Dvärggalaxer har återjoniserat universum i dess tidigaste tid.

 

Mycket återstår att förstå om universums tidiga historia den tid som kallas återjoniseringens era. Det var en period av mörker utan några stjärnor eller galaxer, fylld med en tät dimma av vätgas fram tills de första stjärnorna joniserade gasen omkring dem och ljuset började färdas genom gasen. Astronomer har tillbringat årtionden med att försöka identifiera de källor som sände ut strålning som var tillräckligt kraftfull för att gradvis rensa bort denna vätedimma som täckte det unga universum.

Ett forskningsprogram med namnet Ultradeep NIRSpec och NIRCam ObserVations before the Epoch of Reionization (UNCOVER) arbetade med både avbildning och spektroskopiska observationer av linsklustret från Abell2744.  Abell 2744 är en samling av galaxer.

 Ett internationellt team av astronomer använde gravitationslinsning på detta mål, även känt som Pandoras hop för att undersöka källorna till universums återjonisering. Gravitationslinsen förstorar och förvränger utseendet på avlägsna galaxer, så att de ser väldigt annorlunda ut och ses närmre än de i förgrunden.

Galaxhopens "lins" är så massiv att den förvränger själva rymden så mycket att ljus från avlägsna galaxer som passerar genom den förvrängda rymden också får ett förvrängt utseende. Förstoringseffekten gjorde det möjligt för teamet att studera mycket avlägsna ljuskällor bortom Abell 2744, vilket avslöjade åtta extremt ljussvaga galaxer som varit omöjliga att upptäcka, även för Webbteleskopet.

Forskarlaget fann att dessa ljussvaga galaxer är enorma producenter av ultraviolett ljus, på nivåer som är fyra gånger högre än vad man tidigare antagit möjligt. Det betyder att de flesta fotoner som återjoniserade universum sannolikt kom från dvärggalaxer.

– Upptäckten avslöjar den avgörande roll som ultraljussvaga galaxer spelade i det tidiga universums utveckling, beskriver Iryna Chemerynska vid Institut d'Astrophysique de Paris i Frankrike. – De producerade joniserande fotoner som omvandlade neutralt väte till joniserad plasma till kosmisk återjonisering. Det belyser vikten av att förstå galaxer med låg massas betydelse i universums historia.

"Dessa kosmiska kraftpaket avger tillsammans mer än tillräckligt med energi för att återjonisera", tillade teamledaren Hakim Atek, också från Institut d'Astrophysique de Paris och huvudförfattare till artikeln som beskriver detta resultat. Trots sin ringa storlek är dessa galaxer med låg massa produktiva producenter av energirik strålning och deras förekomst under denna period är så betydande att deras kollektiva inflytande kunde förändra hela universums tillstånd.

För att komma fram till denna slutsats kombinerade teamet först extremt känsliga Webb-avbildningsdata med bilder av Abell 2744 från NASA/ESA:s rymdteleskop Hubble för att välja ut extremt ljussvaga galaxkandidater under återjoniseringens epok.

Detta följdes av spektroskopi med Webbs Near-InfraRed Spectrograph (NIRSpec). Instrumentets Multi-Shutter Assembly användes för att fånga flera spektra av dessa ljussvaga galaxer. Det här är första gången som forskare på ett tillförlitligt sätt har upptäckt hur vanliga ljussvaga galaxer är. Resultaten bekräftar att de var den vanligaste typen av galaxer under återjoniseringsepoken. Detta är också första gången som dessa galaxers joniserande kraft har mätts vilket gjorde det möjligt för astronomerna att fastställa att de producerade tillräckligt med energirik strålning för att jonisera det unga universum.

Bild vikipedia Schematisk tidslinje över universum, som visar återjoniseringens plats i den kosmiska historien.

Fler observationer av UFO i västra USA än i östra USA.

 

I en ny studie under ledning av geografer vid University of Utah har man undersökt  om lokala miljöfaktorer ökar eller minskar i antalet observationsrapporter i USA. De använde data från National UFO Research Center och inkluderade cirka 98 000 observationsrapporter från en 20-årsperiod (från 2001 till 2020).

 I varje stat i USA analyserade forskarna två förhållanden: Sky view potential, som hänvisar till områdets ljusföroreningar, molntäcke och trädkronor och potentialen för att naturliga objekt är närvarande på himlen vilket innebär närheten till flygplatser och militära installationer.

