Interstellära resor ger stora kommunikationsproblem med Jorden

 

Citerat från vikipedia: Interstellär kommunikation är överföring av signaler mellan planetsystem. Att skicka interstellära meddelanden är potentiellt mycket enklare än interstellära resor, eftersom det är möjligt med teknik och utrustning som för närvarande finns tillgänglig. Avstånden från jorden till andra potentiellt bebodda system medför dock oöverkomliga fördröjningar, förutsatt att ljusets hastighet är begränsad. Till och med ett omedelbart svar på radiokommunikation som skickas till stjärnor tiotusentals ljusår bort skulle ta många generationer för människor att komma fram. Slut citat.

Om vi skulle resa till det solsystem som ligger närmast vårt eget, Alfa Centauri, ca 4 ljusår bort från oss under förutsättning att inte någon avancerad sci-fi-teknologisk revolution sker  skulle det ta lång tid att resa dit.

Ett måste är någon form av framdrivningsmetod som kan ta oss nära, men omäjligt överträffa, ljusets hastighet (enligt nuvarande kunskap kan inget färdas snabbare än ljuset). Men även om vi skulle uppnå detta skulle detta futuristiska transportsätt innebära alla möjliga kommunikationsutmaningar, beskriver forskare från Cornell university i en artikel som nyligen laddades upp på preprint-databasenarXiv. 

Till exempel tar det några minuter för meddelanden att anlända till Mars men timmar  att nå de yttre planeterna. För kommunikation på ännu längre avstånd som en farkost som skickas till något stjärnsystem många ljusår bort skulle det innebära att det skulle ta flera år för ett meddelande att nå farkosten. Men det är inte allt.

Den speciella relativitetsteorin lär oss att klockor inte är synkroniserade över universum. Resenärer ombord på rymdfarkosten skulle uppleva tidsdilatation, innebärande att tiden skulle gå långsammare i farkosten än den skulle göra på jorden. På grund av tidsdilatation skulle passagerarna inte uppleva år och årtionden i restid (om de inte reste  tusentals ljusår bort). För dem, beroende på hur snabbt de åkte, skulle det bara gå veckor eller månader medan årtionden eller århundraden går på jorden. Om de kommer till jorden igen skulle de inte möta sina anhöriga de skulle vara döda sedan kanske många sekler beroende på hur snabbt rymdskeppet gått och tid de rest enligt skeppets klockor.

Denna tidsdilatation skulle även medföra allvarliga problem för att samordna meddelanden. Även om det är irriterande skulle det inte vara den svåraste delen med interstellära resor. Istället är det så att rymdfarkoster som färdas i nära ljusets hastighet skulle drabbas av allvarliga kommunikationsavbrott. I sin artikel beskriver forskarna två hypotetiska interstellära resescenarier.

I det första skulle resenärerna fortsätta att accelerera sin rymdfarkost med en konstant acceleration på 1 g – samma acceleration som naturligt sker av jordens gravitation. Detta skulle skicka deras rymdfarkost allt närmare ljusets hastighet (men enligt fysikens lagar aldrig nå riktigt fram).

Märkligt nog skulle denna typ av konstant acceleration introducera en händelsehorisont. Om människorna på Jorden sände ett meddelande till rymdfarkosten skulle det meddelandet vara begränsat till ljusets hastighet. Det skulle rusa framåt mot rymdskeppet, men under tiden skulle skeppet också röra sig bort från signalen. Om meddelandet skickades tillräckligt snabbt efter avresan skulle det så småningom nå skeppet efter en betydande tidsfördröjning. Men om meddelandet väntar för länge med att sändas skulle budskapet aldrig komma fram. Rymdfarkosten skulle alltid vara ett steg före meddelandet och från rymdskeppets perspektiv skulle signalerna från jorden så småningom tystna helt. Dock skulle de komma fram till slut om skeppet landade på en exoplanet eller saktade ner hastigheten.

