NASA:s Swift-satellit och AI blev avståndsmätare till avlägsnaste gammablixtarna

 

Astronomer använder numera AI för att mäta universums expansion.

Två nyligen genomförda studier under ledning av Maria Dainotti, gästprofessor vid UNLV:s Nevada Center for Astrophysics och biträdande professor vid National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ), införlivade flera maskininlärningsmodeller för att lägga till en ny nivå av precision till avståndsmätningar till gammablixtar (GRB) vilka är de mest ljusstarka och våldsamma explosionerna i universum. Då gammablixtar är så ljusstarka kan de observeras på flera avstånd – även i utkanten av det synliga universum – och hjälper astronomer i deras strävan att finna de äldsta och mest avlägsna stjärnorna.

Men på grund av den nuvarande teknikens begränsningar är det endast en liten andel av de kända gammablixtarna som har de observationsegenskaper som behövs för att hjälpa astronomer att beräkna hur långt bort de finns.

– Den här forskningen  flyttar fram gränserna för både gammastrålningsastronomi och maskininlärning, beskriver Dainotti. "Uppföljande forskning och innovation kommer att hjälpa oss att uppnå ännu mer tillförlitliga resultat och göra det möjligt för oss att besvara några av de mest angelägna kosmologiska frågorna, inklusive de tidigaste processerna i universum och hur universum utvecklats över tid."

I en av studierna använde Dainotti och Aditya Narendra (sistaårsdoktorand) vid Polens Jagellonska universitet flera maskininlärningsmetoder (AI) för att exakt mäta avståndet till gammablixtar som observerats av rymdteleskopet Swift UltraViolet/Optical Telescope (UVOT) och Subaruteleskopet inklusive markbaserade teleskop. Mätningarna baserades enbart på icke avståndsrelaterade gammablixtegenskaper.

Forskningsresultatet publicerades den 23 maj i tidskriften Astrophysical Journal Letters. "Resultatet av studien är så exakt att vi med hjälp av förutspått avstånd kan bestämma antalet gammablixtar i en given volym och tid (kallad hastigheten), vilket är mycket nära de faktiska observerade uppskattningarna", beskriver Narendra.

I en annan studie ledd av Dainotti och internationella samarbetspartners som varit framgångsrik i att mäta gammablixtavstånd med maskininlärning (med hjälp av data från NASA:s Swift X-ray Telescope (XRT)) av efterglöd från så kallade långa gammablixtar. Gammablixtar tros förekomma av olika slag. Långa gammablixtar inträffar när en tung stjärna når slutet av sitt liv och exploderar i en spektakulär supernova. En annan typ, känd som korta gammablixtar, uppstår när resterna av stjärnor ex neutronstjärnor smälter samman genom gravitationen och kolliderar med varandra.

En tredje studie, publicerad den 21 februari i Astrophysical Journal Letters under ledning av astrofysikern Vahé Petrosian och Dainotti, användes Swift-röntgendata för att undersöka gammablixthastighet – på små relativa avstånd som inte följer stjärnbildningshastigheten.

Studien, som publicerades den 26 februari 2024 i The Astrophysical Journal, Supplement Series, uppskattar på ett tillförlitligt sätt avståndet till 154 långa gammablixtar för vilka avståndet var okänt tidigare och ökar avsevärt populationen av kända avstånd till denna typ av blixtrar.

Bild vikipedia på Swift-satelliten.

Forntida koldioxid och kolmonoxidis upptäckt på transneptunska objekt

 

Ett transneptunskt objekt (TNO) är en himlakropp  som kretsar kring solen på ett större medelavstånd från solen än planeten Neptunus. Vi talar då om Kuiperbältet där det finns ca 70000 tramsneptuniska objekt (dvärgplaneter, asteroider och kometer).

Att bekräfta förekomsten av koldioxid och kolmonoxid på TNO:er öppnar många möjligheter att ytterligare studera och kvantifiera hur eller varför det förekommer där, beskriver Pinilla-Alonso som är medförfattare till studien och leder DiSCo-TNOs-programmet vari forskningen bedrevs.