Majoriteten av UFO- observationerna kom från de västra delarna av USA troligen på grund av regionens fysiska geografi många vidöppna ytor och mörk himmel (inte så många ljusföroreningar). UAP-rapporterade hotspots hade i många fall trovärdiga relationer med flygtrafik och militär aktivitet vilket tyder på att människor upptäcker verkliga föremål men inte känner igen vad de är.

"Tanken är att om du har en chans att se något, så är det mer sannolikt att du kommer att se oförklarliga fenomen på himlen", beskriver Richard Medina, docent i geografi vid University of Utah och huvudförfattare till studien och tillägger. "Det finns mer teknik på himlen än någonsin tidigare, så frågan är: Vad är det egentligen folk ser? Det är en svår fråga att svara på men en viktig fråga eftersom all osäkerhet kan vara ett potentiellt hot mot den nationella säkerheten”. Ex spionfarkoster från andra länder som de upptäckta kinesiska ballongerna för inte så länge sedan.

Att förstå det miljömässiga sammanhanget i  observationer kommer att göra det lättare att hitta förklaringar till förekomsten och hjälpa till att identifiera verkligt avvikande objekt de som kan vara ett legitimt hot.

Geograferna såg på antalet observationer per 10 000 personer per stat och identifierade signifikanta kluster av ett lågt antal rapporter (kalla fläckar) och ett högt antal rapporter (hot spots). Det rapporterades betydligt fler observationer i västra och i nordöstra USA, längs några isolerade områden. De kalla fläckarna fanns på de centrala slätterna och i sydöstra USA.

Alla resultat stödde den allmänna hypotesen att människor kommer att se saker där det finns en möjlighet. "Väst har en historisk relation till UAP – Area 51 i Nevada, Roswell i New Mexico och i Utah har vi Skinwalker Ranch i Uinta Basin och militär aktivitet i U.S. Army Dugway Proving Ground", beskriver Medina. "Dessutom finns det ett robust friluftsliv där folk är ute och tittar upp mot himlen."

Artikeln publicerades den 14 december 2023 i tidskriften Scientific Reports.

Bild https://www.deviantart.com/

En bättre förståelse av jordens jonosfär

 

citerat ur vikipedia "Jonosfär är den del av en himlakropps övre atmosfär som joniseras av strålning från rymden och därför utgörs av plasma. Jonosfärer kännetecknas av hög elektrontäthet och därmed hög elektrisk ledningsförmåga. På grund av detta påverkar jonosfären utbredningen av radiovågor och möjliggör långväga radiotrafik på kortvåg mellan områden runt om jordklotet.

Jordens jonosfär sträcker sig från en höjd på omkring 80 km över jordytan. Uppåt övergår den sedan gradvis i magnetosfären utan tydlig gräns. Oftast sägs den sluta någonstans mellan 500 km och 2000 km över markytan. Många satellitbanor går inom jonosfären, exempelvis Internationella rymdstationen som ligger på 300 till 400 km höjd." slut citat.

Nya mätmetoder förväntas utvecklas och möjliggöra förbättrade mätningar av jordens jonosfär. Något som gör det enklare att studera rymdväder och minska dess effekter på jorden i tid för att kanske kunna mildra radiostörningar.

– Vi upptäckte att magnetfältet förde in brus i radiosignaler. Den omedelbara effekten av detta är att försöka möjliggöra förbättrade mätningar av jordens jonosfär. Dessutom drivs alla de ogynnsamma förhållanden som diskuteras om riskerna med rymdväder i slutändan av att jordens jonosfär reagerar på solens plasma, beskriver Elizabeth Jensen, Planetary Science Institute Associate Researcher Scientist och huvudförfattare till "The Hunt for Perpendicular Magnetic Field Measurements in Plasma" som publicerats i The Astrophysical Journal. "Genom att minska felet i GPS-signaler från horisonten och utöka täckningen till polerna förbättras omedelbart problem med kommunikationsförluster."

Rymdväderprognoser, fysiken bakom att destabilisera jonosfären av solens plasma, domineras av temperatur, hastighet, densitet och magnetfältet hos plasmat som kommer från solen. Den största felkällan i dagens rymdvädermodeller härrör från bristen på magnetfältsmätningar i mellanrummet mellan solen och jorden. Genom att förbättra vår förmåga att förutsäga rymdväder, genom förbättrade magnetfältsmätningar, kan vi minska kostnaderna för dessa ogynnsamma förhållandens effekter på radiotrafiken på jorden och i rymden.

