Inget vet varför solens atmosfär är så het.

 

Solens atmosfär kallas korona. Den består av elektriskt laddad gas som kallas plasma och har en temperatur på cirka en miljon grader Celsius.

Denna temperatur är ett mysterium eftersom solens yta bara är cirka 6000 grader celcius. Koronan borde enligt fysikens lagar vara svalare än ytan eftersom solens energi kommer från dess kärna och saker blir svalare ju längre bort de är från en värmekälla. Likväl är koronan mer än 150 gånger hetare än ytan.

Det misstänks att förklaringen är turbulens i solatmosfären som kan leda till betydande uppvärmning av plasman i koronan. Men när det gäller att undersöka detta fenomen stöter solfysiker på ett praktiskt problem: det är omöjliga i att samla all data de behöver för att få svar med bara en enda rymdfarkost.

Det finns två sätt att undersöka solen: fjärranalys och in situ-mätningar. Vid fjärranalys är rymdfarkosten placerad på ett visst avstånd från solen och använder kameror för att se på solen och dess atmosfär i olika våglängder. Vid in-situ-mätningar flyger rymdfarkosten genom den region den vill undersöka och gör mätningar av partiklarna och magnetfälten i den delen.

Båda tillvägagångssätten har sina fördelar. Fjärranalys visar de storskaliga resultaten men inte detaljerna i de processer som sker i plasmat. Samtidigt ger in-situ-mätningar mycket specifik information om de småskaliga processer i plasman men visar inte hur detta påverkar i den stora skalan.

För att få hela bilden behövs två rymdfarkoster. Detta är precis vad solfysiker för närvarande har i form av ESA-ledda rymdfarkosten Solar Orbiter och NASA: s Parker Solar Probe. Solar Orbiter är utformad för att komma så nära solen som möjligt och fortfarande utföra fjärranalysoperationer, tillsammans med mätningar på plats. Parker Solar Probeavstår till stor del från fjärranalys av solen själv för att istället färdas ännu närmare för sina mätningar på plats. 

Men för att dra full nytta av farkosternas kompletterande tillvägagångssätt Parker Solar Probe vara inom synfältet för ett av Solar Orbiters instrument. På så sätt kan Solar Orbiter registrera de storskaliga konsekvenserna av vad Parker Solar Probe mätte in-situ (in-situ begreppet betyder på plats).

Daniele Telloni, forskare vid det italienska nationella institutet för astrofysik (INAF) vid astrofysiska observatoriet i Turin, är en i teamet bakom Solar Orbiters Metis-instrument. Metis är en koronagraf som blockerar ljuset från solens yta och tar bilder av koronan. Det är det perfekta instrumentet att använda för storskaliga mätningar och med detta instrument började Daniele leta efter tillfällen då Parker Solar Probe kunde vara med i undersökningen.

Den 1 juni 2022 var tillfället då de två rymdfarkosterna vara i nästan rätt omloppskonfiguration med varandra. I huvudsak skulle Solar Orbiter se på solen och Parker Solar Probe vara precis vid sidan om, nära, men precis utanför synfältet för Metis-instrumentet.

När Daniele såg problemet insåg han att allt som skulle krävas för att få Parker Solar Probe i sikte var lite korrigering av Solar Orbiters riktning: en 45 graders förändring och rikta farkosten något bort från solen.

Men när varje manöver av ett rymduppdrag är noggrant planerad i förväg, och rymdfarkoster själva är utformade för att peka endast i mycket specifika riktningar, särskilt när man hanterar solens enorma värme var det inte klart att rymdfarkostens operationsgrupp skulle godkänna en sådan avvikelse med tanke på solens hetta och farkostens skydd. Men när alla var klara över den potentiella vetenskapliga avkastningen blev beslutet ett tydligt "ja"."Möjligheten att använda både Solar Orbiter och Parker Solar Probe har verkligen öppnat en helt ny dimension i denna forskning", beskriver Gary Zank, vid  University of Alabama i Huntsville, USA och medförfattare till detstudien.

Genom att jämföra den nyligen uppmätta hastigheten med de teoretiska förutsägelser som har gjorts av solfysiker genom åren har Daniele nu visat att solfysiker nästan säkert hade rätt i sin förklaring av turbulens som ett sätt att överföra energi.