– Upptäckten av  koldioxid på transneptunska objekt var spännande men än mer fascinerande var dess egenskaper, beskriver hon. – Det spektrala avtrycket av koldioxid avslöjade två distinkta ytsammansättningar i vårt prov. I vissa TNO:er blandas koldioxid med andra material som metanol, vattenis och silikater. Men i en annan grupp – där koldioxid och kolmonoxid är viktiga ytkomponenter – var den spektrala signaturen påfallande unik. Detta skarpa koldioxidavtryck liknar inget som observerats på andra himlakroppar i solsystemet eller replikerats i laboratoriemiljöer.

Det verkar nu klart att  koldioxid finns i överflöd och verkar isolerat från andra material, men förklarar inte bandformen, beskriver Pinilla-Alonso. Att förstå dessa koldioxidband är sannolikt knutet till deras unika optiska egenskaper och hur de reflekterar eller absorberar specifika färger av ljus beskriver hon.

Det är en vanlig teori att koldioxid kanske finns i TNO:er eftersom koldioxid finns i gasform i kometer, som är jämförbara i sammansättning, beskriver Pinilla-Alonso.

– I kometer observerar vi koldioxid som en gas som frigörs från sublimering av is på eller strax under ytan,(då dessa närmar sig solen på sin bana) beskriver hon. – Men eftersom koldioxid aldrig hade observerats på ytan av TNO:er var den allmänna uppfattningen att den var fångad under ytan. Våra senaste rön vänder upp och ner på denna uppfattning. Vi vet nu att koldioxid inte bara finns på ytan av TNO:er utan också är vanligare där än vattenis som vi tidigare trodde var vanligare. Detta avslöjande förändrar dramatiskt vår förståelse av sammansättningen av TNO:er och tyder på att de processer som påverkar ytorna är mer komplexa än vi insett.

De Prá började på UCF FSI 2022 som biträdande forskare. Han har tidigare tillbringat nästan fyra år som framstående postdoktor vid FSI. De Prá doktorerade i astronomi 2017 vid Observatório Nacional do Rio de Janeiro, Brasilien. Han arbetar med observationell planetvetenskap och använder flera mark- och rymdbaserade teleskop för att studera sambandet mellan olika små objektpopulationer.

De ansvariga i studien var. Pinilla-Alonso är professor vid FSI som varit medlem där sedan 2015. Hon doktorerade i astrofysik och planetvetenskap vid Universidad de La Laguna i Spanien. Pinilla-Alonso har också en delad utnämning som professor vid UCF:s institution för fysik och har lett många internationella observationskampanjer till stöd för NASA-uppdrag som New Horizons, OSIRIS-REx och Lucy.

Bild vikipedia. En illustratörs version av Kuiperbältet och Oorts kometmoln.

De första galaxerna uppkom i gas

Forskare har analyserat data från NASA:s James Webb Space Telescope och identifierat tre galaxer som troligen bildades när universum var 400 till 600 miljoner år gammalt. Webbs data visar att dessa galaxer är omgivna av gas som forskarna misstänker består De består nästan enbart av väte och helium. De första grundämnena som existerade i kosmos. Webbs instrument är så känsliga att de kunde upptäcka att det fanns  ovanligt mycket och tät gas omkring dessa galaxer. En gas som sannolikt gav bränslet till bildandet av de första stjärnorna som sedan samlades till galaxer.

"Dessa galaxer är som gnistrande öar i ett hav av neutral, ogenomskinlig gas", förklarar Kasper Heintz, huvudförfattare och biträdande professor i astrofysik vid Cosmic Dawn Center (DAWN) vid Köpenhamns universitet i Danmark. Utan Webb skulle vi inte kunnat observera dessa mycket tidiga galaxer än mindre förstå när de bildades eller av vad. I Webbs bilder ser galaxerna ut som svagt röda fläckar vilket är anledningen till att extra data o form av den  spektral undersöktes något sam var avgörande för teamets slutsatser.

 Dess spektra visar att ljus från dessa galaxer absorberas av stora mängder neutral vätgas. "Gasen måste vara mycket utbredd och täcka en mycket stor del av galaxen", beskriver Darach Watson, medförfattare och professor vid DAWN och tillägger. – Det tyder på att vi ser hur neutral vätgas samlas i koncentrationer av gas. Den gasen kom att svalna, klumpa ihop sig och bilda nya stjärnor.

Universum var en helt annan några hundra miljoner år efter big bang under en period för att sedan övergå i  återjoniseringens era. 