Det andra scenariot erbjuder en annan  utmaning. Forskarna övervägde fallet med en rymdfarkost som skickades till en avlägsen destination. Till en början accelererade rymdfarkosten hela tiden men halvvägs genom sin resa vände den sig om och bromsade in så att den inte bara flög förbi sitt mål (för att landa exempelvis). Detta scenario skulle medföra sina egna kommunikationsutmaningar.

För det första skulle rymdfarkosten sluta ta emot meddelanden från jorden efter en viss tid likt ovan. Dessa meddelanden skulle så småningom nå rymdfarkosten, men först efter att skeppet hade nått sin destination och slutat röra sig eller saktat ner farten.

Å andra sidan skulle rymdskeppet hela tiden kunna skicka signaler till jorden dessa signaler skulle alltid nå sitt mål (efter lång tid). Signaler som sändes från destinationen (ex. en koloni som redan etablerats på en avlägsen exoplanet) skulle alltid nå ett rymdskepp medan det färdades i riktning mot kolonin. Men signaler som skickades från rymdfarkosten till destinationen skulle inte anlända förrän strax innan farkosten själv var framme, då alla skickade meddelanden staplades på varandra och tillkännagav farkostens ankomst (hastigheten av farkost och meddelanden skulle vara likartad är förklaringen).

Dessa realiteter innebär att kommunikation med rymdfarkoster med nära ljusets hastighet skulle vara mycket utmanande och resorna mycket ensamma.

Bild flickr.com

Ett unikt objekt mellan Saturnus och Uranus

 

Ett unikt objekt som ibland sveper lika nära solen som Saturnus i sin bana och andra gånger drar sig tillbaka så långt ut som till Uranus bana har upptäckts ha en transformerande skiva av stoft runt sig som ändrar form och kan ses som ringar.

Det är dvärgplaneten 2060 Chiron. 

Det är en så kallad centaur,(Centaur är en klass av isiga kometobjekt som roterar runt solen mellan Jupiter och Neptunus)  infångade kometobjekt som färdas runt solen i loppande banor. Chiron är  218 kilometer i diameter och har ibland utbrott likt en komet. Hittills har ingen rymdfarkost någonsin besökt en centaur. 

2011 passerade Chiron framför en ljussvag stjärna från vår synvinkel sett från jorden. Sådana händelser kallas "stjärnockultationer" och baserat på hur ett objekt som Chiron blockerar en stjärnas ljus, kan det ockulterande objektets form och storlek bestämmas genom deduktion. Under ockultationen 2011 märktes att stjärnans ljus försvagades något två gånger innan Chiron själv ockulerade stjärnan och ytterligare två gånger efter att Chiron hade rört sig förbi stjärnans ljus. Observationen tolkades som att Chiron hade ett dubbelringsystem av stoft.

Om Chiron hade två stabila ringar skulle man förvänta sig två par symmetriska nedgångar i ljuset på vardera sidan av Chiron. Men det fanns en avvikande tredje dipp på ena sidan av Chiron något som bevisar att tolkningen inte är så entydig. Dessutom verkar de dippar som orsakades av det okända material ringarna består ha inträffat tiotals kilometer från de platser där ringarna uppmättes 2011. Storleken på nedgångarna i stjärnljuset orsakade av materialet skiljer sig åt.

Sedan ockulterade Chiron en annan stjärna den 28 november 2018, i en händelse som utnyttjades av Amanda Sickafoose, som är en senior forskare vid Planetary Science Institute i Tucson, Arizona. Eftersom Chirons skugga som kastas av stjärnan är så liten, korsade den bara ett smalt område på jorden och förbi södra Afrika. Sickafoose ledde därför ett team som använde 1,9-metersteleskopet vid South African Astronomical Observatory i Sutherland, Sydafrika, för att observera ockultationen.

Deras resultat, som publicerades exakt fem år senare, berättar en något annorlunda historia än 2011.