Det specifika sätt som turbulens gör detta är inte olikt vad som händer när man rör ut socker i en kopp kaffe. Genom att stimulera slumpmässiga rörelser av en vätska, antingen en gas eller en vätska överförs energi till allt mindre skalor vilket kulminerar i omvandlingen av energi till värme. När det gäller solkoronan magnetiseras också vätskan och då lagras magnetisk energi tillgängligt för att omvandlas till värme.

En sådan överföring av magnetisk och rörelseenergi från större till mindre skalor är själva kärnan i turbulens. Vid de minsta skalorna tillåter dessa fluktuationer att interagera med enskilda partiklar, mestadels protoner och värma upp dessa.

Mer arbete behövs dock innan man kan säga att solvärmeproblemet är löst men nu, tack vare Danieles arbete, har solfysiker sin första mätning av denna process.

Arbetet representerar ett viktigt steg framåt för att lösa koronans uppvärmningsproblem, skriver projektforskare Daniel Müller.

Bild vikipedia från solens yta registrerad av Hinode's Solar Optical Telescope den 12 januari 2007. Bilden visar plasmats trådliknande former som förbinder olika områden med olik magnetisk polaritet. Det japanska Hinodes-teleskopet kan påvisa dessa mycket dramatiska bilder av kromosfären, det tunna skikt av solatmosfären som finns mellan solens synliga yta, fotosfären och koronan.

Utflöde av gas och damm sker från HH 211

 

Herbig-Haro objekt (HH) är lysande områden som omger nya stjärnor vilka bildas när stjärnvindar eller gasstrålar spyr ut från dessa  stjärnor under bildning (protostjärnor)  och bildar chockvågor som kolliderar med närliggande gas och stoft i höga hastigheter. Ovan bild av HH 211 tagit av NASA: s James Webb Space Telescope avslöjar ett utflöde av gas och damm från en protostjärna då denna inte var mer än några tiotusentals år gammal och hade en massa av endast 8 % av vår sol (den kommer dock att växa till en stjärna lik solen).

Infraröd avbildning är kraftfull metod att studera nya stjärnor och deras utflöden då sådana stjärnor är inbäddade i gas från molekylmoln där de bildas. Den infraröda emissionen av stjärnans utflöden tränger igenom den skymmande gasen och stoftet, vilket gör ett Herbig-Haro-objekt likt HH 211 idealiskt att observera med Webbteleskopets känsliga infraröda instrument. Molekyler som finns i de turbulenta förhållandena ex molekylärt väte, kolmonoxid och kiselmonoxid avger infrarött ljus som Webbteleskopet kan samla in och då blir det möjligt att kartlägga utflödenas struktur.

Bilden ovan visar en serie bogchocker i sydost (nedre vänstra) och nordväst (övre högra) samt den smala bipolära (dubbelstrålar) strålen som driver dessa. Webb avslöjar denna scen i oöverträffad detaljrikedom i ungefär 5 till 10 gånger högre rumslig upplösning än någon tidigare bild av HH 211. Den inre strålen ses "vicka" med spegelsymmetri på vardera sidan av den i centrum belägna  protostjärnan. Detta stämmer överens med observationer i mindre skala och tyder på att protostjärnan i själva verket kan vara en framtida ännu ej upplöst till två dubbelstjärna.

Teamet mätte hastigheterna hos de innersta utflödesstrukturerna som då visade sig ha 80 till 100 kilometers hastighet per sekund. Skillnaden av hastighet mellan dessa delar av utflödet och det ledande material de kolliderar med - chockvågen,  är dock mycket mindre. Forskarna drog slutsatsen att utflöden från de yngsta stjärnorna, som den i mitten av HH 211 mestadels består av molekyler, eftersom de jämförelsevis låga chockvåghastigheterna inte är tillräckligt energirika för att bryta isär molekylerna i enklare atomer och joner.

