De första galaxernas form

 

Forskare som analyserade Webbs data fann att de långsmala (surfbrädeliknande) och nålformade galaxerna var mycket vanligare när universum var 600 miljoner till 6 miljarder år gammalt. Närliggande galaxer i tid och rum är ofta tydligt definierade som spiral eller klotformade.

Det är ännu inte klart om de för oss nya galaxformerna har utvecklats vidare under hela den kosmiska tiden till de spiral och klotformer vi ser i vår tid . Framtida forskning krävs för att ta reda på hur galaxernas 3D-geometrier förändrats under mer än 13 miljarder år.

Forskare som analyserat bilder från NASA:s James Webb Space Telescope beskriver att ungefär 50 till 80 procent av galaxerna de studerat verkar vara tillplattade i två dimensioner enligt uttalande av huvudförfattaren Viraj Pandya, NASA Hubble Fellow vid Columbia University i New York.

Vilken kategori skulle vår galax Vintergatan hamna i om vi kunde vrida tillbaka klockan miljarder år? "Vår bästa gissning är att den kan ha sett mer ut som en surfbräda", beskriver medförfattaren Haowen Zhang, doktorand vid University of Arizona i Tucson. Denna hypotes är delvis baserad på nya bevis från Webb – teoretiker som har "vridit tillbaka klockan" för att uppskatta Vintergatans massa för miljarder år sedan, vilket korrelerar med formen vid den tiden.

Dessa avlägsna galaxer är också mycket mindre massiva än närliggande spiral och elliptiska galaxer – de är föregångare till mer massiva galaxer som vår egen. "I det tidiga universum hade galaxer mycket mindre tid på sig att växa", säger Kartheik Iyer, medförfattare och NASA Hubble Fellow vid Columbia University. – Att identifiera ytterligare kategorier för tidiga galaxer är spännande – det finns mycket mer att analysera nu. Vi kan nu studera hur galaxernas former relaterar till hur de ser ut och bättre projicera hur de bildades mycket mer detaljerat.

"Det här är tidiga resultat", säger medförfattaren Elizabeth McGrath, docent vid Colby College i Waterville, Maine. "Vi måste gräva djupare i data för att ta reda på vad som händer över tid, men vi är mycket nöjda över dessa tidiga trender."

Bild vikipedia NGC 1427A är ett exempel på irreguljär galax.

Bild vikipedia NGC 1427A är ett exempel på irreguljär galax.

En detaljrik bild av en mycket gammal stjärnhop

 

Bilden ovan visar den näst ljusstarkaste klotformiga stjärnhopen på natthimlen – 47 Tucanae. Bilden togs av ett forskarlag vid CurtinUniversity-noden vid International Centre for Radio Astronomy Research (ICRAR) i västra Australien.

Forskarna upptäckte i samband med bildtagningen även en tidigare oupptäckt radiosignal i centrum av hopen. Astronom Dr Arash Bahramian, från ICRAR:s nod vid Curtin University, beskriver att stjärnhopar är uråldriga reliker från det tidiga universum. Klotformiga stjärnhopar består av  mycket gamla stjärnor som vi ser runt Vintergatan, beskriver han och tillägger att de är otroligt fullpackade av stjärnor med tiotusentals till miljontals stjärnor tillsammans i en sfär.

Bilden av 47 Tucanae visar en av de tyngsta klotformiga stjärnhoparna i Vintergatan. Här finns mer än en miljon stjärnor och dess centrum är mycket ljusstark och packad av stjärnor.  Dr Bahramian beskrev att bilden skapades efter mer än 450 timmars observationer av CSIRO:s Australia Telescope Compact Array (ATCA), på Gomeroi Country.

Det är den djupaste och känsligaste radiobilden som någonsin sammanställts av något australiskt radioteleskop.

Forskningsresultatet publicerades i The Astrophysical Journal.

Bild https://www.icrar.org/47tuc/ Det täta klotet av stjärnor som utgör den klotformiga stjärnhopen 47 Tucanae. Medverkande: NASA, ESA och Hubble Heritage (STScI/AURA)-ESA/Hubble-samarbete.

