Stjärnbildning upptäckt i en galax långt bort i tid och rum

 

Nya observationer med ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) har särskilt platserna där stjärnbildning och stjärndöd pågår i  nebulosan  som omger en galax 13,2 miljarder ljusår bort. 

Ett forskarlag under ledning av Yoichi Tamura, astronom vid Nagoyas universitet togs högupplösta observationer av galaxen MACS0416_Y1, som finns 13,2 miljarder ljusår bort i stjärnbilden Eridanus. Vid tidigare observationer av galaxen av samma team hade upptäckts radiovågor från både syre och stoft, två vanliga komponenter i interstellära nebulosor. Detaljerade observationer av fördelningen av stoft och syre i en nebulosa kan ge ledtrådar till var stjärnor föds och dör i nebulosor men observationerna hade saknat den upplösning som behövs för att man ska kunna se nebulosors struktur.

Den här gången observerade teamet med ALMA under 28 timmar och zoomade in på galaxen MACS0416_Y1. Resultatet visade att stoftsignalregionerna och syreemissionsregionerna är intrikat sammanflätade och att de undviker varandra vilket tyder på en  process där nybildade stjärnor i nebulosor joniserar  gasen.

Dessutom hittade teamet ett massivt hålrum i nebulosan som sträckte sig cirka 1 000 ljusår i regionen. Då många nya, massiva och kortlivade stjärnor föds tillsammans skapar det ibland supernovaexplosioner enorma "superbubblor" i nebulosorna. Det upptäckta hålrummet kan vara resterna efter en sådan superbubbla.

Takuya Hashimoto från University of Tsukuba beskriver observationensskärpa enligt följande: Det motsvarar som att fånga det extremt svaga ljuset från två eldflugor som finns 3 centimeter från varandra på toppen av Mount Fuji sett från Tokyo och att kunna skilja på dessa två eldflugors sken.

Mätningar av gasens rörelser i nebulosan indikerar en miljö där många stjärnor bildas tillsammans som massiva stjärnkluster. Teamledare Tamura förklarar framtidsutsikterna baserat på dessa resultat som att det i framtiden kan erhållas detaljerad information genom högupplösta observationer av dessa stjärnhopar med hjälp av instrument som James Webb Space Telescope och det planerade Extremely Large Telescopes."

Ovan observationsresultat publicerades som Yoichi Tamura et al. "The 300 pc Resolution Imaging of a z = 8.31 Galaxy: Turbulent Ionized Gas and Potential Stellar Feedback 600 Million Years after the Big Bang" i Astrophysical Journal.

ALMA-teleskopets bild av galaxen MACS0416_Y1 ovan är belägen 13,2 miljarder ljusår bort och hyser den mörkaste nebulosan någonsin. Bilden spänner över cirka 15 000 ljusår på varje sida. (Vänster) Radiobilder tagna av ALMA som visar den mörka nebulosan (som sänder ut radiovågor från stoft, visas i rött) och emissionsnebulosan (som sänder ut radiovågor från syre, grönt), tillsammans med bilden av stjärnor fångade av rymdteleskopet Hubble (blå). Fotograf: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Y. Tamura et al., NASA/ESA:s rymdteleskop Hubble. (Höger) Bild tagen av ALMA, som bara visar radiovågorna från stoftet i den mörka nebulosan. Ett vertikalt långsträckt elliptiskt hålrum, en kandidat för en superbubbla, är synlig i den centrala regionen. Upphovsman: ALMA (ESO / NAOJ / NRAO), Y. Tamura et al.

Kanske universum är dubbelt så gammalt som vi beräknat

 

Universum kan vara dubbelt så gammalt som nuvarande uppskattningar visar enligt en ny studie som utmanar den dominerande kosmologiska modellen och kastar nytt ljus över det så kallade tidiga galaxproblemet. I den nya studien visas en modell som ökar den möjliga galaxbildningstiden med flera miljarder år. Svaret här blir att universum är 26,7 miljarder år gammalt och inte 13,7 som tidigare uppskattats, enligt författaren till studien Rajendra Gupta, adjungerad professor i fysik vid naturvetenskapliga fakulteten vid University of Ottawa. Något som gör att de tidiga galaxer som Webbteleskopet upptäckt  inte var så tidiga.

Länge har astronomer och fysiker beräknat åldern på vårt universum genom att mäta tiden som gått sedan Big Bang genom att studera de äldsta stjärnorna baserat på rödförskjutningen av ljus i avlägsna galaxer. 2021, tack vare ny teknik och tekniska framsteg, uppskattades vårt universums ålder således till 13.797 miljarder år med hjälp av Lambda-CDM-konkordansmodellen. 