 Bilden visar NASA: s James Webb SpaceTelescopes högupplösta, nära det infraröda fältet på Herbig-Haro 211. Här avslöjas skarpa detaljer om utflödet från en ung stjärna, en infantil (mycket yngre) analog av vår sol. Herbig-Haro-objekt bildas när stjärnvindar (gasstrålar) avges från nya stjärnor och det då bildas chockvågor som kolliderar med närliggande gas och damm i höga hastigheter. Bilden visar en serie bogchocker i sydost (nedre vänster) och nordväst (övre högra) samt den smala bipolära strålen som driver dem i oöverträffad detalj. Molekyler som exciteras av de turbulenta förhållandena, inklusive molekylärt väte, kolmonoxid och kiselmonoxid, avger infrarött ljus, samlat av Webb, som kartlägger utflödets struktur.

ESA / Webb, NASA, CSA, T. Ray (Dublin Institute for Advanced Studies)

Det kan finnas svarta hål betydligt närmre jorden än vi tidigare ansett.

 

I en ny forskningsrapport publicerad i septembernumret av tidskriften Monthly Notices of the Royal Astronomical Society beskriver ett team av astronomer  den kosmiska historien om en närliggande stjärnhop som kallas Hyades-klustret  vilket är den närmaste stjärnhopen till jorden. Här finns hundratals stjärnor av ungefär samma ålder, kemiska sammansättning och med likartat rörelsemönster.

Med hjälp av data från Europeiska rymdorganisationens stjärnkartläggande Gaia-satellit datasimulerade teamet de senaste 650 miljoner åren av stjärnhopens utveckling. De fann att den bästa förklaringen till hopens nuvarande stjärnfördelning beror på närvaron av minst två kanske tre små svarta hål gömda i Hyades-klustrets centrum. Svarta hål som subtilt påverkar stjärnornas rörelser genom sin kraftfulla gravitation. 

Våra simuleringar kan utifrån storleken på Hyades-klustret förklaras bäst om några svarta hål finns i centrum av klustret idag (eller tills nyligen), beskriver studieförfattaren Stefano Torniamenti, postdoktoral forskare vid universitetet i Padua i Italien.

Om detta resultat bekräftas vid vidare studier skulle dessa misstänkta svarta hål vara de närmaste till jorden som hittills upptäckts. Dessa potentiella svarta hål finns då endast 150 ljusår från vår planet och är ungefär 10 gånger närmare oss än den närmaste kandidaten - det märkliga stjärnkretsande svarta hålet Gaia BH1 som finns cirka 1 500 ljusår bort från oss. 

Bild vikipedia av en illustratörs tolkning av den solliknande stjärnan (vänster) och det svarta hålet (uppe till höger) i Gaia BH1-systemet

Sluttester av Nancy Grace Roman Space Telescopes stora kamera.

 

Ett team av ingenjörer och tekniker vid Ball Aerospace, en av industripartnerna till NASA: s Nancy Grace Roman SpaceTelescope och NASAs Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland, har nu avslutat monteringen av teleskopets stora kamera. Detta toppmoderna verktyg kallas Wide Field Instrument (WFI) och gör det möjligt för astronomer att utforska kosmos från utkanten av vårt solsystem till kanten av det observerbara universum. Nu är teamet redo att göra tester för att visa att det tål de hårda förhållandena vid uppskjutningen och i rymden. beskriver Mary Walker, Romans WFI-instrumentchef på Goddard

Teamet tillhandahöll fyra komponenter till  WFI optiska struktur, elementhjulenheten, värmehanteringssystemet och justeringskompensationsmekanismen. Goddard-teamet tillhandahöll de kritiska optiska elementen, fokalplansystemet, det relativa kalibreringssystemet och instrumentets kommando- och datahanteringselektronik. Därefter satte ingenjörer från båda teamen ihop alla dessa byggstenar i ett sterilt rum i Boulder, Colorado, mekaniska och elektriskt integrerade komponenter till ett system. Nu kommer teamet att slutföra fullständiga miljötester under rymdliknande förhållanden innan de levererar WFI till Goddard sommaren 2024. Väl där kommer det att ansluta sig till andra observatoriesystem i teleskopet för integration och testning eftersom. Uppdraget är redo att starta senast i maj 2027.

WFI är en 288-megapixel kamera som ska ta bilder i det infraröda fältet som ger Roman samma vinkelupplösning som rymdteleskopet Hubble men med minst 100 gånger större synfält  än Hubbleteleskopet. Dess svepande kosmiska undersökningar kommer att hjälpa forskare att upptäcka ny och unikt detaljerad information om planeter utanför vårt solsystem, reda ut mysterier som mörk energi och kartlägga hur materia är strukturerad och fördelad i hela kosmos. Utöver det ger teleskopets resurser ett brett spektrum till ytterligare utredningar.