Nya rön om vattnets historia på Månen

 

Ny forskning av postdoktor Tara Hayden vid Western University visar att den tidiga månskorpan på månens yta, berikades avsevärt med vatten för mer än 4 miljarder år sedan, tvärtemot vad man tidigare trott. Forskningsresultatet  ger spännande nya bevis för att månens tidiga skorpa innehöll mer vatten än vad man hittills trott vilket öppnar nya dörrar till studie av månens historia.

För första gången har upptäckts apatit i månens tidiga skorpa vilket är otroligt spännande – eftersom vi nu äntligen kan börja pussla ihop detta okända skede i månens historia. Vi finner att månens tidiga skorpa var rikare på vatten än vi förväntat oss, och dess flyktiga stabila isotoper avslöjar en ännu mer komplex historia än vi kände till tidigare, beskriver Hayden, (som för närvarande arbetar som kosmokemist hos den berömda planetgeologen Gordon "Oz" Osinski vid Westerns institution för geovetenskaper). 

Vår kunskap om vattnets historia på månen kommer från Apollo-färdernas prover de tog de med sig till jorden. Men dessa prover tros bara representera cirka fem procent av hela månens yta, beskriver Hayden. Tills vi får tillbaka fler markprover från de kommande Artemis-uppdragen är de enda av andra prover från månytan meteoriter från månen.

Hayden gjorde sin upptäckt av apatit vid The Open University under sina doktorandstudier när hon verifierade en sten från en samlare som en månmeteorit. Utöver identifieringen visade sig provet innehålla en viktig del av data om vatten på månen.

"Jag hade sådan tur att meteoriten inte bara kom från månen utan också innehöll kemi som är viktig för vår förståelse av månens vattenförande mineraler", beskriver Hayden.

Apatit hittas i alla typer av månstenar utom glaspärlor (som var en del av de prover apollobesättningarna tog med sig från månen) och Ferroanska anortositstenar där det senare representerar månens tidiga skorpa. Den Ferroanska anortositstengruppen är känd för att vara otroligt gammal (4,5-4,3 miljarder år gammal) och är den enda kända bergarten som har bildats direkt av månens magmaocean – då månen var nästan helt smält.

Upptäckten beskrivs i en studie som publicerades nyligen i tidskriften Nature Astronomy.

Bild vikipedia. En intressant bild som visar färgmättnaden på månens yta förstärkt rödaktig rostbrun för järn blåaktig för titanoxidmineraler.

Överraskande gammastrålning kom bortom vår galax

 

Gammastrålning eller γ-strålning är fotonstrålning så kallad joniserande strålning av fotoner.

Fermi Gamma-ray Space Telescope är ett rymdbaserat teleskop avsett för kosmisk gammaastronomi.

Astronomer som analyserat 13 års data från NASA:s rymdteleskop Fermi har upptäckt en oväntad och ännu oförklarlig händelse utanför vår galax.

Det var en helt slumpartad upptäckt, beskriver Alexander Kashlinsky, kosmolog vid University of Maryland och NASA:s Goddard Space Flight Center i Greenbelt som beskrev upptäckten vid American Astronomical Societys 243:e möte i New Orleans. Vi hittade en mycket starkare signal på en annan del av himlen, än den vi letade signaler på, beskrev han.

Intressant nog finns gammastrålningssignalen i en liknande riktning och med en nästan identisk magnitud som en annan oförklarlig egenskap, en som produceras av några av de mest energirika kosmiska partiklar som någonsin upptäckts (i form av de första atomernas ljus).

Teamet letade efter en gammastrålningsegenskap relaterad till CMB (kosmisk mikrovågsbakgrund), det äldsta ljuset i universum. Forskare säger att CMB uppstod när det heta, expanderande universum hade svalnat tillräckligt för att bilda de första atomerna, en händelse som frigjorde en explosion av ljus som för första gången kunde tränga ut kosmos. Utsträckt av den efterföljande expansionen av rymden under de senaste 13 miljarder åren, upptäcktes detta ljus först i form av svaga mikrovågor över hela himlen 1965. 