Men många forskare har sedan dess blivit förbryllade över förekomsten av stjärnor som Methuselah som verkar vara äldre än den uppskattade åldern i vårt universum och av upptäckten av tidiga galaxer i ett avancerat utvecklingstillstånd vilka James Webb Space Telescope upptäckt. Dessa galaxer, som existerar bara 300 miljoner år eller så efter Big Bang, verkar ha en mognadsnivå och massa som vanligtvis förknippas med ett de måste funnits i miljarder år i kosmisk utveckling.

Dessutom är de förvånansvärt små i storlek vilket lägger till ytterligare ett mysterium i ekvationen.

I Fritz Zwickys https://sv.wikipedia.org/wiki/Fritz_Zwicky ”trötta ljusteori” föreslås att rödförskjutningen av ljus från avlägsna galaxer beror på den gradvisa förlusten av energi i form av fotoner över stora kosmiska avstånd. Det anses dock strida mot de observationer som gjorts. Ändå fann Gupta att man genom att låta denna teori samexistera med teorin om det  expanderande universum göra det möjligt att omtolka rödförskjutningen som ett hybridfenomen snarare än enbart bero på expansion och avstånd.

Förutom Zwickys ”trötta ljusteori” introducerar Gupta idén om "kopplingskonstanter", som Paul Dirac la fram i en hypotes. Kopplingskonstanter är grundläggande fysikaliska konstanter som styr interaktionerna mellan partiklar. Enligt Dirac kan dessa konstanter ha varierat över tid. Genom att låta dem utvecklas över tid kan tidsramen för bildandet av tidiga galaxer som observerats av Webbteleskopet med höga rödförskjutningar förlängas från några hundra miljoner år från BigBang till flera miljarder år. Detta ger en bättre förklaring till den avancerade utvecklingsnivå och massa som observerats i dessa gamla galaxer.

Dessutom föreslår Gupta att den traditionella tolkningen av den "kosmologiska konstanten", som representerar mörk energi som anses vara anledningen till universums accelererande expansion behöver revideras. Istället föreslår han en konstant som står för utveckling av kopplingskonstanterna. Denna modifiering i den kosmologiska modellen hjälper då  till med att ta itu med gåtan av små galaxstorlekar som observerats i det tidiga universum och möjliggör mer exakta observationer.

Det är en gåta vad Webbteleskopet hittar så ovan diskussion kan mycket väl vara närmare sanningen än den i dag rådande.

Bild från pixabay.com

En brun dvärgstjärna som avger radiostrålning

 

Att fördjupa vår kunskap om svala bruna dvärgar som den här kommer att hjälpa oss att förstå stjärnors utveckling, säger huvudförfattare och doktorand vid Kovi Rose vid University of Sydney.

 Astronomer vid University of Sydney har visat att en liten ljussvag stjärna är den svalaste som registrerats som producerar radiovågor.

Den "ultrasvala bruna dvärgen" som undersöktes i studien är en gasboll  med en temperatur av 425 grader Celsius men här sker ingen kärnfusion. 

Däremot är yttemperaturen hos solen den kretsar kring ett kärninferno med en temperatur av cirka 5600 grader Celcius.

Även om det inte är den kallaste bruna dvärg som  hittats är det den svalaste som analyserats med  med radioastronomi. Resultaten av studien publicerades nyligen  i The Astrophysical Journal Letters.

Huvudförfattaren och doktorand vid School of Physics, Kovi Rose, beskriver att det är mycket sällsynt att hitta svala bruna dvärgstjärnor som denna som producerar radiovågor. Det beror på att deras dynamik vanligtvis inte konstruerar de magnetfält som genererar radioutsläpp som kan detekteras från jorden.

Därför kan denna bruna dvärg  fördjupa vår kunskap om svala bruna dvärgar och hjälpa oss att förstå utvecklingen av stjärnor och hur de genererar magnetfält.

Hur den inre dynamiken är hos bruna dvärgar vilka en del producerar radiovågor är inte förstått. Medan astronomer har en bra uppfattning av hur större stjärnor som vår  sol genererar magnetfält och radiostrålning är det inte helt känt varför färre än 10 procent av bruna dvärgstjärnor producerar detta.

Den snabba rotationen av svala dvärgar tros spela en roll i att generera starka magnetfält. När magnetfältet roterar med en annan hastighet än dvärgens joniserade atmosfär kan det skapa elektriska strömflöden.