Bild vikipedia på teleskopet Nancy Grace Roman Space Telescope.

NASAs farkost Lucy har nu tagit bilder av asteroiden Dinkinesh

 

152830 Dinkinesh är en liten, stenig asteroid under 1 kilometer i diameter och en av asteroiderna i asteroidbältet mellan Mars och Jupiter.

Lucy är en amerikansk rymdsond i NASA:s Discoveryprogram, utvecklad av Lockheed Martin, som ska studera bland annat flera av Jupiters trojaner (asteroider som följer Jupiter i sin bana). Rymdsonden sköts upp med en Atlas V-raket den 16 oktober 2021.

Den lilla pricken som rör sig mot bakgrunden av stjärnor är den första bilden från NASA: s Lucy på en av huvudbältets asteroiden Dinkinesh.  Den första av 10 asteroider som rymdfarkosten kommer att besöka på sin 12-åriga upptäcktsresa. Lucy tog två bilder av asteroiden den 2 och 5 september 2023. Till vänster blinkar bilden mellan dessa två första bilder av Dinkinesh. Till höger är asteroiden cirklad för att hjälpa ögat se den.

Lucy tog bilderna medan den var 23 miljoner km från asteroiden. Under de kommande två månaderna kommer Lucy att fortsätta mot Dinkinesh till som närmst avstånd från den på 425 km vilket sker den 1 november 2023. Lucy-teamet kommer att använda detta möte som ett tillfälle till att testa rymdfarkostens system med fokus på rymdfarkostens terminalspårningssystem som är utformat för att hålla asteroiden inom instrumentets synfält när rymdfarkosten flyger förbi vid med en hastighet av 4,5 km / s. Lucy kommer att fortsätta att avbilda asteroiden under de kommande månaderna som en del av sitt optiska navigationsprogram. Dinkinesh kommer att förbli en diffus ljuspunkt under den långa inflygningen och kommer inte att visa ytans detaljer förrän dagen för mötet (då Lucy är som närmst).

De nu gjorda observationerna gjordes med hjälp av Lucys högupplösta kamera, L'LORRI-instrumentet (Lucy LOng Range Reconnaissance Imager) som tillhandahållits av Johns Hopkins Applied Physics Laboratory i Laurel, Maryland.

Rymdsondens uppgift är att studera en rad olika asteroider, genom att flyga förbi dem på relativ nära håll. Under resan kommer den även att passera jorden tre gånger.

En av de första bilderna på Dinkinesh (inringad) av rymdfarkosten Lucy i september 2023. Från Vikipedia.

Metan och koldioxid i atmosfären i K2-18 b. Kan innebära liv på planeten.

 

K2-18b är en exoplanet som kretsar kring den röda dvärgstjärnan K2-18 på 124 ljusårs avstånd från Jorden. Planeten är 8,6 gånger mer massiv än jorden.

NASA: s James Webb Space Telescope hittade intressanta molekyler i  K2-18 b:s atmosfär. Upptäckten av kolbärande molekyler som metan och koldioxid. Webbs upptäckt läggs till de senaste studierna som tyder på att K2-18 b kan vara en Hyceanplanet. På en hyceanplanet finns väte i atmosfären och hav bestående av vatten på ytan.. 

Den första insikten i de atmosfäriska egenskaperna hos denna exoplanet som finns i den beboeliga zonen runt sin sol kom från observationer med NASA: s  Hubbleteleskop.

K2-18 b finns  i riktning mot stjärnbilden Lejonet. Exoplaneter som K2-18 b med storlek mellan jorden och Neptunus finns inte i vårt solsystem (men är en vanlig planettyp i andra solsystem). Denna brist på motsvarande närliggande planeter innebär att dessa "sub-Neptunus" är dåligt förstådda och arten av deras atmosfärer är en fråga som debatteras bland astronomer. Överflödet av metan och koldioxid och bristen på ammoniak stöder hypotesen att det kan finnas ett hav av flyttande vatten under den väterika atmosfären på K2-18 b.

