med observationer från den centrala kvasaren med hjälp av  W. M. Keck-observatoriet på Hawaii och Europeiska sydobservatoriets Very Large Telescope och Magellan-teleskopet vid Las Campanas-observatoriet, sistnämnda i Chile. "Genom att belysa gas längs denna siktlinje ger kvasaren oss omfattande information om gasens sammansättning och tillstånd, beskrev Anna-Christina Eilers från MIT i Cambridge, Massachusetts.

Forskarna använde sedan Webb för att identifiera galaxer nära denna siktlinje och visade att galaxerna i allmänhet är omgivna av transparenta områden med cirka 2 miljoner ljusårs radie. Med andra ord bevittnade Webb galaxer i färd med att rensa utrymmet runt dem i slutet av återjoniseringstiden (och då ses i optiska telekop). För att sätta detta i perspektiv är området som dessa galaxer har rensat ungefär som utrymmet mellan Vintergatan och vår närmaste granne, Andromedagalaxen.

Fram till nu hade forskare inte hittat definitiva bevis på vad som orsakade återjoniseringen först med data från Webbteleskopet förstod man.

Det mest massiva svarta hål som är känt i det tidiga universum väger 10 miljarder gånger mer än solens massa. Vi kan fortfarande inte förklara hur kvasarer kunde växa sig så stora så tidigt i universums historia, skriver Eilers.

Teamets första publikationer inkluderar "EIGER I. ett stort urval av emitterande galaxer vid 5,3 < z < 6,9 och direkta bevis för lokal återjonisering av galaxer", ledd av Kashino, "EIGER II. första spektroskopiska karakteriseringen av unga stjärnor och joniserad gas associerad med stark Hβ- och [OIII]-linjeemission i galaxer vid z = 5 - 7 med JWST", ledd av Matthee, och "EIGER III. JWST/NIRCam observationer av den ultralysande högrödförskjutningskvasaren J0100+2802", ledd av Eilers och som att publicerades i The Astrophysical Journal den 12 juni 2023.

Bild från https://hmn.wiki/sv/Reionization av en Schematisk tidslinje för universum som visar återjoniseringens plats i den kosmiska historien

En vit dvärgstjärnas kristallisering till en stor diamant

 

En grupp rymdforskare vid University of Southern Queensland, University of Victoria, University of Warwick och Kavli Institute for Astrophysics and Space Research har upptäckt en vit dvärgstjärna som verkar vara i början av en kristallisering till att bli slutmålet en diamant.

Alexander Venner, Simon Blouin, Antoine Bédard och Andrew Vanderburg rapporterade sina resultat av upptäckten i en artikel för publicering i Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Den är tillgänglig på arXiv pre-print-servern.

Tidigare forskning har visat att då en stjärna börjar få slut på sitt bränsle kollapsar den oftast efter att den  svällt upp till en röd stjärna och sammandragits  till en vit mycket kompakt dvärgstjärna (ödet för vår sol).

Om en sådan stjärna mestadels består av metalliskt syre och kol kan dess  kärna efter mycket lång tid bli en gigantisk diamant. Sådana stjärnor skulle vara svaglysande. Forskare tror dock inte att någon stjärna ännu helt har kristalliserats till en diamant eftersom matematiska beräkningar tyder på att det skulle ta i storleksordningen en kvadriljon år. Misstänker att universum inte finns efter så många år så en stjärnas diamantomvandling sker enbart enligt teorin.

Eftersom universum endast är cirka 13, 8 miljarder år gammalt skulle sådana dvärgstjärnor bara vara i början av sina omvandlingar till en diamant. 

Den vita dvärgstjärnan som det handlar om finns ungefär 104 ljusår bort och består mestadels av metalliskt syre och ingår i ett fyrdubbelt system som kallas HD 190412.  Den vita dvärgen har fått namnet HD 190412 C.

Teamets arbete har varit inriktat på att mäta kylfördröjningen i stjärnan på grund av kristallisationsprocessen. Vita dvärgstjärnor avger värme på grund av den energi som frigörs under processen i deras inre. Processen till diamant  saktar ner kylningen av stjärnan matematiskt utifrån  hastigheten av vad en sådan stjärna innehåller. Något som även påverkar också stjärnans ljusstyrka och färg vilket forskarna i detta fall studerat. Genom att notera dess egenskaper och beräkna dess avstånd exakt kan de beräkna hur långt det gått i  processen i att stjärnan förlorar all sin värme vilket visar hur långt det kommit i sin omvandling till att bli en diamant.