Platserna och mängderna av material som upptäcktes runt Chiron skiljer sig tillräckligt mycket från tidigare observationer vilket visar på ett instabilt ringsystem under utveckling, beskriver Sickafoose seniorforskare vid Planetary Science Institute i Tucson, Arizona.

Ytterligare en stjärnockultation av Chiron den 15 december 2022 observerades vid Kottamia Astronomical Observatory i Egypten av ett team lett av Jose Luis Ortiz från Instituto de Astrofísica de Andalucía i Spanien. Detta team upptäckte att materialet runt Chiron hade flyttat igen och upptäckte även tre symmetriska strukturer på vardera sidan av Chiron. Två av materialplatserna är smala och ett brett tillsammans verkar de bilda en bred skiva med en diameter på 580 kilometer. Ursprunget och sammansättningen av detta material runt Chiron är okänt även om det troliga är att det kommer från Chiron själv kanske sprängt ut i rymden av kometutbrott som det som bevittnades sommaren 2021 när Chiron ljusnade med 0,6 magnituder.

En annan centaur den 250 kilometer breda 160 Chariklo, har också visat sig ha ringar under en stjärnockultation och bekräftades under en annan stjärnockultation av James Webb Space Telescope den 18 oktober 2013 oktober.  JWST upptäckte då vattenis på Chariklo.

Bild pexels.com Uranus och Saturnus

Unikt orange norrsken sett i Storbritannien

 

Orange norrsken är vanligtvis omöjliga att se. Men då en meteor nyligen lyste upp över Storbritannien samtidigt som en  solstorm slog in i jordens atmosfär sågs ett orange sken.

Fotografen av skeendet Graeme Whipps upptäckte det orange norrskenet  ovanför Aberdeenshire i Skottland ca 6:00 lokal tid den 25 november, rapporterade Spaceweather.com.

Den ovanliga nyansen var en "otrolig syn, beskriver Whipps till Spaceweather.com. Den dök upp under en topp av norrskensaktivitet som varade i ungefär en timme, tillade han. Whipps tog också bilden meteoriten som strimlade över himlen vid ett tillfälle under ljusshowen. Norrskenet var en del av en mindre geomagnetisk storm - en störning i jordens magnetfält (magnetosfär) som utlöstes av ett snabbt rörligt moln av magnetiserad plasma, känt som en koronamassutkastning från solen som slog in i jorden precis innan norrskenet dök upp. De orange nyanserna i bilden uppstod genom att rött och grönt ljus blandades. Detta händer när vertikala band av röda och gröna norrsken överlappar varandra perfekt vilket är mycket sällsynt men som då ger orange norrsken.

Bild https://www.livescience.com/ på det extremt sällsynta orange norrsken som t på kvällshimlen över Skottland under en geomagnetisk solstorm den 25 november. (Bildkredit: Graeme Whipps)

Lever vi i ett stort tomrum

 

Ett av de största mysterierna inom kosmologin är hastigheten med vilken universum expanderar. Detta kan förutsägas med hjälp av standardmodellen i kosmologi Lambda modellen kall mörk materia (ΛCDM). Modellen bygger på detaljerade observationer av det ljus som blev över efter Big Bang – den så kallade kosmiska mikrovågsbakgrunden (CMB). 

Universums expansion får galaxer att röra sig bort från varandra. Ju längre bort de är från oss desto snabbare ses expansionen ske. Förhållandet mellan en galax hastighet och avstånd till kan förklaras med "Hubbles konstant", som är cirka 43 km per sekund per megaparsec (längdenhet inom astronomin). Men denna standardmodells värde har nyligen ifrågasatts vilket lett till vad forskare kallar "Hubblespänningen". När vi mäter expansionshastigheten med hjälp av närliggande galaxer och supernovor är den 10 % större än baserat på den kosmiska mikrovågsbakgrunden. 