– Här på jorden är vi i första hand intresserade av rymdväder. Rymdväder består av hur jordens plasmaregioner reagerar på det plasma som solen släpper ut. Ogynnsamma förhållanden från denna interaktion inkluderar satellitskador, bestrålning av personal inte bara på rymdstationen utan även på flyg nära polerna, dålig kommunikation på grund av förlust av signalkommunikation som påverkar flygplan och annan GPS-beroende utrustning, till exempel självkörande fordon, och skador på utrustning som kraftledningar eller undervattenskablar", beskriver Jensen.

Arbetet ovan stöddes av Planetary Science Institute och University of Utahs anläggningar. Medarbetarna Jamesina Simpson och Yaser Rahmani har lagt ner sin personliga tid på detta arbete. Jensen var självfinansierad genom sitt företag, ACS Engineering & Safety.

Bild vikipedia Polarsken (norrsken) är ljus som utsänds från jonosfären där den träffas av energirika partiklar, mest elektroner, från magnetosfären.

Ett stort rött svart hål i universums första tid

 

En grupp astronomer under ledning av Lukas Furtak och Adi Zitrin vid Ben-Gurion-universitetet i Negev har analyserat bilder tagna med James Webb Space Telescope (JWST) och upptäckt ett rött, gravitationslinsat supermassivt svart hål i universums första tid. Den röda färgen tyder på att det svarta hålet ligger bakom en tjock slöja av stoft som skymmer det svarta hålets sken. Teamet lyckades dock mäta det svarta hålets massa och upptäckte att det var betydligt mer massivt, jämfört med den galax massa vari det fanns.

Teamet samlade därefter in JWST/NIRSpec-data från de tre bilder de tagit av den "röda pricken" och analyserade den insamlade datan. "Spektrat var häpnadsväckande", beskriver professor Ivo Labbé, från Swinburne University of Technology en av ledarna för UNCOVER-programmet. 

 "Genom att kombinera signalen från de tre bilderna tillsammans med linsförstoring motsvarar det resulterande spektrumet ~1700 observationstimmar av JWST på ett olinsat objekt vilket gör det till det djupaste spektrum JWST har tagit av ett enskilt objekt i det tidiga universum." Beskriver professor Ivo Labbé.– Med hjälp av spektrat lyckades vi inte bara bekräfta att det röda kompakta objektet var ett supermassivt svart hål och mäta dess exakta rödförskjutning utan också få en solid uppskattning av dess massa utifrån bredden på dess emissionslinjer, beskriver huvudförfattaren Dr. Furtak.

Gas kretsar i det svarta hålets gravitationsfält och uppnår här mycket höga hastigheter som inte ses i andra delar av galaxen. På grund av dopplerförskjutning är ljuset som sänds ut av det växande materialet rödförskjutet på ena sidan och blåförskjutet på andra sidan, beroende på dess hastighet. Det gör att emissionslinjerna i spektrumet blir bredare.

Mätresultatet ledde till ännu en överraskning: Det svarta hålets massa verkar överdrivet hög jämfört med galaxens massa.

Allt ljus i galaxen måste rymmas i ett litet område som är lika stort som en nutida stjärnhop. Källans gravitationslinsförstoring gav oss gränser för storleken. Även om man packar in alla möjliga stjärnor i ett så litet område blir det svarta hålet minst 1 procent av systemets totala massa, beskriver professor Jenny Greene vid Princeton University och en av huvudförfattarna till den nya artikeln.

Faktum är att flera andra supermassiva svarta hål i det tidiga universum nu har visat sig uppvisa ett liknande beteende vilket har lett till en del spännande bilder av svarta hål och deras galaxers tillväxt och samspelet mellan dem vilket ännu inte är helt klarlagt.

Astronomer vet inte om sådana supermassiva svarta hål växer till exempel från stjärnrester eller kanske från material som direkt kollapsade till svarta hål i det tidiga universum.

Kanske de svarta hålen fanns innan BigBang eller var endast ett och anledningen till BigBang (min tanke).