En diamant i skyn vore en syn. Men tiden dit är så lång att knappast någon människa får se detta om man inte kan forcera det i mindre skala i laboratoriemiljö.

Bild https://www.wallpaperflare.com/ kan detta vara framtiden för HD 190412 C. Att kristalliseras till en diamant som ser ut som denna?

Kommer det att letas efter liv på månen?

 

Månuppdraget och landningen på månen med astronauter med Artemis 3 under 2025 kommer att vara den första månlandningen sedan Apollo 17 med människor som ska landsättas sedan december 1972. Att välja en säker och vetenskapligt intressant landningsregion för Artemis 3 är en utmaning. Men det råder ingen tvekan om att stora upptäckter ligger framför oss  och en potentiell överraskning kan vara att upptäcka liv på månen. Ny forskning tyder på att framtida besökare till månens sydpolsregion bör söka efter liv i superkalla permanent skuggade kratrar och då efter spår av organismer som kan ha sitt ursprung från jorden.

Mikrobiellt liv kan potentiellt överleva under de hårda förhållandena nära månens sydpol, föreslår Prabal Saxena, planetforskare vid NASA: s Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland i en ny studie.

En av de mest intressanta sakerna som vårt team har funnit i den senaste forskningen om de områden där visst mikrobiellt liv kan överleva är att det kan finnas potentiellt liv i nischer i relativt skyddade områden på vissa luftlösa kroppar, berättade Saxena för Space.com. 

Faktum är att månens sydpol kan ha de egenskaper som kan möjliggöra överlevnad och potentiellt till och med episodisk tillväxt av visst mikrobiellt liv, beskriver Saxena och tillägger. Vi arbetar för närvarande med att förstå vilka specifika organismer som kan vara mest lämpade till att överleva i sådana regioner och vilka områden i månens polarområden av intresse som är relevanta för utforskning då de kan vara mest mottagliga  att stödja liv.

Jag anser att man både ska söka efter nuvarande liv och historiska tecken på liv som kanske en gång fanns.

I arbetet som presenterades vid en nyligen genomförd vetenskaplig workshop om de potentiella Artemis 3-landningsplatserna rapporterade Saxena och hans studiemedlemmar att månens sydpol kan innehålla betydande nischer på ytan som kan vara potentiellt beboeliga för ett antal mikroorganismer.

Bild vikipedia En astronaut hoppar på månen, vilket illustrerar att månens gravitationskraft är ungefär 1/6 av jordens.

Varför och hur objekt på Mars formationer ges sina namn

 

NASAs Perseverance-rover undersöker för närvarande berghällar längs kanten av Mars Bellelva-kratern ("Ubajara). Cirka 3700 kilometer från denna krater tog NASAs Curiosity - rover  nyligen ett prov kratern bär som ses ovan även ett smeknamn, därav citattecknen.

Båda namnen är bland tusentals som tillämpas av NASA inte bara på kratrar och kullar utan på varje stenblock, sten och stenytor de studerar. Anledningen till att vi väljer alla dessa namn är att hjälpa teamet att hålla reda på vad de hittar och var och  hitta platsen igen, beskriver Ashwin Vasavada, Curiosityuppdragets projektforskare vid NASA: s Jet Propulsion Laboratory i södra Kalifornien. Men två olika namn på samma plats anser jag vara fel och kan ge svårigheter. 

Exakt hur forskarna kommer fram till  ett namn utvecklades redan för  25 år sedan då  seriefigurnamn användes flitigt.

Skillnaden mellan ett officiellt namn på Mars och ett inofficiellt namn är till synes enkelt: Officiella namn har godkänts av en grupp forskare i  International Astronomical Union (IAU). IAU sätter standarder för namngivning och lägger in namnen i Gazetteer of Planetary Nomenclature.

Till exempel blir kratrar större än 60 kilometer uppkallade efter kända forskare eller science-fiction-författare. Mindre kratrar uppkallas efter städer med en befolkning på mindre än 100000 personer. Jezero Crater, som Perseverance-rover har utforskat, delar namnet med den bosniska staden "Belva". Jezerokratern är uppkallad efter en stad i West Virginia som i sin tur är uppkallad efter Belva Lockwood en amerikansk advokat som 1879 den första kvinnliga advokaten i USA som föra talan vid USA:s högsta domstol och 1884 den första kvinnliga presidentkandidaten i USA.