I en ny artikel presenterar forskare vid Oxford university en möjlig förklaring till skillnaden:  baserad på att vi lever i ett gigantiskt tomrum i rymden (ett område med en densitet under genomsnittet). Detta visar de utifrån att detta tomrum kan blåsa upp  oxh mätas i lokala mätningar genom utflöden av materia från tomrummet. Utflöden skulle uppstå när områden med högre densitet som omger ett tomrum drar isär detta – det skulle då utöva en större gravitationskraft på materia än i områden med lägre densitet inuti tomrummet gör.

Resultatet kommer vid en tidpunkt då populära lösningar på Hubblespänningen är ifrågasatta. Vissa tror att vi bara behöver mer exakta mätningar. Andra tror att det går att lösa problemet genom att anta att den höga expansionstakt vi mäter lokalt faktiskt är den rätta. Men det kräver en liten justering av expansionshistoriken i det tidiga universumet för att CMB fortfarande skulle se rätt ut.

Tyvärr visar en granskning fram sju problem med detta tillvägagångssätt. Om universum expanderade 10 procent snabbare under större delen av den kosmiska historien, skulle det också vara omkring 10 procent yngre något som motsäger åldern på de äldsta stjärnorna.

Existensen av ett djupt och utsträckt lokalt tomrum av galaxernas antal och de snabbt observerade flödena tyder starkt på att strukturen växer snabbare än förväntat i CMB på skalor från tiotals till hundratals miljoner ljusår.

Intressant nog vet vi att det massiva galaxklustret ElGordo   ( sju miljarder ljusår bort från oss)  bildades tidigt i den kosmiska historien och har för hög massa och expansionhastighet för att vara kompatibelt med standardmodellen. Detta är ytterligare ett bevis på att strukturer bildas för långsamt i standardmodellen.

Då gravitationen är den dominerande kraften i stora skalor behöver vi med största sannolikhet utvidga Einsteins gravitationsteori (den allmänna relativitetsteorin)  –på skalor som är större än en miljon ljusår.

Vi har dock inget bra sätt att mäta hur gravitation beter sig på mycket stora skalor då det inte finns gravitationsbundna objekt som är så stora nog för detta. Vi kan anta att den allmänna relativitetsteorin fortfarande är giltig och jämföra den med observationer. Men det är just detta tillvägagångssätt som leder till de mycket allvarliga anomalier  som vår i dag bästa kosmologiska modell för närvarande står inför.

För mer av intressant läsning i ämnet se https://theconversation.comhär 

Inlägget är en sammanfattning av en artikel i theconversation.com/ författad av Indranil  Banik Postdoktoral forskare i astrofysik, University of St Andrews

Bild vikipedia på galaxklustret El Gordo som består av två separata galaxhopar som kolliderar i flera miljoner kilometers hastighet.

En stor planet vid en liten sol

 

I en artikel publicerad online den 30 november i tidskriften Science, beskriver forskare upptäckten av en planet som är mer än 13 gånger massivare än jorden runt den "svala" stjärnan röda dvärgstjärnan LHS 3154 vilken finns  50 ljusår från oss i riktning mot stjärnbilden Herkules. LHS 3154 är nio gånger mindre massiv än solen. Massförhållandet mellan planeten och dess sol är mer än 100 gånger större än jorden till vår sol.

Upptäckten avslöjar den tyngsta kända planeten i nära omloppsbana runt en sval dvärgstjärna en dvärgstjärna som visade sig vara en av de minst massiva och svalaste stjärnorna som upptäckts. Upptäckten går stick i stäv med vad nuvarande teori säger om planetbildning runt små stjärnor och visar för första gången en planet med så stor massa kring en stjärna med så låg massa.

Upptäckten visar hur lite vi vet om universum, beskriver Suvrath Mahadevan, professor i astronomi och astrofysik vid Penn State University och medförfattare till artikeln. Vi hade inte förväntat oss att en planet med så hög densitet i bana runt en stjärna med så låg densitet som LHS 3154 skulle existera. Han beskriver hur stjärnor bildas i stora moln av gas och stoft (så kallade proplanetära skivor). Efter att stjärnan har bildats finns gas och stoft kvar som protoplanetära skivor bestående av gas och damm som kretsar kring den nya stjärnan av vilket det så småningom genom gravitation utvecklas planeter.

