Webbteleskopet har kartlagt vädret på exoplanet WASP-43 b

 

WASP-43b, är en planet (260 ljusår bort) i omloppsbana runt den unga, aktiva och med låg massa stjärnan WASP-43 i stjärnbilden Sextanten.

Ett internationellt forskarlag har nyligen använt NASA:s James Webb Space Telescope för att kartlägga vädret på  WASP-43 b.

Exakta mätningar av ljusstyrka över ett brett spektrum av mellaninfrarött ljus, i kombination med 3D-klimatmodeller och tidigare observationer från andra teleskop tyder på att här finns tjocka, höga moln som täcker nattsidan medan dagsidan är molnfri och ekvatorialvindar på upp till 8000 Km/h blandar atmosfären.

Undersökningen är den senaste demonstrationen av exoplanetforskning som nu är möjlig med Webbs förmåga att ex mäta temperaturvariationer och upptäcka sammansättning av atmosfärer biljoner mil bort. Mätningarna visar att dagsidan på WASP-43 b har en medeltemperatur på nästan 1 250 grader Celsius – tillräckligt varmt för att smida järn. Samtidigt är nattsidan betydligt svalare 600 grader Celsius.

"Det faktum att vi kan kartlägga temperaturen är ett  bevis på Webbs känslighet och stabilitet", beskriver Michael Roman, (medförfattare till studien) från University of Leicester i Storbritannien.

Spektra visar även tydliga tecken på vattenånga på både natt- och dagsidan av planeten vilket ger ytterligare information om molnens tjocklek och hur högt de sträcker sig upp  i atmosfären.

Överraskande nog visade  insamlad data en tydlig brist på metan i atmosfären. Även om dagsidan är för varm för att metan ska kunna existera (det mesta av kolet bör vara i form av kolmonoxid), bör metan vara stabilt och detekterbart på den svalare nattsidan.

"Det faktum att vi inte ser metan säger oss att WASP-43 b måste ha vindhastigheter som når ungefär 8000 Km/h", beskriver Barstow. "Om vindarna flyttar runt gas från dagsidan till nattsidan och tillbaka igen tillräckligt snabbt, finns det inte tillräckligt med tid för de förväntade kemiska reaktioner som behövs för att producera detekterbara mängder metan på nattsidan."

Teamet tror att på grund av denna vinddrivna blandning är atmosfärens innehåll densamma runt hela planeten vilket inte var uppenbart från tidigare insamlad data från Hubble och Spitzerteleskopet.

Bild vikipedia (engelska) Illustration av Exoplaneten WASP-43b.

Den interplanetära rymden vid asteroiden Ryugu

 

162173 Ryugu eller (1999 JU3)är en Jordnära asteroid (trojan) som upptäcktes den 10 maj 1999 av LINEAR i Socorro County, New Mexico. Ryugu befinner sig i omloppsbana kring solen i det inre av solsystemet. Den har en diameter på 900 meter och innehåller stora mängder kol, som gör den till en av solsystemets allra mörkaste asteroider.

Den japanska sonden Hayabusa2 nådde asteroiden Ryugu den 27 juni 2018, samlade in prover under två lyckade landningar och sände sedan tillbaka  proverna till jorden i december 2020. Rymdfarkosten själv fortsätter nu sin resa genom rymden och planeras besöka  två andra asteroider 2029 och 2031.

Analyser av proverna som hämtats från asteroiden Ryugu av den japanska rymdorganisationen ESA:s rymdsond Hayabusa2 har avslöjat nya rön om den magnetiska och fysiska miljön i den interplanetära rymden runt asteroiden. Resultaten av studien, som genomförts av professor Yuki Kimura vid Hokkaido University och medarbetare vid 13 andra institutioner i Japan har publicerats i tidskriften Nature Communications.

I undersökningarna användes elektronvågor som penetrerade proverna för att avslöja detaljer om deras struktur och dess magnetiska och elektriska egenskaper en teknik som kallas elektronholografi.

Signaturerna för rymdvittring upptäcktes direkt vilket kommer att ge oss en bättre förståelse för några av de fenomen som förekommer i solsystemet, beskriver Kimura. Han förklarar att magnetfältets styrka i det tidiga solsystemet minskade när planeter bildades och att mätningar av restmagnetiseringen på asteroider kan ge information om magnetfältet i solsystemets allra tidigaste skeden.

Kimura tillägger: "I framtida arbete kan våra resultat också bidra till att avslöja den relativa åldern av ytor på atmosfärfria objekt och hjälpa till med den exakta tolkningen av fjärranalysdata som erhålls från dessa objekt."