Flera platser på Mars bär officiella namn, men ännu fler har inofficiella smeknamn prickade in på marskartan.

Tidiga Mars-uppdrag tog ibland en nyckfull väg med smeknamn från seriefigurnamn. "Yogi Rock", "Casper" och "Scooby-Doo" var bland de inofficiella namnen som användes av teamet bakom NASA: s första rover, Sojourner i slutet av 1990-talet.

Namngivnings-Filosofin förändrades med Spirit och Opportunity rovers, vars lag började använda mer historiska namn. Till exempel gav Opportunity-teamet en krater smeknamnet "Endurance" för att hedra skeppet som bar upptäcktsresande Ernest Shackletons ödesdigra expedition till Antarktis. Namnen på platserna där Curiosity-rovern landade hedrar science-fiction-författarna Ray Bradbury respektive Octavia E. Butler mm.

För ytterliga namn och det som finns bakom flera av platserna se här. 

Bild vikipedia på Kap Verde, Victoriakratern (Meridiani Planum) på Mars. Bilden är tagen av rovern Opportunity. Klippan är ungefär 6 meter hög

Exoplanet HAT-P-32b förlorar stora mängder helium i en lång svansformerad sträng.

 

Den Jupiterliknande exoplaneten HAT-P-32b är en planet som kretsar kring G-typstjärna HAT-P-32, som finns ungefär 950 ljusår från jorden.

HET (Hobby-Eberly Telescope ) är ett gemensamt projekt mellan University of Texas i Austin, Pennsylvania State University, Ludwig-Maximilians-Universitaet Muenchen och Georg-August Universitaet Goettingen. HET är uppkallad efter sina främsta sponsorer, William P. Hobby och Robert E. Eberly. 

Ett team av astronomer har använt observationer från Hobby-Eberly Telescope (HET) vid University of Texas vid Austins McDonald-observatorium i upptäckten av några av de längsta svansarna av gas som hittills observerats utgå från en planet. HET Exospheres-projektet är ett projekt där man studerar atmosfären hos planeter utanför vårt solsystem.

HAT-P-32b är nästan dubbelt så stor som Jupiter och förlorar just nu sin atmosfär (gas) genom stora jetstrålutsläpp av helium i riktning både framför och bakom planeten på dess bana runt sin sol  HAT-P-32. Dessa strålar är mer än 50 gånger längre än planetens radie. Upptäckten publiceras nyligen  i tidskriften Science Advances.

”Svansar” av flyende material från planeter är inte ovanligt. De kan vara resultatet från en kollision som resulterat i spår av damm och skräp eller orsakas av värmen från en närliggande stjärna som ger energi som blåser av en planets atmosfär ut i rymden. Men så långa svansar som de från HAT-P-32b är unikt (första fyndet här).

Det är spännande att se hur gigantiska svansarna  är här jämfört med planetens storlek och dess sol, beskriver Zhoujian Zhang, NASA Sagan-stipendiat vid University of California, Santa Cruz. Zhang vilken ledde teamet som gjorde upptäckten då han var en del av University of Texas i Austin HET Exospheres Project.

För att lära sig mer om atmosfären hos planeter utanför vårt solsystem kan astronomer observera stjärnor då planeter passerar sin sol mellan oss och stjärnans ljusstyrka minskar där planeter  passerar stjärnan. Detta är vad som kallas en "transitering". 

Under en transitering lyser stjärnan ljus genom den passerande planetens atmosfär (ses som ett halo runt planeten) om det finns en atmosfär då en rundar sin sol. Genom en metod som kallas "spektroskopi" kan astronomer då studera detta ljus för att identifiera vilka element som finns i atmosfären. Med spektroskopi bryts ljuset i ett spektrum, ungefär som vitt ljus som skiner genom ett prisma. Olika färgband i spektrumet motsvarar olika ämnen.

HAT-P-32bs svansar hade tidigare upptäckts  men eftersom astronomer bara hade observerat planeten medan den passerade framför sin stjärna, förblev svansarnas verkliga storlekar okända tills nu.