I det här fallet tror man att radiovågorna produceras av inflödet av elektroner till den bruna dvärgens  magnetiskt polära områden vilket tillsammans med rotationen av den  producerar regelbundet upprepade radioskurar.

Bruna dvärgstjärnor, så kallade eftersom de avger lite energi eller ljus, är inte tillräckligt massiva för att antända kärnfusion som större stjärnor som vår sol. Därför kallas de misslyckade stjärnbildningar.

Rose sa: "Dessa stjärnor är en slags felande länk mellan de minsta stjärnorna som bränner väte i kärnreaktioner och de största gasjätteplaneterna, som Jupiter."

Senna bruna dvärg har namnet T8 Dwarf WISE J062309.94-045624.6 och finns cirka 37 ljusår från jorden. Den upptäcktes 2011 av astronomer vid Caltech i USA.

Stjärnans radie är mellan 0,65 och 0,95% större än Jupiter. Dess massa är inte väl förstådd men är minst fyra gånger till 44 gånger mer massiv än Jupiter. Att jämför med vår sol som är 1000 gånger mer massiv än Jupiter.

Analysen av stjärnan gjordes av Mr Rose med hjälp av ny data från CSIRO ASKAP-teleskopet i västra Australien och följdes upp med observationer från Australia Telescope Compact Array nära Narrabri i NSW och MeerKAT-teleskopet i Sydafrika.

Bild Vikipedia Jämförelsebild: de flesta bruna dvärgar är något större än Jupiter (15–20%),[1] men är fortfarande upp till 80 gånger tyngre på grund av större densitet. Bilden är skalenlig, med Jupiters radie 11 gånger jordens, och solens radie är 10 gånger Jupiters.

En glänsande planet

 

Astronomer har för första gången hittat en exoplanet som kan matcha Venus sken. Exoplaneten LTT9779 b som finns 264 ljusår bort i riktning mot stjärnbilden Bildhuggaren. Nya detaljrika mätningar av ESA:s Cheopsteleskop visar att denna planet reflekterar hela 80 % av det ljus som lyser på den från dess sol.

Cheops högprecisionsmätningar var en målinriktad uppföljning av planeten efter första upptäckten och karakterisering av planeten under 2020, då av NASA:s Tess teleskop och markbaserade instrument där ESO:s instrument HARPS i Chile var ett av dessa.

Exoplaneten är ungefär lika stor som Neptunus vilket gör den till den största reflekterande planeten i universum vi känner till. Anledningen till dess höga reflektion är att den täcks av metallmoln. Dessa moln består mestadels av silikat vilket är samma sak som sand och glas består av - blandat med metall exempelvis titan.

Man kan se planeten som en het värld liggande nära sin sol med kraftiga metallrika moln bestående av metall som flyter uppåt och regnar ner som titandroppar, beskriver James Jenkins (astronom vid Diego Portales University och CATA (Santiago, Chile) medförfattare till en vetenskaplig artikel som beskriver den nya forskningen, publicerad i tidskriften Astronomy &; Astrophysics.

Den fraktion av ljus som ett objekt reflekterar kallas dess "albedo" (reflexionsförmåga jordens är ca 0,3 i denna skala). De flesta planeter har ett lågt albedo, antingen för att de har en atmosfär som absorberar mycket av inkommande ljus eller för att deras yta är mörk eller har en kuperad terräng. Undantagen är frusna isvärldar eller planeter som Venus med ett reflekterande molnlager. 

LTT9779 b:s höga albedo kom som en överraskning eftersom planetens solsida mot sin sol uppskattas vara runt 2000 °C. Varje temperatur över 100° C är för varm för att moln av vatten ska bildas. Temperaturen i planetens atmosfär bör i detta falla till och med vara för varm för att moln av metall eller glas ska finnas.

Det var ett mysterium tills vi insåg att vi borde tänka på denna molnbildning på samma sätt som om kondens som bildas i ett badrum efter en varm dusch, konstaterar Vivien Parmentier, forskare vid observatoriet i Côte d'Azur (Frankrike) och medförfattare till forskningsrapporten. Vivien förklarar: För att ånga upp ett badrum kan du antingen kyla luften tills vattenångan kondenserar eller så kan du hålla varmvattnet rinnande tills moln bildas eftersom luften blir så mättad av ånga att den helt enkelt inte kan hålla ångan kvar längre utan den kondenseras på väggar mm. På samma sätt kan LTT9779 b bilda metallmoln trots hettan eftersom atmosfären är övermättad med silikat och metallånga. Att vara glänsande är inte det enda överraskande med LTT9779 b. Dess storlek och temperatur gör den till även till en så kallad "ultrahet Neptunus", inga andra planeter än detta slag  av  storlek och massa har visat sig kretsa så nära sina solar.

