Minst en gång svepte en stjärna förbi och ändrade jordens bana

 

"En mindre avvikelse i en himlakropps bana orsakad av gravitation från ett närliggande objekt som en passerande stjärna förändrar den långsiktiga omloppsutvecklingen för en sols planeter, inklusive jorden", beskriver Nathan A. Kaib, Senior Scientist vid Planetary Science Institute och huvudförfattare till en ny artikel med namnet  "Passing Stars as an Important Driver of Paleoclimate and the Solar System's Orbital Evolution" publicerad i Astrophysical Journal Letters. Utöver Kaib bidrog Sean Raymond vid Laboratoire d'Astrophysique de Bordeaux till artikeln.

– Ett exempel på en passage är det paleocen-eocena termiska maximumet för 56 miljoner år sedan, då jordens temperatur steg 5-8 grader Celsius. Det har föreslagits att jordens banexcentricitet var anmärkningsvärt hög under denna händelse. Men i studien visas att historiskt förbipasserande stjärnor istället  är viktigare än man tidigare trott för en förändring av en planets bana.

Simuleringar (baklänges i tiden) används för att förutsäga den tidiga omloppsutvecklingen för jorden och övriga planeter. I likhet med väderprognoser blir den här tekniken mindre exakt när den utökas till längre tid fram eller bak på grund av den exponentiella tillväxten av osäkerheter. Tidigare har man inte tagit hänsyn till effekten av stjärnor som passerar nära solen i dessa "baklängesprognoser".

När solen och andra stjärnor kretsar runt Vintergatans centrum kan de passera nära varandra, ibland inom tiotusentals ae, (1 au är avståndet från jorden till solen). Dessa händelser kallas stjärnmöten. Till exempel passerar en stjärna inom 50 000 au från solen en gång var 1 miljon år i genomsnitt och en stjärna passerar inom 10 000 au från solen var 20 miljoner år i genomsnitt.

En viktig anledning till att jordens excentricitet i sin omloppsbana fluktuerar över tid är att den regelbundet störs av Jupiter, Saturnus, Uranus och Neptunus gravitation. När däremot stjärnor passerar nära vårt solsystem stör de jätteplaneternas banor vilket i sin tur stör  och förändrar jordens omloppsbana.

"Med tanke på dessa resultat har vi också identifierat en känd relativt ny stjärnpassage. Den solliknande stjärnan HD 7977 kom i närheten av vårt solsystem för 2,8 miljoner år sedan och händelsen var  potentiellt tillräckligt kraftfull för att ändra simuleringarnas förutsägelser om hur jordens omloppsbana såg ut för cirka 50 miljoner år sedan", beskriver Kaib.

Den nuvarande observationsosäkerheten för HD 7977:s näravstånd då är dock stor, från 4 000 aa till 31 000 ae. "På större mötesavstånd skulle HD 7977 inte haft någon betydande inverkan på jorden. Nära den mindre änden av intervallet skulle händelsen sannolikt förändrat jordens tidigare omloppsbana, beskriver Kaib.  Om så skedde är svårt att veta.

Besök youtube  och  se en video om hur stjärnan HD 7977 kan ha ändrat jordens omloppsbana

Bild https://www.psi.edu/ citerat Illustration of the uncertainty of Earth's orbit 56 million years ago due to a potential past passage of the Sun-like star HD7977 2.8 million years ago. Each point's distance from the center corresponds to the degree of ellipticity of Earth's orbit, and the angle corresponds to the direction pointing to Earth's perihelion, or closest approach distance to the Sun. 100 different simulations (each with a unique color) are sampled every 1,000 years for 600,000 years to construct this figure. Every simulation is consistent with the modern Solar System's conditions, and the differences in orbital predictions are primarily due to orbital chaos and the past encounter with HD 7977. Credit: N. Kaib/PSI. slut citat.

För första gången har vattenmolekyler upptäckts på asteroider

 

Med hjälp av data från det pensionerade Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy (SOFIA) – ett gemensamt projekt mellan NASA och den tyska rymdorganisationen vid DLR (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt)   har forskare vid Southwest Research Institute för första gången upptäckt vattenmolekyler på ytan av asteroider. Forskare såg på fyra silikatrika asteroider med hjälp av FORCAST-instrumentet för att isolera de mid-infraröda spektrala signaturerna som indikerar molekylärt vatten på två av dessa. Asteroiderna Iris och Massalia.