Vi skulle inte ha sett dess storlek utan de långvariga observationer som gjordes med Hobby-Eberly-teleskopet", säger Caroline Morley, biträdande professor vid University of Texas i Austin och huvudforskare i HET Exospheres Project. Teleskopet gjorde det möjligt för oss att observera  planeten under hela sin omloppstid.

HAT-P-32b:s svansar orsakas sannolikt av att dess sol kokar bort planetens atmosfär. Planeten är vad astronomer kallar en "het Jupiter", vilket betyder att den är stor, het, gasfylld och har en nära bana runt sin sol. Dess omloppsbana är så snäv att värmen från dess moderstjärna får gasen i HAT-P-32bs atmosfär att expandera. Atmosfären (gasen) har expanderat så mycket att en del av den har undgått planetens gravitationskraft och dragits in i omloppsbana runt den närliggande stjärnan.

HET är särskilt väl lämpad för att studera atmosfärer på planeter utanför vårt solsystem. Dess högupplösta instrument, Habitable-Zone Planet Finder spektrograf, kan observera objekt  nära de infraröda våglängderna. Detta inkluderar våglängden associerad med helium, vilket gör det möjligt för astronomer att observera heliumet som flyr HAT-P-32b och andra liknande skeenden på andra planeter.

En annan fördel med att observera med HET är att den kartlägger samma svep av himlen varje natt. Till skillnad från de flesta andra teleskop, som lutar upp och ner över horisonten (gäller teleskop på Jorden)  lutas HET: s 10 x 11 meter spegel alltid 55 grader över horisonten. Detta leder till observationer med hög precision under lång tidslinje av samma del av skyn varje natt. Inte alla teleskop kan användas under lång tid för att se på samma objekt. Det är konkurrens med tider,

Eftersom vi kan observera systemet varje natt flera dagar i rad kan vi upptäcka fysiskt stora strukturer som den här, beskriver Zhang i studien. Studien har publicerats i tidskriften Science Advances.

Bild från https://mcdonaldobservatory.org/ i form av en simulerad bild av planeten HAT-P-32b där den kretsar runt sin sol HAT-P-32A. Planeten är nästan dubbelt så stor som Jupiter och förlorar sin atmosfär genom  svansar av helium som utvecklas före och bakom den när den färdas genom rymden. Dessa svansar är mer än 50 gånger längre än planetens radie. Upphovsman: M. MacLeod (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics) och A. Oklopčić (Anton Pannekoek Institute for Astronomy, University of Amsterdam).

Sonden Parker Solar Probe flög in i solvinden och fann dess källa

 

NASAs Parker Solar Probe har nu flugit tillräckligt nära solen för att upptäcka solvindens fina struktur då den genereras vid solens yta, detaljer som går förlorade när solvinden lämnar koronan i en explosion av laddade partiklar. Det kan jämföras med att se vattenstrålar från ett duschhuvud sett rakt mot duschmunstycket.

I en ny studie som publicerats i tidskriften Nature rapporterar ett team av forskare under ledning av Stuart D. Bale, professor i fysik vid University of California, Berkeley och James Drake vid University of Maryland-College Park, att Parker Solar Probe  har upptäckt strömmar av högenergipartiklar som matchar supergranuleringsflödena från ett koronahål vilket tyder på att det är  där den så kallade "snabba" solvinden har sitt ursprung.

Koronahålen är områdena där magnetfältlinjer ger strålar ut ur solens yta utan att slingra sig tillbaka igen istället bildas öppna fältlinjer som expanderar utåt och fyller merparten av rymden runt solen. Dessa hål finns mestadels vid polerna under solens tysta perioder och träffar den snabba solvinden i riktning från jorden. Men när solen vart 11: e år blir mer aktiv vänder magnetfälten och koronahål uppstår över hela solytan och genererar utbrott av solvind riktad direkt mot jorden. Vid mycket kraftiga sådana utbrott kan elektroniken slås ut på Jorden. 

Att förstå hur och var solvinden uppstår kan hjälpa till att förutsäga solstormar. Solstormar producerar vackra norrsken på jorden men kan orsaka förödelse för satelliter och elnät.

För att mer i detalj läsa om deras forskning se denna länk från Berkeley university of California där man utförligt beskriver sitt arbete i ämnet. 

Bild vikipedia på Parker Solar Probes logotype.

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)