Planeten har en radie som är 4,7 gånger större än jordens. Ett år på LTT9779 b är 19 timmar. Alla tidigare upptäckta planeter som kretsar kring sin stjärna på mindre än en jordisk dag är antingen "heta jupitrar" - gasjättar med en radie som är minst tio gånger större än jordens - eller steniga planeter mindre än två jordradier.

Huvudförfattaren till studien Sergio Hoyer från Marseille Astrophysics Laboratory kommenterar: Vi tror att dessa metallmoln gör att planeten kan bestå i den heta miljön. Molnen reflekterar ljus och hindrar planetens atmosfär från att bli för varm och avdunsta. Samtidigt får planetens metallinnehåll i atmosfären dess atmosfär tung och gör att denna svårare kan avdunsta ut i rymden.

Bild från https://www.esa.int/ varifrån uppslaget till detta inlägg även kommer. Där Cheops visar hur exoplanet LTT9779 b fungerar som en spegel

Floder som en gång forsat på två platser därute förutom på Jorden

 

En ny teknik utvecklad av MIT-geologer gör det möjligt för forskare att se hur floder en gång flöt på Mars och hur de för närvarande flyter på Titan. Metoden använder satellitobservationer för att uppskatta hur snabbt floder flyttar vätska och sediment nedströms.

Genom att tillämpa den nya tekniken beräknade MIT-teamet hur hög flödeshastighet och hur djupa floderna var i vissa regioner på Mars för mer än 1 miljard år sedan. De gjorde även liknande uppskattningar av de aktiva floderna på Titan även om månens tjocka atmosfär och avstånd från jorden gör det svårare att utforska Titan än Mars.

Det spännande med Titan är att där flödar floder än i dag. Med den nya tekniken har vi en metod att göra förutsägelser för en plats där vi inte kommer att få mer data på länge, beskriver Taylor Perron, Cecil och Ida Green Professor vid MIT: s Department of Earth, Atmospheric and Planetary Sciences (EAPS). Mars ger oss en tidsmaskin, för att undersöka floderna som sedan länge sinat och få en känsla av hur de var då de aktivt flödade. 

Perron och hans kollegor har publicerat sina resultat nyligen i Proceedings of the National Academy of Sciences. Perrons MIT-medförfattare är huvudförfattare Samuel Birch, Paul Corlies och Jason Söderblom, med Rose Palermo och Andrew Ashton från Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI), Gary Parker från University of Illinois i Urbana-Champaign och medarbetare från University of California i Los Angeles, Yale University och Cornell University.

Teamets studie växte fram efter Perron och Birchs förbryllelse över Titans floder. Bilderna som tagits av NASA: s rymdfarkoster Cassini har visat en brist på deltaområden vid mynningarna vid de flesta av månens floder i motsats till många av floderna på jorden där deltaområden är vanliga. Kan det vara så att Titans floder inte flödar starkt nog för att dra med sig sediment för att bygga upp deltan.

Av forskarnas förutsägelser om flödeshastighet fann laget att floder sannolikt flödade i minst 100 000 år vid Gale Crater och minst 1 miljon år vid Jezero Crater  på Mars tillräckligt länge för att eventuellt ha innehållet liv. De kunde också jämföra sina förutsägelser om den genomsnittliga storleken på sediment på varje flodbädd med faktiska fältmätningar av marsjord nära varje flod, tagna av NASA: s rovers.

För mer om forskningen se medföljande länk från https://www.spacedaily.com/.  

Bild vikipedia på en flod på Jorden i detta fall St. Marys River i Fort Wayne, Indiana.

Ett mystiskt, varmt, begränsat område finns under ytan på månens baksida

 

Forskare har upptäckt en avvikande värmeklump under ytan på månens baksida.

Denna mystiska värmepunkt har ett okänt ursprung. Men antar att det troligen orsakas av den naturliga strålningen från en enorm massa av granit i en storlek som är ovanlig utanför jorden. På månen skulle det då troligen orsakats av en avslocknad vulkan som inte haft utbrott de senaste 3,5 miljarder åren.

Det här är mer jordliknande än vi hade föreställt som kunde produceras på månen där det inte finns vatten- och plattektonik som bildar granit som på jorden, skriver huvudförfattaren till studien Matt Siegler vid Planetary Science Institute i Tucson, Arizona.