Forskarlaget ansåg att genom att lägga ihop många års data från Fermis LAT (Large Area Telescope), teleskopet som skannar hela himlen flera gånger dagligen kunde ett relaterat dipoleantennmönster upptäckas i gammastrålningen. Tack vare relativitetsteorins effekter bör gammastrålningsdipolen förstärkas med så mycket som fem gånger jämfört med de för närvarande detekterade CMB:erna.

Forskarna kombinerade 13 års Fermi LAT-observationer av gammastrålning över cirka 3 miljarder elektronvolt (GeV); Som jämförelse har synligt ljus energier mellan cirka 2 och 3 elektronvolt. De tog bort alla upplösta och identifierade källor och skalade bort Vintergatans centralplan för att analysera den extragalaktiska gammastrålningsbakgrunden.

"Vi hittade en gammastråldipol,  dess topp ligger på den södra himlen, långt från CMB:s, och dess magnitud är 10 gånger större än vad vi skulle förvänta oss genom vår rörelse med jorden", beskriver medförfattaren Chris Shrader, astrofysiker vid Catholic University of America i Washington och vid Goddard. "Även om det inte var vad vi letade efter misstänker vi att det kan vara relaterat till det vi sökte. Forskarna tror att  de två fenomenen är kopplade till varandra – att ännu oidentifierade källor producerar både gammastrålning och partiklar. För att lösa denna kosmiska fråga måste astronomer antingen lokalisera dessa mystiska källor eller föreslå alternativa förklaringar till båda egenskaperna. Något man hoppas kunna i framtiden.

En artikel som beskriver ovan fynd publicerades onsdagen den 10 januari i The Astrophysical Journal Letters.

Bild vikipedia NASA:s guide till elektromagnetiskt spektrum som visar överlappning av frekvens mellan röntgen- och gammastrålar.

Möjligen driver diamantregn Neptunus och Uranus magnetfält

 

Diamanter kan bildas i det nedre av atmosfären i planeter som Neptunus och Uranus och färdas nedåt och resultera isjättarnas magnetfält, enligt ny forskning från ett internationellt team av forskare inklusive Carnegies Alexander Goncharov och Eric Edmund. SLAC National Accelerator Laboratory-teamets resultatet kom till genom att de använde den europeiska XFEL-anläggningen för att försöka lösa långvariga meningsskiljaktigheter om temperatur- och tryckförhållandena under vilka diamanter bildas av kortlivade kolväten som de som förväntas finnas i dessa isiga kroppars atmosfär.

Även om vi inte direkt kan undersöka fysiken och kemin som förekommer i planeters inre, kan sofistikerade laboratorietekniker visa hur planetariska byggstenar beter sig och omorganiserar sig under de extrema förhållanden som finns inuti dessa planeter", beskriver Edmund.

Laboratorieteknik och teoretisk datamodellering har gett forskare en ungefärlig uppfattning om den process genom vilken diamanter bildas från kortlivade kolvätemolekyler i isiga planeters inre. Olika laboratorietekniker har dock gett varierande resultat vilket gör det svårt att fastställa på vilket djup i atmosfären detta fenomen uppstår.

Denna långvariga oenighet visas mellan experiment där man komprimerar kolväten för att få dem till extrema tryckförhållanden och experiment som skapar dessa förhållanden genom att träffa prover med höghastighetsprojektiler som efterliknar ett meteoritnedslag.

Forskarteamet, som leddes av SLAC:s Mungo Frost, använde en röntgenlaser vid XFEL-anläggningen i Tyskland för att träffa ett komprimerat prov av polystyren med ultrakorta röntgenblixtar, vilket gav en slags "guldlocksmetod" som löser upp spänningen mellan de två tidigare metoderna. Världens största röntgenlaser på FuXFEL genererar ultrakorta blixtar 27000 gånger per sekund.