Ett särskilt intressant fynd var att små mineralkorn som kallas framboids som består av magnetit, en form av järnoxid  helt hade förlorat sina normala magnetiska egenskaper. Forskarna föreslår att detta berodde på kollisioner mellan mikrometeoroider på mellan 2 och 20 mikrometer i diameter i hög hastighet . Framboider omgivna av tusentals metalliska järnnanopartiklar. Framtida studier av dessa nanopartiklar kommer förhoppningsvis att ge insikter om det magnetfältsförändringar som asteroiden har varit med om under eonerna

– Även om vår studie i första hand är för grundläggande vetenskapligt intresse och förståelse, kan den också hjälpa till att uppskatta graden av nedbrytning som sannolikt orsakat det rymddamm som träffar robotar eller bemannade rymdfarkoster med hög hastighet, beskriver Kimura.

Bild vikipedia på asteroiden Ryugu.

Skillnad av uppbyggnad i stjärnor i ett dubbelstjärnsystem

 

En dubbelstjärna eller binärt stjärnsystem är ett stjärnsystem som består av två stjärnor i stället för en enda som i vårt eget solsystem. Dubbelstjärnorna kretsar kring samma tyngdpunkt.

85 % av stjärnorna därute ingår i dubbelstjärnsystem (eller tre-fyrstjärnsystem) enligt nuvarande uppskattningar. Stjärnpar utvecklas tillsammans ur samma molekylmoln av de material som finns i detta. Astronomer förväntar sig därför att systemen(stjärnorna) har nästan identiska sammansättningar och så även deras planetsystem. Men i många system är det inte så. Föreslagna förklaringar till dessa olikheter är händelser som inträffade efter att stjärnorna utvecklats. Men nu har ett team av astronomer för första gången bekräftat att de faktiskt kan härstamma från tiden innan stjärnorna ens började bildas.

Teamet leddes av Carlos Saffe vid Institute of Astronomical, Earth and Space Sciences (ICATE-CONICET) i Argentina där teleskopet Gemini South i Chile användes och ena halvan av International Gemini Observatory, delvis finansierat av U.S. National Science Foundation som drivsav NSF NOIRLab. Med den nya, exakta Gemini High Resolution Optical SpecTrograph (GHOST) studerade teamet olika våglängder av ljus, (spektra) som avgavs från ett par jättestjärnor (binära) vilket avslöjade signifikanta skillnader i deras kemiska sammansättning.

Tidigare studier har föreslagit tre möjliga förklaringar till kemiska skillnader mellan stjärnor i ett dubbelstjärnsystem. Två förklaringar involverar processer som skulle inträffat långt senare i stjärnornas utveckling: atomic diffusion eller sedimentering av kemiska grundämnen i gradientskikt (förändringar i skiktet) beroende på varje stjärnas temperatur och ytgravitation; eller uppslukandet av en liten, stenig planet, vilket skulle introducera kemiska variationer i en stjärnas sammansättning.

Den tredje möjliga förklaringen går tillbaka till själva stjärnbildningen vilket tyder på att skillnaderna härstammar från ursprungliga områden med olikhet i molekylmolnet vari de bildades. Enkelt uttryckt, om molekylmolnet har en ojämn fördelning av kemiska grundämnen, kommer stjärnor som bildas i det molnet att ha olika sammansättningar beroende på vilka grundämnen som fanns tillgängliga på den plats där var och en av stjärnorna bildades. Hittills har studier kommit fram till att alla tre förklaringarna är troliga.

Nuvarande studie som med hjälp av de precisionsmätningar från ex GHOST-instrumentet samlar nu Gemini South nu in vilket innebär observationer av stjärnor i slutet av sin existens för att avslöja den miljö de kom till i, beskriver Martin Still, NSF:s programchef för International Gemini Observatory.  Detta ger oss möjlighet att utforska hur de förhållanden under vilka stjärnor bildas kan påverka hela deras fortsatta existens under miljoner eller miljarder år, tillägger han.

Tre konsekvenser av denna studie är av särskild betydelse. För det första ger dessa resultat en förklaring till varför astronomer ser dubbelstjärnor med så olika planetsystem. "Olika planetsystem kan betyda mycket olika planeter – steniga, jordliknande, isjättar, gasjättar – som kretsar kring sina stjärnor på olika avstånd och där potentialen att stödja liv kan vara mycket olika", beskriver Saffe.

För det andra utgör dessa resultat en avgörande utmaning för konceptet kemiskt innehåll – att använda kemisk sammansättning för att identifiera stjärnor som kommit från samma miljö eller stjärnmiljö – genom att visa att stjärnor med olika kemisk sammansättning kan ha samma ursprung (men inte behöver ha det).