Siegler och hans kollega Rita Economos från Southern Methodist University upptäckte värmekällan med en ny metod där man använder mikrovågor för att mäta temperaturer under ytan med hjälp av data från de kinesiska månsatelliterna Chang'E 1 och 2. 

Utöver det använde de data från NASA: s LunarProspector och Lunar Reconnaissance Orbiters.

De fann ett område cirka 50 kilometer i diameter där temperaturen är cirka 10 grader Celsius varmare än omgivningen. I området fanns ett 20 km diameters område där ytan var rik på kisel och som tros vara en kollapsad vulkankrater. Den avslocknade vulkanen hade senast ett utbrott  för 3,5 miljarder år sedan. Men magma från dess inre finns sannolikt fortfarande under ytan och avger strålning.

Det 50 km stora område bestående av vulkanisk sten bildades då lava steg upp genom månskorpan men inte ända ut på ytan, beskriver Economos. El Capitan och Half Dome , i Yosemite i Kalifornien vilket är exempel på liknande granitstenar som har stigit uppåt ytan på jorden. Forskarna rapporterade sina resultat i tidskriften Nature den 5 juli och presenterade ytterligare detaljer den 12 juli vid Goldschmidt-konferensen i Lyon, Frankrike som handlade om geokemi.

Geologiskt är det ganska svårt att granit bildas utan vatten och plattektonik vilket är anledningen till att vi inte ser granit på andra planeter. Så om detta fynd av Siegler och kollegor bekräftas kommer det att vara oerhört viktigt hur vi ser på andra steniga objekt i solsystemet.

Bild vikipedia. Månens passage framför jorden observerad av Deep Space Climate Observatory. 

 Baksidan är endast belyst av solen. Månen vänder alltid samma sida mot oss.

För 400 000 år sedan förändrades Mars klimat.

 

Kinas Zhurong Mars Rover  har hittat bevis på att en dramatisk förändring i Mars klimat som skedde för 400 000 år sedan. Fyndet består av mörka åsar ovanpå ljusa sanddyner som krusar över sanden i Utopia Planitia, området rovern utforskar.

Forskare under ledning av Li Chunlai från National Astronomical Observatories of the Chinese Academy of Sciences använde roverns instrument tillsammans med högupplösta observationer från Kinas Tianwen-1 Mars orbiter, för att se närmare på de stora sanddynerna nära den plats där Zhuronglandade i maj 2021.

Dynernas halvmåneform som har eroderat under tundratusentals år och här har bildats  långa mörka åsar tvärgående eoliska åsar ovanpå dynfälten, men i en annan vinkel än de vindblåsta sanddynerna har. Dyner observeras över hela Mars vid lägre latituder. Globala atmosfäriska cirkulationsmodeller som beskriver vindriktningen på Mars har inte kunnat förklara hur funktionerna (dynerna med tvärgående mörka åsar) bildats. Men Zhurongs undersökning av sanddynerna visade att dess halvmåneform består av ljusare material under det mörkare material som bildar dynerna.

Från sin omloppsbana observerade Tianwen-1 hela 2 262 ljusa sanddyner över Mars, och baserat på antalet kratrar som har påverkats av sanddynerna uppskattar forskargruppen att de bildades för mellan 2,1 miljoner och 400 000 år sedan. Det betyder att de mörka åsarna måste ha bildats ovanpå sanddynerna under de senaste 400000 åren.

Tiden sammanfaller med början och slutet av Mars sista stora istid. Istiden började och slutade på grund av förändringar av mars lutningsvinkeln då Mars snurrar, orsakad av Milankovitch-cykler. 

Dessa cykler involverar en periodisk vandring av en planets rotationsaxel i förhållande till planet av dess bana, orsakad av de kombinerade effekter av solens, Jupiters och de andra planeternas gravitationseffekt på Mars liksom formen och precessionen i planetens bana. 

Både jorden och Mars upplever dessa cykler vilket motsvarar klimatförändringar historiskt (obs nuvarande är ingen naturlig utan beroende på våra utsläpp i naturen. Men inget säger att detta elände inte sammanfaller med en naturlig klimatförändring. Om så är det katastrof.

När det gäller Mars varierade dess rotationsvinkel (kallad dess snedhet) mellan 15 grader och 35 grader för mellan 2,1 miljoner och 400 000 år sedan och det förändrade dess klimat. Idag är Mars snedhet cirka 25 grader. För att se en förklarande film om förloppet se denna youtube film. 

Bild https://jenikirbyhistory.getarchive.net/ på Marsyta bild från en marsrover osäkert vilken.