Webb-observationerna gav också en trolig detektion av en molekyl som kallas dimetylsulfid (DMS). På jorden uppstår denna bara från liv. Men då K2-18 b ligger i den beboeliga zonen och nu visat sig innehålla  kolbärande molekyler, betyder inte det nödvändigtvis att planeten har livsformer. Planetens storlek - med en radie 2, 6 gånger större än jorden innebär att planetens inre sannolikt innehåller en stor mantel bestående av is under hårt tryck likt på Neptunus. Men på K2-18 b med en tunnare väterik atmosfär och en havsyta. Men havet kan vara för varmt för att hysa livsformer och är kanske inte i  flytande form.

Även om denna typ av planet inte existerar i vårt solsystem, är sub-Neptunusplaneter den vanligaste typen av planet som  är kända i vår galax, beskriver teammedlem Subhajit Sarkar vid Cardiff University. Teamets resultat har godkänts för publicering i The Astrophysical Journal Letters.

Bild en illustratörs tolkning av K2-18b (blå) kretsande runt sin sol den röda dvärgstjärnan K2-18. På bilden ses  ytterligare en exoplaneten runt solen K2-18c.

Mystisk otroligt stark energikälla undersöks av astronomer

 

Astronomer vid University of Maryland och Michigan Technological University har inspekterat en mystisk gammastrålningskälla med ultrahög energi som kallas LHAASO J2108 + 5157.

Källor som avger gammastrålning med fotonenergier mellan 100 GeV och 100 TeV kallas mycket höga VHE (very-high energy) gammastrålkällor medan de med fotonenergier över 0,1 PeV kallas UHE (ultra-high energy ) gammastrålkällor. Ursprunget till dessa källor är inte helt förstått. Astronomer söker ständigt efter nya objekt av denna typ för att karakterisera dem med syftet att förstå mer av deras egenskaper.

Ett team av astronomer under ledning från University of Marylands och där astronom Sajan Kumar bestämdes att se närmre på en sådan UHE gammastrålningskälla betecknad LHAASO J2108 + 5157. Det är en punktliknande källa med en förlängning av mindre än 0,39 grader, känd som associerad med molekylmolnet [MML2017] 4607  cirka 10700 ljusår bort från oss.

Vid tidigare observation av LHAASO J2108 + 5157 upptäcktes ingen röntgenkälla (något som brukar vara källan till gammastrålning)  det visade sig att den närmaste röntgenkällan till denna är den förmörkande binära RX J2107.3 + 5202 med separation av cirka 0,3 grader. Med tanke på att inga kraftfulla pulsarer eller supernovarester hittills har detekterats i närheten av LHAASO J2108 + 5157 är det svårt att bestämma ursprunget till dess gammastrålning.

Kumars team observerade LHAASO J2108 + 5157 med hjälp av Very Energetic Radiation Imaging Telescope Array System (VERITAS) och High-Altitude Water Cherenkov Observatory objektet  med syftet att förstå mer av  UHE-gammastrålarna därifrån.

Observationerna visade inga signifikanta utsläpp av röntgen nära positionen för LHAASO J2108 + 5158. Astronomerna utförde också spektralanalyser på det cirkulära området med radien 0,09 grader runt positionen för LHAASO J2108 + 5157, och mätte differentiella flödesgränser vid 1,0, 3,98 och 15,38 TeV energi.

De erhållna övre gränserna utesluter en hadronic model och föreslår en leptonic model för utsläpp för att förklara TeV till hundratals TeV-energi. Forskarna noterade dock att ett tidigare ej upptäckt molekylmoln nyligen har identifierats i närheten av LHAASO J2108 + 5157, vilket kastar mer ljus över ursprunget till den observerade gammastrålningen. 

Morfologin hos detta moln korrelerar starkt med LHAASO J2108 + 5157 gammastrålningsemission på upp till 2 GeV från Fermi-LAT och emission detekterad av LHAASO. 

 Detta gör det mer troligt att gammastrålarna förklaras bäst utifrån en hadronic model med molekylmoln som slutmål till de kosmiska strålpartiklarna som accelereras av oidentifierade pevatroner. 

Resultaten av studien publicerades den 31 augusti på förtrycksservern arXiv.

Bild vikipedia NASA-guide till elektromagnetiskt spektrum som visar överlappning i frekvens mellan röntgenstrålar och gammastrålar.