Skivan bestående av gas och damm runt stjärnan LHS 3154 som kvarstod efter stjärnans bildande förväntades inte ha tillräckligt med fast massa för att skapa en planet så stor och med så hög massa som  LHS 3154b , beskriver Mahadevan. Men den finns så nu måste vi ompröva vår förståelse av hur planeter och stjärnor bildas, beskriver han.

Kan det vara så att det fanns mer i denna kvarstående protoplanetära skiva  än vad forskare ansett borde finnas kvar men att det inte finns en gräns för detta varken uppåt eller neråt?

Forskarna upptäckte den överdimensionerade planeten med hjälp av en astronomisk spektrograf byggd vid Penn State av ett forskarlag under ledning av Mahadevan. Instrumentet kallas Habitable Zone Planet Finder eller HPF och finns beläget vid Hobby-Eberly-teleskopet vid McDonald-observatoriet i Texas. Instrumentet ger några av de mest exakta mätningarna hittills av detta slag av infraröda signaler från närliggande stjärnor.

Även om sådana planeter som LHS 3154b  är mycket svåra att upptäcka runt stjärnor som vår sol innebär den låga temperaturen hos svala stjärnor att de här lättare kan upptäckas och att planeter nära svala stjärnor kan ha flytande vatten på sin yta fast de ligger mycket närmare sin sol i förhållande till jorden och solen. Detta kortare avstånd mellan dessa planeter och dess sol i kombination med den låga massan hos de ultrasvala stjärnorna resulterar i en detekterbar signal som tillkännager planetens närvaro som vi kan upptäcka, beskriver Mahadevan.

Bild från https://www.psu.edu  Konstnärlig återgivning av hur det kan se ut vid LHS 3154b och dess dvärgsol. Med tanke på exoplanetens stora massa har LHS 3154b troligen en Neptunusliknande sammansättning. Upphovsman: Penn State / Penn State.

Något kretsar kring Vintergatans centrala svarta hål och skjuter kraftfull strålning mot jorden var 76:e minut

 

Något i närheten av det supermassiva svarta hålet i Vintergatans centrum avfyrar regelbundna utkast av högenergirik gammastrålning mot jorden och forskarna har nu en teori om vad det är.

I ny icke-referentgranskad forskningsrapport som publicerats på preprintservern arXiv drar en duo astrofysiker vid National Autonomous University of Mexico slutsatsen att strålningsutbrotten kommer frånen gasklump som snurrar runt det svarta hålet med nästan en tredjedel av ljusets hastighet. Forskarlagets upptäckt kan lösa ett mysterium om Vintergatans centrala svarta hål – formellt kallat Sagittarius A* (Sgr A*) beläget cirka 26 700 ljusår från jorden som har förbryllat astronomer under de senaste två åren.

Med hjälp av data från rymdteleskopet Fermi Gamma-ray Space Telescope som samlats in mellan juni och december 2022 ville forskarna ta reda på ursprunget till dessa gammastrålutkast. 

Duon sökte i  offentligt tillgänglig Fermi-data efter mönster av periodicitet och riktningen  gammastrålningen kom från. De fann att pulserna kom i närområdet från Sgr A* med ett intervall av ungefär var 76,32:e minut. Denna emissionsperiod är hälften av tiden mellan pulser av röntgenstrålning som också kommer från närområdet av Vintergatans svarta hål vilket tyder på att de två emissionerna är i harmoni och sannolikt är relaterade till varandra.

Relaterandet av röntgen och gammastrålning pekar mot en enda fysikalisk mekanism som producerar den, skriver forskarlaget i artikeln. Det avslöjar av vad forskarna kallar en "unik oscillerande fysisk mekanism" som ledde till slutsatsen att både gammastrålningen och röntgenstrålningen kommer från en gasklump som virvlar runt Sgr A* med cirka 30 % av ljusets hastighet - eller cirka 200 miljoner mph (320 miljoner km/h). De tror att denna snabbt roterande klump av gasmateria sänder ut ljus över flera våglängder av strålning när den virvlar runt Sgr A* och blossar upp med jämna mellanrum i sin omloppsbana runt det svarta hålet.