"Genom detta internationella samarbete har vi gjort stora framsteg vid European XFEL och fått anmärkningsvärda nya insikter om isiga planeter", beskriver Frost i ett uttalande.

De fann att diamantbildning observeras under tryck som sträcker sig från 188 000 till 266 000 atmosfärer (eller 19 till 27 gigapascal) och över 2200 Celcius.

Det innebär att diamanter bildas på grundare djup än man tidigare trott på isjätteplaneter. Eftersom det är tätare än det omgivande materialet sjunker det djupare – ett fenomen som ibland kallas "diamantregn" – vilket ger en extra värmekälla, vilket kan driva en konvektion i islagret och bidra till dessa planeters komplexa magnetfält. Dessutom innebär denna process med relativt ytlig diamantbildning från kolväten och att detta kan inträffa även på mindre isiga kroppar, ex mini-Neptunus", beskriver Goncharov.

 Studien är publicerad i Nature Astronomy.

Bild https://www.spacedaily.com/ med texten översatt På isjätteplaneter bildas diamanter på grundare djup än man tidigare trott. Eftersom det är tätare än det omgivande materialet sjunker det djupare – ett fenomen som ibland kallas "diamantregn" – vilket ger en extra värmekälla, vilket kan driva konvektion i islagret och bidra till dessa planeters komplexa magnetfält.

Gamla stjärnors planetsystem är bra platser att söka liv på

 

Stjärnor lika vår sol är roterar snabbt vilket skapar ett starkt magnetfält som kan få våldsamma utbrott och bombardera dess planetsystemet med laddade partiklar och skadlig strålning. Under miljarder år saktar stjärnans rotation gradvis ner dess magnetfält i en solvind från dess yta, en process som kallas magnetisk inbromsning. Den långsammare rotationen ger ett svagare magnetfält och båda egenskaperna avtar tillsammans i styrka över tid.

Fram tills nyligen antog astronomer att magnetisk inbromsning fortsätter på obestämd tid. Men nya observationer utmanar detta antagande."Vi skriver om läroböckerna om hur rotation och magnetism hos äldre stjärnor som solen förändras i mitten av deras beräknade existens", beskriver forskaren Travis Metcalfe, vid White Dwarf Research Corporation i Golden, Colorado, USA.

 Klaus Strassmeier, chef vid Leibniz-institutet för astrofysik i Potsdam, Tyskland och medförfattare till studien, tillägger: "Detta beror på att försvagad magnetisk bromsning också stryper stjärnvinden och gör förödande utbrott allt mindre sannolika."

Utbrott av det slag som sker som värst vart 11:e år från vår sol och då kan slå ut internet mm.

Teamet av astronomer från USA och Europa kombinerade observationer av 51 Pegasi från NASA:s Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) med banbrytande mätningar av Pegasi magnetfält från Large Binocular Telescope (LBT) i Arizona med hjälp av Potsdam Echelle Polarimetric and Spectroscopic Instrument (PEPSI). Även om exoplaneten som kretsar kring 51 Pegasi inte passerar framför sin sol sett från jorden, uppvisar stjärnan själv subtila variationer i ljusstyrka i TESS-observationerna som kan användas för att mäta stjärnans radie, massa och ålder – en teknik som kallas asteroseismologi. 

Samtidigt präglas stjärnans magnetfält en liten mängd polarisation i stjärnljuset vilket gör det möjligt för PEPSI på LBT att skapa en magnetisk karta av stjärnans yta då stjärnan roterar – en teknik som kallas Zeeman-Doppler Imaging. Tillsammans gjorde dessa mätningar det möjligt för teamet att utvärdera den nuvarande magnetiska miljön runt stjärnan.

Under de senaste åren har teamet börjat använda PEPSI på LBT för att mäta magnetfälten för flera TESS-objekt (objekt upptäckta av TESSteleskopet har alltid en beteckning som börjar med ett T) och gradvis byggt upp en ny förståelse för hur magnetism förändras i stjärnor som solen när de blir äldre (men aldrig stannar av helt). 