Slutligen kommer observerade skillnader som tidigare tillskrivits nedslag av planeter på en stjärnas yta att behöva granskas eftersom de nu kan ses som att skillnaden har funnits där från stjärnans bildande.

Då det gäller att stjärnor kan bildades i gasmoln men ändå vara olikt uppbyggda är det inte konstigt, se på nebulosor dessa är inte kemiskt välblandade (påstår jag).

Bild vikipedia. Animation av ett binärt stjärnsystem som visar överföring av massa mellan stjärnorna.

Mysteriet med sönderfallande planetbanor

 

I en ny studie som publicerades den 29 april 2024 i The Astrophysical Journal Letters och är ett resultat av ett internationellt samarbete mellan University of Leeds, Northwestern University, USA, och Durham University varifrån studien leddes. har visats en mekanism som kan lösa ett långvarigt mysterium om sönderfallande planetbanor runt stjärnor som vår sol. I studien föreslås att stjärnors magnetfält spelar en avgörande roll för gravitationstidvatteneffekt vilket är ansvarigt för omloppsförfallet hos "heta Jupiter"-(exoplaneter).

Heta Jupitrar är massiva, gasformiga planeter som liknar vår Jupiter men som kretsar mycket nära sina solar och vilka bara tar några dagar för att fullborda ett varv runt sin sol.

Denna närhet utsätter både planeten och stjärnan för kraftfulla gravitationsvågor som påverkar planetbanan och ger tidvattenvågor  av gravitation vilket gör att planeterna långsamt rör sig in mot sin sol under miljontals till miljarder år tills planeten slutligen faller in i sin sol.

Nuvarande tidvattenteorier kan dock  inte helt förklara observationen av omloppsbanans sönderfall i  för WASP-12b , en het Jupiterliknande planet vars sönderfallande bana kommer att skicka den in i sin sol om några miljoner år.

En av författarna till studien, professor Adrian Barker, professor i tillämpad matematik vid School of Mathematics i Leeds, beskriver: "Observationen av att denna "heta Jupiter" är på väg in i sin sol och uppslukas inom några miljoner år, är en av de mest fascinerande upptäckterna inom exoplanetforskningen.

Nils de Vries, doktorand vid Leeds School of Mathematics och studiens andra författare, beskriver: "Det som verkligen är intressant med den här mekanismen är att den börjar först efter att stjärnan har nått en viss ålder.

– För närvarande är WASP-12b den enda planet som vi med säkerhet vet är på väg in i sin sol ---- Vår studie ger ett nytt sätt att visa att magnetfält djupt inne i stjärnan och gravitationstidvatteneffekten verkar i exoplanetsystem vilket kan förklara WASP-12b:s sönderfallande omloppsbana beskriver Nils de Vries och tillägger i studien att:

Med denna nya insikt kan vi förutsäga när vissa planeter kommer att starta denna process och våra upptäckter kommer att hjälpa till att vägleda astronomer som vill bevittna sönderfall av en omloppsbana, beskriver han.

Som jag förstår måste det (min teori) vara en gasplanet (jupiterliknande) och denna ska då  ligga på ett visst avstånd från sin sol för att gravitationtidvatteneffekt ska kunna uppkomma och planeten i en framtid hamna i solen. Utöver det är det som jag förstår förändringar av stjärnans magnetfält  över tid som ger effekten troligen i form av förändrad banhastighet för planeten som till slut ger effekten att denna far in i sin sol.

Bild vikipedia Skalenlig avbildning av solsystemets planeters omloppsbanor (medurs med start ovan till vänster).

En studie av kollisioner mellan neutronstjärnor och svarta hål

 

Ett svart hål är enligt den allmänna relativitetsteorin en koncentration av massa med ett så starkt gravitationsfält att ingenting, inte ens ljus, kan övervinna massans gravitation.

När en stjärna i slutet av sitt liv stöter bort sina yttre lager inträffar en gravitationskollaps då stjärnans kvarvarande inre delar imploderar. Om stjärnan är så stor att den kvarvarande massan motsvarar 1,4–3 solmassor övergår den i en supernova. Återstoden blir en neutronstjärna som består av tätt packade neutroner, och övrigt material, utspridda rester från supernovan.

Forskare vid University of Minnesota Twin Cities College of Science and Engineering ledde nyligen en studie med ett internationellt team som resulterade möjligheten till att förbättra upptäckten avgravitationsvågor.

Forskningen syftade till att skicka varningar till astronomer och astrofysiker inom 30 sekunder efter en upptäckt av en sådan vilket kan bidra till att förbättra förståelsen av neutronstjärnor och svarta hål och hur tunga grundämnen, inklusive guld och uran, bildas ( i tid och rum). Forskningen är en del av LIGO-Virgo-KAGRA (LVK) Collaboration, ett nätverk av gravitationsvågsinterferometrar över hela världen.