Upptäckten kan ge forskarna en bättre förståelse för miljöerna runt supermassiva svarta hål, särskilt mindre glupska exempel, som det i Vintergatans centrum.

Bild vikipedia Bild av Sagittarius A i vintergatans centrum, publicerad av Event Horizon Telescope 12 maj 2022.[

Att planeter lutar i sin bana är vanligare än vi trott

 

Astronomer har länge antagit att planeter med lutade, vinklade banor – banor som inte ligger i linje med sin sols rotationsaxel beror på något kosmiskt fenomen som exempelvis att närliggande stjärnor planeter påverkar banan (troligen genom gravitation eller än troligare tidvatteneffekt föreslår jag något som verkar mer vanligt i  äldre solsystem än man ansett tidigare).

En ny Yale-ledd studie publicerad i The Astronomical Journal tyder på att det är vanligt. I studien har en internationell forskargrupp ledd av Yale-astronomen Malena Rice genomfört en omfattande analys av solsystem med flera planeter där planeternas banor har förblivit relativt ostörda sedan de bildades.

Den här typen av konfiguration, där en planets omloppsbana är exakt ordnad med en annan i ett exakt heltalsförhållande av omloppsperioder, är sannolikt vanlig att hitta i ett solsystem tidigt under dess utveckling, beskriver Rice, biträdande professor i astronomi vid Yales fakultet för konst och vetenskap och huvudförfattare till studien.

Det är en fantastisk konfiguration – men det är bara en liten andel av systemen som behåller den, skriver hon.

Och även i dessa solsystem, fann Rice och hennes medförfattare att planeter kan ha en banlutning på upp till 20 grader.

Forskarna började sitt arbete med att mäta den lutande banan för TOI-2202 b, en "het Jupiter"-planet cirka 770 ljusår från oss i solsystemet TOI-2202 . En het Jupiter är en planet som är mycket större än jorden oftast med en betydligt kortare omloppstid runt sin sol än jordens 365 dygn.

Forskarna jämförde TOI-2202 b:s omloppsbana med omloppsdata från  inventeringen av liknande planeter som hittats i NASA:s Exoplanet Archive. Satt i detta större sammanhang var en typisk lutning på så mycket som upp till 20 grader för planeter vanligt. TOI-2202 b:s slutning är 20 grader.

Rice beskriver att upptäckten ger värdefull information om solsystems tidiga utveckling och säger något viktigt även om jordens och vårt solsystem att en liten lutning av en planet är en vanligdel i kursen runt solen.

Det är betryggande, skriver Rice och tillägger att det säger oss att vi inte lever i ett konstigt solsystem. Det här är verkligen som att titta på oss själva i en lustig spegel och se hur vi passar in i den större bilden av universum.

Den nya studien hjälper Rice i hennes strävan att förstå "heta" Jupiter-solsystem, system som innehåller gasjättar som liknar Jupiter, men med mycket korta omloppstider runt sin sol.

Jag försöker ta reda på varför system med heta Jupitrar fick så extremt lutande banor, beskriver  Rice. För att ta reda på det måste jag först ta reda på vilka typer av solsystem som inte är så dramatiskt lutade.

Den nya studien är den åttonde från kartläggningen Stellar Obliquities in Long-period Exoplanet Systems (SOLES), som grundades av Rice och leddes tillsammans med Songhu Wang, tidigare postdoktor vid Yale och numera verksam vid Indiana University och medförfattare till den nya studien. Ytterligare medförfattare inkluderar forskare från Belgien, Spanien, Chile, Australien och USA.

Bild vikipedia Jorden vid säsongsbetonade punkter i sin omloppsbana (ej skalenligt)