Bild https://phys.org/news  Upphovsman: CC0 Public Domain

Metalliskt ärr upptäckt på en vit dvärgstjärna

 

En del vita dvärgstjärnor är svalnande rester av stjärnor likt vår sol en gång blir efter att ha svällt upp till röda jättar och dragit till sig delar av sitt planetsystem (för jordens del är detta ödet av utplåning). En ny upptäckt visar att stjärnors magnetfält spelar en nyckelroll i denna process och kan resultera i en ärrbildning på den vita dvärgens yta” beskriver Stefano Bagnulo, astronom vid Armagh Observatory and Planetarium på Nordirland, Storbritannien och huvudförfattare till studien om fenomenet.

Ärret som forskargruppen observerade visade sig innehålla en koncentration av metaller på den vita dvärgens yta. Den vita dvärgen där fenomenet upptäcktes är den vita dvärgstjärnan WD 0816-310 ( som finns 63 ljusår från oss i riktning mot stjärnbilden Akterskeppet) och som liknade vår sol utöver att den var aningen större.

"Vi har visat att dessa metaller härrör från en fast kropp som var minst lika stor som Vesta som har en diameter av cirka 500 kilometer och är den näst största asteroiden i vårt solsystem" beskriver Jay Farihi, professor vid University College London, Storbritannien och är medförfattare till studien. 

Forskarna noterade att styrkan hos metallsignalen varierade under stjärnans roterade vilket tyder på att metallerna är koncentrerade i ett specifikt område på den vita dvärgens yta snarare än utspridda över den vita dvärgen. De fann också att dessa variationer var synkroniserade med förändringar i den vita dvärgens magnetfält vilket indikerar att metallärret sammanfaller med en av stjärnans magnetiska poler. Tillsammans pekar dessa ledtrådar på att magnetfältet bidrog till att dra metallerna till stjärnan vilket skapade ärret.

För att kunna dra dessa slutsatser använde forskargruppen (FORS2), ett instrument på VLT (very large teleskope) som har liknats vid en schweizerkniv. Instrumentet gjorde det möjligt att upptäcka metallärret och koppla det till stjärnans magnetfält. I studien utnyttjade forskarna även arkivdata från VLT-instrumentet X-shooter för att bekräfta sitt fynd.

Bild https://www.eso.org/public/sweden fritt citat "När en stjärna som vår sol når slutet av sin existens kan den sluka de omgivande planeterna och asteroiderna som finns i dess uppsvällandeväg då den sväller upp till en röd jätte. Med hjälp av Europeiska sydobservatoriets Very Large Telescope (ESO:s VLT) i Chile, har nu forskare för första gången funnit en unik signatur från denna process – ett ärr inpräntat på ytan av en vit dvärgstjärna. Efter uppsvällandet till röd jätte dras slocknande stjärnor samman till en vit dvärgstjärna. Resultaten av studien ovan publicerades i dagarna i The Astrophysical Journal Letters" slut citat.

Vattens kretslopp i en protoplanetär skiva i Orionnebulosan

 

Vatten är en viktig ingrediens för uppkomsten av liv som vi förstår det. På jorden bildades det mesta av vattnet som nu finns i haven långt före solsystemets uppkomst i kalla områden i den interstellära rymden där en temperatur av -250 °C råder. En del av detta vatten kan ha förstörts och återbildats vid högre temperaturer (100-500 °C) när solsystemet fortfarande bara bestod av en protoplanetär skiva bestående av gas och stoft som kretsade kring vår unga sol som var under bildning.

Ett internationellt forskarlag där bland andra de västerländska astrofysikerna Els Peeters och Jan Cami ingick har upptäckt att en stor mängd vatten har förstörts och återbildats i en protoplanetär skiva i centrum av Orionnebulosan.

Upptäckten gjordes genom ett originellt tvärvetenskapligt tillvägagångssätt som kombinerar observationer från James Webb Space Telescope (JWST) och kvantfysikberäkningar.

"Det är så imponerande att vi på bara några pixlar av observationerna och genom att fokusera på några av linjerna kan räkna ut att ett helt hav av vatten avdunstar varje månad", beskriver Peeters, en av huvudforskarna för PDRs4All och fakultetsmedlem vid Western's Institute for Earth and Space Exploration.

För att förstå denna gåtfulla återvinning av vatten riktades det internationella astronomiteamet JWST mot "d203-506", en protoplanetär skiva som finns i Orionnebulosan. Det visade sig att den intensiva ultravioletta strålningen som produceras av massiva stjärnor leder till att vatten i d203-506 förstörs och återbildas vilket gör skivan till ett interstellärt laboratorium.