"Asteroider är rester från planetbildningsprocessen därför kan deras sammansättning variera beroende på var de bildades i solnebulosan", beskriver SwRI:s Dr. Anicia Arredondo, huvudförfattare till en artikel i Planetary Science Journal om upptäckten. Det är av särskilt intresse att förstå fördelningen av vatten på asteroider eftersom det kan kasta ljus över hur vattnet kom till jorden.

"Vi upptäckte en egenskap som entydigt tillskrivs molekylärt vatten på asteroiderna Iris och Massalia. Vi baserade vår forskning på framgången för teamet som hittade molekylärt vatten på månens solbelysta yta. Vi tänkte att vi även kunde använda SOFIA för att hitta den här spektrala signaturen på andra himlakroppar” beskriver Arredondo.

Något som nu givit positivt resultat.

 För att få tillgång till “Detection of molecular H2O on nominally anhydrous asteroids” paper, se DOI: 10.3847/PSJ/ad18b8

Bild vikipedia Iris fotograferad med Very Large Telescope 2017.

Svarta hål fanns innan galaxer och stjärnor

 

Svarta hål existerade i tidernas begynnelse och gav upphov till nya stjärnor och galaxbildning visar en ny analys av data från James Webb Space Telescope. Analysen vänder upp och ner på teorin om hur svarta hål format kosmos och utmanar den klassiska förståelsen av att de bildades efter att de första stjärnorna och galaxerna uppstått.

I stället verkar svarta hål dramatiskt ha påskyndat uppkomsten av nya stjärnor under universums första 50 miljoner år. Vi vet att ett stort svart hål finns i mitten av troligen alla galaxer. Överraskningen nu är att de fanns i universums begynnelse och var kanske byggstenar eller frön till de  tidiga galaxerna med dess stjärnor", beskriver huvudförfattaren till en ny studie (publicerad i tidskriften Astrophysical Journal Letters) Joseph Silk, professor vid institutionen för fysik och astronomi vid Johns Hopkins University och Institute of Astrophysics, Paris, Sorbonne University. "Det är en helomvändning jämfört med vad vi ansåg var möjligt tidigare – så mycket att detta nya rön helt kan skaka om vår förståelse av hur galaxer bildas."

"Vi argumenterar nu för att svarta hål strömmar ut krossade gasmoln, förvandlar dem till stjärnor och kraftigt påskyndar stjärnbildningshastigheten", beskriver Silk. – Annars är det väldigt svårt att förstå var dessa ljusstarka galaxer kom från så fort efter BigBang eftersom de vanligtvis är mindre i det tidiga universum. Varför och hur i hela friden skulle annars stjärnor bildats så snabbt?"

Svarta hål är områden i rymden där gravitationen är så stark att ingenting kan undkomma deras dragningskraft, inte ens ljus. På grund av denna kraft genererar de kraftfulla magnetfält som skapar våldsamma stormar, kastar ut turbulent plasma och i slutändan fungerar som enorma partikelacceleratorer, beskriver Silk. Denna process, säger han, är sannolikt anledningen till att Webbs detektorer har upptäckt fler av dessa svarta hål och ljusstarka galaxer än vad forskarna förväntat sig.

"Vi kan inte riktigt se dessa våldsamma vindar eller jetstrålar långt bort i tid och rum, men vi vet att de måste finnas eftersom vi ser många svarta hål redan tidigt i universum", förklarar Silk. – De enorma vindarna som kommer ur de svarta hålen krossar närliggande gasmoln och då uppkommer stjärnor. Det är den felande länken som förklarar varför dessa första galaxer lyser så mycket ljusare än vi förväntat oss. 

Silks team förutspår att det unga universum hade två faser. Under den första fasen påskyndade utflöden från svarta hål stjärnbildningen och i en andra fas avtog utflödena. Några hundra miljoner år efter big bang kollapsade gasmoln på grund av magnetiska stormar från svarta hål och nya stjärnor bildades i en takt som vida översteg den som observeras miljarder år senare i dagens galaxer, beskriver Silk. Skapandet av stjärnor saktades ner eftersom dess kraftfulla utflöden övergick till ett tillstånd av energibesparing, beskriver han, vilket minskar gasen som är tillgänglig för att bilda stjärnor i galaxer.

"Den stora frågan är, vad  vår början var? Solen är en stjärna på 100 miljarder i Vintergatan, och det finns också ett massivt svart hål i mitten av Vintergatan. Vad är kopplingen mellan de två?" undrar han. "Inom ett år kommer vi att ha så mycket bättre data och många av våra frågor kommer att börja få svar."