Observationerna avslöjade att magnetisk bromsning plötsligt förändras hos stjärnor som är något yngre än solen, och blir mer än 10 gånger svagare vid den tidpunkten och minskar ytterligare när stjärnor fortsätter att åldras. Forskarlaget tillskrev dessa förändringar till en oväntad förändring i magnetfältets styrka och komplexitet, och påverkan av solvinden. De nyligen uppmätta egenskaperna hos 51 Pegasi visar att stjärnan – precis som vår egen sol – redan har gått igenom denna övergång till försvagad magnetisk bromsning.

Då äldre stjärnor har lägre utbrott och strålning är dess planetsystem även mer lämpliga för liv än yngre stjärnors planetsystem.

Bild https://www.deviantart.com/

Den nästan osynliga galaxen och mörk materia

 

Nube är en nästan osynlig dvärggalax som upptäcktes av en internationell forskargrupp ledd från Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) i samarbete med University of La Laguna (ULL) med flera institutioner. Namnet Nube (moln på spanska) föreslogs av den 5-åriga dottern till en av forskarna i gruppen och beror på objektets diffusa utseende.

Galaxen har en rad specifika egenskaper som skiljer den från tidigare kända objekt. Forskargruppen uppskattar att Nube är en dvärggalax som är tio gånger ljussvagare än andra av liknande slag, men tio gånger mer utsträckt än andra objekt med ett jämförbart antal stjärnor. Galaxen är en tredjedel av Vintergatans storlek med en massa som av ungefär Lilla Magellanska molnet.

Med vår nuvarande kunskap förstår vi inte hur en galax med så extrema egenskaper kan existera, förklarar Mireia Montes, artikelns försteförfattare och forskare vid IAC och ULL.

På grund av dess ljussvaghet är det svårt att bestämma det exakta avståndet till Nube. Med hjälp av en observation som gjordes med Green Bank Telescope (GBT) i USA uppskattade författarna avståndet till Nube till 300 miljoner ljusår kommande observationer med radioteleskopet VLA (Very Large Array) och det optiska William Herschel-teleskopet (WHT) vid Roque de los Muchachos-observatoriet i La Palma kan snart visa om detta avstånd är korrekt.

– Om galaxen visar sig vara närmare, kommer den fortfarande att vara ett mycket märkligt objekt och innebära stora utmaningar för astrofysiken, beskriver Ignacio Trujillo. Kosmologiska simuleringar kan inte reproducera dess "extrema" inom i  olika datascenarier. "Vi har ingen hållbar förklaring  för närvarande accepterade i den kosmologiska modellen, den för kall mörk materia", förklarar Montes.

Modellen för kall mörk materia kan reproducera de storskaliga strukturerna i universum, men det finns småskaliga scenarier som fallet med Nube som den inte kan ge ett bra svar på. "Det är möjligt att vi med den här galaxen, och liknande galaxer som vi eventuellt kommer att hitta, kan hitta ytterligare ledtrådar som kommer att öppna ett nytt fönster för förståelsen av universum", kommenterar Montes.

– En möjlighet, som är attraktiv, är att Nubes ovanliga egenskaper visar att partiklarna som utgör mörk materia har en extremt liten massa, beskriver Ignacio Trujillo. Om så är fallet skulle galaxens ovanliga egenskaper vara en demonstration av kvantfysikens egenskaper på galaktisk skala. "Om denna hypotes bekräftas skulle det vara en av de vackraste demonstrationerna av naturen, som förenar världen av det minsta med det största", avslutar han.

Studien har publicerats i tidskriften Astronomy & Astrophysics och har använt data tagna med Gran Telescopio Canarias (GTC) och Green Bank Radiotelescope (GBT).

Bild https://www.iac.es/en  Nube-galaxen. Figuren är en komposition av en färgbild och en svartvit bild, för att välja ut bakgrunden. Upphovsman: GTC/Mireia Montes