Ett samarbete med experter på kvantdynamik från Madrid Deep Space Communications Complex (Spanien) och Leidenobservatoriet (Nederländerna) blev nyckeln till att förstå hur bildandet och förstörelsen av molekyler som finns mer än 1 000 ljusår bort kunde observeras.

När vatten förstörs av ultraviolett ljus frigörs en hydroxylmolekyl, följt av en emission av fotoner och kan som upptäcktas av JWST (James Webbteleskopet). Totalt uppskattas det att vatten motsvarande alla jordens hav förstörs och återbildas i d203-506-skivan varje månad.

Men det slutar inte där. Genom en liknande mekanism avslöjar JWST att hydroxyl som är en viktig mellanprodukt i bildandet av vatten också produceras i överflöd här av atomärt syre. En del av det vatten som utgör jordens hav kan ha gått igenom en cykel likt ovan.

Studien, som är en del av PDRs4All Early Release Science-programmet leds av doktoranden Marion Zannese vid University Paris-Saclay, publicerades i dagarna i Nature Astronomy.

Bild vikipedia. Orionnebulosan fotograferad i synligt ljus.

Webbteleskopet har hittat en neutronstjärna i resterna av en supernova

 

SN 1987A är en supernova i utkanten av Tarantelnebulosan i det Stora Magellanska molnet(en närbelägen dvärggalax till oss). Supernovan inträffade ungefär 51,4 kiloparsek (drygt 168 000 ljusår)  bort från jorden och var möjlig att se utan teleskop. Den kunde ses från hela södra halvklotet och från norra halvklotet söder om den tjugonde breddgraden. Det var den närmsta supernovan sedan SN 1604, som inträffade i själva vintergatan. Ljuset från SN1987A nådde jorden den 23 februari 1987.

Indirekta bevis för närvaron av en neutronstjärna i mitten av resterna av supernovan har nu upptäckts. Observationer av mycket äldre supernovarester – som Krabbnebulosan – visar att neutronstjärnor finns i flera supernovarester. Inga direkta bevis för en neutronstjärna i efterdyningarna av SN 1987A  har dock observerats.

Claes Fransson vid Stockholms universitet och studiens huvudförfattare, förklarar: "Från teoretiska modeller av SN 1987A antydde det 10 sekunder långa utbrottet av neutriner som observerades strax före supernovan att en neutronstjärna eller ett svart hål bildades i själva explosionen. Men det finns inga säkra bevis för detta.

Webb påbörjade  observationer av SN 1987A  i juli 16 juli 2022.

Teamet använde sig av Medium Resolution Spectrograph (MRS) ur  Webbs MIRI (Mid-Infrared Instrument) som medlemmar i teamet hjälpt till att utveckla. MRS är en typ av instrument som kallas Integral Field Unit (IFU).

IFU:er kan avbilda ett objekt och ta ett spektrum av det samtidigt. En IFU bildar ett spektrum vid varje pixel vilket gör det möjligt för observatören att se spektroskopiska skillnader över hela objektet. Analys av dopplerförskjutning av varje spektrum gör det också möjligt att utvärdera hastigheten vid varje position.

Resultatet av spektralanalysen  visade en stark signal av joniserat argon i centrumav det utkastade materialet som omger den ursprungliga platsen för SN 1987A. Efterföljande observationer med Webbs NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph) IFU på kortare våglängder fann flera tungt joniserade kemiska grundämnen speciellt fem gånger joniserat argon (vilket betyder argonatomer som har förlorat fem av sina 18 elektroner). Joner av detta slag kräver högenergirika fotoner för att bildas och dessa fotoner måste komma någonstans ifrån.

"För att skapa dessa joner som vi observerade var det tydligt att det måste finnas en källa till högenergirik strålning i mitten av SN 1987A-resteerna", beskriver Fransson. Fler observationer är planerade under 2024 med Webbteleskopet och markbaserade teleskop. Forskargruppen hoppas att den pågående studien ska ge mer klarhet av exakt vad som sker i centrum av SN 1987A. Dessa observationer kommer förhoppningsvis att stimulera utvecklingen av mer detaljerade datamodeller vilket i slutändan kommer att göra det möjligt för astronomer att bättre förstå inte bara SN 1987A, utan fler supernovor som kollapsat i kärnan.

Resultaten av upptäckten har publicerats i tidskriften Science.

Bild vikipedia som visar ringarna runt SN 1987A och den utslungade massan från supernovautbrottet från centrum av den inre ringen.