Uppstod de  första svarta hålen direkt efter BigBang eller var de ursprunget till BigBang? Varifrån kom dessa  utflöden av gas från de svarta hålen i tidens början som bildade de första stjärnorna? Misstanken enligt mig är att de drog in och släppte ut gas genom en koppling mellan ett universum som kollapsat samtidigt som vårt universum uppstod. Tid och rum är relativt.

Bland författarna till studien finns Colin Norman och Rosemary F. G. Wyse från Johns Hopkins; Mitchell C. Begelman of University of Colorado and National Institute of Standards and Technology; och Adi Nusser från Israel Institute of Technology. Teamet stöds av Israel Science Foundation och Asher Space Research Institute, samt Eric och Wendy Schmidt på rekommendation av Schmidt Futures-programmet.

Bild vikipedia NGC 2207 och IC 2163 är två spiralgalaxer på ungefär 80 miljoner ljusårs avstånd från oss som kolliderar med varandra, bilden tagen av Hubbleteleskopet.

PREFIRE är ett uppdrag som snart ska gå av stapeln.

 

Två nya NASA-satelliter  i storlek som en skokartong kommer att börja korsa jordens atmosfär om några månader och söka efter värmeförluster från polerna. Deras observationer från jordens poler kommer att hjälpa till att förutsäga hur is, hav och väder förändras under den globala uppvärmningen.

Kubsatelliterna (CubeSats) ingår i ett uppdrag som kallas PREFIRE (Polar Radiant Energy in the Far-InfraRed Experiment). I en planets ideala balansakt bör mängden värmeenergi planeten tar emot från solen helst kompenseras av den mängd den strålar ut ur systemet ut i rymden. Skillnaden mellan inkommande och utgående energi bestämmer jordens temperatur och formar klimatet.

Hur det ser ut för jordens del får vi veta efter att uppdraget är gjort.

Bild  PREFIRE-uppdraget https://www.nasa.gov/ kommer att skicka två CubeSats – som avbildas i ett konstnärskoncept i omloppsbana runt jorden. Dess uppdrag är att studera hur mycket värme planeten absorberar och avger från sina polarområden. Dessa mätningar kommer att ligga till grund för framtida klimat- och ismodeller. NASA/JPL-Caltech

En lösning av en exoplanetgåta

 

Astronomer från Tyskland och Schweiz har gjort en upptäckt som visar hur skillnaden i storleksfördelningen mellan exoplaneter av cirka två jordradier uppstår. Genom datorsimuleringar visar de att migration av isiga, så kallade sub-Neptune till de inre regionerna av ett planetsystem kan förklara fenomenet. När planeten närmar sig sin sol bildar den avdunstande vattenisen en atmosfär som får planeterna att se större ut än i sitt frusna tillstånd. Samtidigt förlorar mindre stenplaneter gradvis en del av sitt ursprungliga gashölje (atmosfär) vilket gör att deras radie krymper över tid under sin färd mot sin sol.

 – Bern-Heidelberg-gruppens teoretiska forskning har förbättrat vår förståelse av hur planetsystem bildas och hur de är sammansatta, förklarar Thomas Henning, chef för MPIA (Max Planck-institutet för astronomi i Heidelberg). Den aktuella studien är ett resultat av många års gemensamt arbete och ständiga förbättringar av  datamodeller.

De senaste resultaten kommer från beräkningar av fysikaliska modeller som spårar planetbildning och efterföljande utveckling. De omfattar processer i gas- och stoftskivorna som omger unga stjärnor och som ger upphov till nya planeter. Dessa modeller inkluderar uppkomsten av atmosfär blandning av olika slags gaser och radiell migration.

"Centralt för studien var vattnets egenskaper vid tryck och temperaturer som förekommer inuti planeter och i deras atmosfärer", förklarar Dr. Remo Burn vid MPIA. Att förstå hur vatten beter sig över ett brett spektrum av tryck och temperaturer är avgörande för datasimuleringar. Det är först under de senaste åren som denna kunskap har varit av tillräcklig kvalitet. Det är denna komponent som möjliggör en realistisk beräkning av sub-Neptunus beteende, vilket förklarar manifestationen av omfattande atmosfärer i varmare regioner.

Då en planet efter sitt bildande i vissa fall dras in mot sin sol av gravitationen finns en lägespunkt av balans där denna resa stannar av. Punkten där gravitationen hamnar i jämvikt med planetens rotation och ibland gravitationen från närliggande objekt som stoppar färden in mot solen.

Bild https://www.mpg.de  av en konstnärlig framställning av en exoplanet vars is på ytan förångas alltmer och bildar en atmosfär när den närmar sig planetsystemets centrala stjärna. Denna process ökar den uppmätta planetradien jämfört med det värde som planeten skulle haft vid sin ursprungliga plats. © Thomas Müller (MPIA.