 Detta är den fjärde observationsomgången med Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) och den kommer att vara igång till och med februari 2025. Under de tre senaste observationsperioderna har forskare förbättrat detektionen från signaler av detta slag. Efter att denna fjärde observationskörning är klar kommer forskarna att fortsätta att se på insamlad data och göra ytterligare förbättringar av programvaran med målet att än snabbare skicka ut information då händelser av ovan slag sker .

Resultatet från ovan studie publicerades nyligen i Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America (PNAS), en referentgranskad, open access, vetenskaplig tidskrift. I den multiinstitutionella artikeln ingick förutom Toivonen även Michael Coughlin, biträdande professor vid School of Physics and Astronomy vid University of Minnesota.

LIGO finansieras av National Science Foundation och drivs av Caltech och MIT. Mer än 1 200 forskare och cirka 100 institutioner från hela världen deltar i arbetet genom LIGO Scientific Collaboration.

Bild vikipedia modell av en neutronstjärna.

ASA:s Deep Space Optical Communications-experiment och sonden Psyche

 

Medarbetade i NASA:s Deep Space Optical Communications-experimentet samverkade första gången nyligen med rymdfarkosten Psyches  kommunikationssystem  och lyckades överföra teknisk data till jorden.

NASA:s rymdfarkost Psyche sändes upp 13 oktober 2023 med syftet att undersöka den metallrika asteroiden Psyche som finns i asteroidbältet. Byråns demonstration av Deep Space Optical Communications-tekniken blev lyckad. Även om  farkosten inte förlitar sig enbart på detta slag av kommunikation som innebär optisk kommunikation för att skicka data har den nya tekniken nu visat att den klarar uppgiften. Efter att ha samverkat med Psyches radiofrekvenssändare visade laserkommunikationsdemonstrationen lyckat resultat då en kopia av teknisk data från mer än 226 miljoner kilometer bort från Jorden vilket är 11/2 gånger avståndet mellan jorden och solen blev en succé.

För mer och utförlig information om detta tekniska instrument för framtida datakommunikation se denna länk från NASA. 

I länken ovan ges en inblick i hur rymdfarkoster skulle kunna använda optiskkommunikation i framtiden, vilket möjliggör kommunikation med högre datahastighet av komplex vetenskaplig information samt högupplösta bilder och video till stöd för mänsklighetens nästa stora projekt att sända människor till Mars.

Bild vikipedia (engelska). Illustration av asteroiden Psyche gjord av NASA.

Galaxer utvecklades snabbare än man tidigare ansett.

 

Under ledning av Forskare vid Durham University för Extragalactic Astronomy har ett internationellt forskarlag hittat bevis på att stjärnor i stavformation  bildades i galaxer när universum endast var några miljarder år gammalt. Vi lever själva i en en sådan stavformation i vår Vintergatan.

Stavar är långsträckta remsor av stjärnor som finns i skiv- eller spiralgalaxer som vår Vintergata.

När stjärnstaplar utvecklas reglerar de stjärnbildningen i en galax och trycker in gas i galaxens centrala region. Deras närvaro visar forskarna att galaxerna har gått in i en stadgad, mogen lugnare fas.

Forskargruppen använde i studien James Webb Space Telescope (JWST) för sin upptäckt.

Tidigare studier som gjorts med det mindre kraftfulla rymdteleskopet Hubble har kunnat upptäcka stavbildande galaxer i en ålder av åtta - nio miljarder år (efter BigBang) medan Webbteleskopet kan se betydligt längre ut (och bak i tiden mer än 10 miljarder ljusår  bort till tiden då universum var endast några miljarder år gammalt. Universums ålder beräknas till ca 14 miljarder år.)  i rymden och därmed äldre galaxer. 

Av 357 observerade skivgalaxer såg forskarna att 20 procent av dessa hade stavformationer bestående av stjärnor – tre till fyra gånger fler hittades än vad Hubble observerat. Forskarna beskriver att det faktum att galaxer i det unga universum mognade mycket snabbare (blev till större galaxer) än man trott överraskar.

I det skedet skulle man kunna förvänta sig att universum skulle vara mycket turbulent med många kollisioner mellan galaxer och mycket gas som ännu inte omvandlats till stjärnor, men den senaste forskning tyder på att så inte var fallet.

Detta innebär att forskare kan behöva ompröva sina teorier om galaxernas utveckling i de tidiga stadierna av universums bildande.

Bild https://www.rawpixel.com/ Utsikt över Vintergatan över Cathedral Rock, sett från Cathedral Rock Trailhead på Back O' Beyond Road, Coconino National Park, Sedona, Arizona, 30 april 2017.