Pärlband av stjärnor

 

NASA:s rymdteleskop Hubble har haft teleskopet riktat mot 12 interagerande galaxer som har långa, grodyngelliknande tidvattensvansar av gas, stoft och där finns en uppsjö av stjärnor. Genom Hubbleteleskopets skärpa och känslighet för ultraviolett ljus har avslöjats 425 hopar av nya stjärnor längs dessa svansar, som  liknar strängar av ljus. Varje stjärnhop innehåller så många som 1 miljon blå, nya stjärnor.

Kluster av stjärnor i tidvattensvansar har varit kända i årtionden. När galaxer växelverkar drar gravitationens tidvattenkrafter ut långa strömmar av gas och stoft.

Ett team av astronomer använde en kombination av nya observationer och arkivdata för att få fram åldrar och ett antal tidvattensvansstjärnhopar. De fann att dessa hopar av stjärnor är mycket unga endast 10 miljoner år gamla. Och de verkar bildas i samma takt längs svansarna (bestående av gas och stoft)  som sträcker ut sig tusentals ljusår.

– Det är en överraskning att se de unga stjärnorna i svansarna. Det säger oss en hel del om hur effektiv klusterbildning är, beskriver huvudförfattaren till studien Michael Rodruck Randolph-Macon högskola i Ashland, Virginia.

Svansarna ser ut som en galax spiralarm som sträcks ut i rymden. Den yttre delen av armen dras samman av gravitationen  mellan ett par interagerande galaxer.

Före sammanslagningarna var galaxerna rika på stoftmoln av molekylärt väte som helt enkelt kan ha förblivit inerta. Men då molnen knuffades och stötte i varandra under mötena komprimerades vätet till en punkt där det utlöste en storm av stjärnfödelse i de då bildade svansarna.

Ödet för dessa utsträckta stjärnhopar är osäkert. De kan förbli gravitationellt intakta och utvecklas till klotformiga stjärnhopar – liknande de som kretsar utanför Vintergatans plan (ex stora och lilla Magellanska molnet). Eller kan de skingras för att bilda en halo av stjärnor runt sin värdgalax eller kastas ut för att bli vandrande intergalaktiska stjärnor.

Rymdteleskopet Hubble är ett internationellt samarbetsprojekt mellan NASA och ESA. NASA:s Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland, förvaltar teleskopet. Space Telescope Science Institute (STScI) i Baltimore, Maryland, bedriver analys av Hubble- och Webbtelskopets insamlade bildmaterial . STScI drivs för NASA av Association of Universities for Research in Astronomy, i Washington, D.C.

Bild https://hubblesite.org/ Galaxen AM 1054-325.

Saturnus lilla isiga måne Mimas har ett hav under ytan

 

Mimas är en liten måne cirka 400 kilometer i diameter med en kraterrik yta. Inget som visar på ett hav under dess yta kan antydas", beskriver Dr Nick Cooper, medförfattare till en ny  studi och hedersforskare vid astronomienheten vid School of Physical and Chemical Sciences vid Queen Mary University of London.

 "Upptäckten av ett hav under isen lägger Mimas till en exklusiv klubb av månar med inre hav, där Enceladus och Europa är några men med en unik skillnad från dessa två: Mimas hav är anmärkningsvärt ungt endast ca 5 till 15 miljoner år gammalt. Existensen av ett nyligen bildat hav av vatten gör Mimas till ett utmärkt studieobjekt för studier för forskare som undersöker livets ursprung", förklarar Dr Cooper. Upptäckten möjliggjordes genom att analysera data från NASA:s rymdsond Cassini.  Cassini flög över Saturnus och dess månar i över ett decennium och tog mängder av foton. Genom att noggrant undersöka de subtila förändringarna i Mimas omloppsbana kunde forskarna sluta sig till att det finns ett dolt hav under ytan på månen och uppskatta dess storlek och djup.

Upptäckten har stor betydelse för vår förståelse av potentialen för liv bortom jorden. Det tyder på att även små, till synes inaktiva månar kan hysa dolda hav som kan stödja livsviktiga förhållanden. Detta öppnar upp spännande nya vägar för framtida utforskning vilket kan leda oss närmare svaret på frågan om vi ensamma i universum?

Bild vikipedia på Saturnus måne Mimas vilken enbart är ca 400 km i diameter men likväl har ett hav under sin isiga yta. fotograferad av Cassini 2005 (NASA)