 Gasen mellan stjärnor och galaxer var i stort sett ogenomskinlig. Gas i hela universum blev helt genomskinlig först cirka 1 miljard år efter big bang då gasen tunnandes och och universum expanderat vidare. Galaxernas stjärnor bidrog till att värma upp och jonisera gasen runt dem vilket gjorde att gasen så småningom blev helt genomskinlig.

Men det återstår fler frågor att ta itu med. Var var gasen specifik? Hur mycket av den koncentrerades i galaxernas centrum – och hur mycket i deras utkanter? Är gasen bestående av enbart väte och helium eller innehåller den redan då tyngre grundämnen? Betydande forskning ligger framför forskarna. – Nästa steg är att bygga upp stora statistiska urval av galaxer och kvantifiera förekomsten och framträdandet av gas och  egenskaper i detalj, beskriver Heintz.

Studien har publicerats i tidskriften Science den 24 maj 2024

Bild https://www.pickpik.com/ 

En Venuslik planet med temperatur som Jordens är upptäckt

 

Den potentiellt beboeliga planeten Gliese 12b gör ett varv runt sin sol var 12,8:e dag. Planeten  är jämförbar i storlek med Venus och har en uppskattad yttemperatur på 42 °C vilket är lägre än de flesta av de cirka 5 000 exoplaneter som hittills bekräftats.

Den kan ha en jordliknande atmosfär, en som är mer lik Venus - som upplevde en skenande växthuseffekt som gjorde den till ett helveteshål på 400 °C, ingen atmosfär alls eller kanske en typ av atmosfär som inte finns i vårt solsystem. Den kretsar kring en kall röd dvärgstjärna som kallas Gliese 12. Solsystemet ligger nästan 40 ljusår från jorden i stjärnbilden Fiskarna.

– Gliese 12 b är  ett av de bästa målen för att studera om planeter av jordens storlek som kretsar kring svala stjärnor kan behålla sin atmosfär, ett avgörande steg för att öka vår förståelse för beboelighet på planeter i vår galax, beskriver Shishir Dholakia doktorand vid Centre for Astrophysics vid University of Southern Queensland i Australien.

Dholakia  ledde forskargruppen tillsammans med Larissa Palethorpe, doktorand vid University of Edinburgh och University College London.

Exoplanetens sol är ungefär 27 procent av vår sols storlek och har en yttemperatur som är cirka 60 procent av vår sols.

Avståndet mellan Gliese 12 (solen) och Gliese 12 b är 7 procent av avståndet mellan jorden och solen. Gliese 12 b får därför 1,6 gånger mer energi från sin sol än jorden från vår sol vilket innebär cirka 85 procent av vad Venus får från vår sol.

Denna skillnad i solstrålning är viktig eftersom den innebär att planetens yttemperatur är starkt beroende av dess atmosfäriska förhållanden. Som en jämförelse med Gliese 12 b:s uppskattade yttemperatur på 42°C har jorden en genomsnittlig yttemperatur på 15°C.

Gliese 12 b är en spännande planet som absolut behöver undersökas mer,

Bild vikipedia på Illustratörs intryck av Gliese 12 och dess planet Gliese 12b. Planeten den stora kroppen. Solsystemet finns i riktning mot stjärnbilden Fiskarna ca 39 ljusår bort från oss.

Ursprunget till solens magnetfält verkar finnas närmare dess yta än vad man trott.

 

I en artikel som publicerades i dagarna i Nature beskriver forskare vid MIT (från Massachusetts Institute of Technology), University of Edinburgh mfl  att solens magnetfält kan uppstå på grund av instabiliteten i solens yttersta lager.

Teamet genererade en exakt datamodell av solens yta och fann att när man simulerade vissa störningar eller förändringar i flödet av plasma (joniserad gas) inom de översta 5 till 10 procenten av solen var dessa ytförändringar tillräckliga för att generera realistiska magnetfältsmönster, med liknande egenskaper som astronomer har observerat på solen. Däremot gav deras simuleringar i djupare lager av solen mindre realistisk solaktivitet.

Resultaten tyder på att solfläckar och utbrott kan vara en produkt av ett grunt ytfält av magnetfält, snarare än ett fält som har sitt ursprung djupare in i solen något som forskare till stor del tidigare har antagit. För mer utförlig information om hur forskningen gick till se följande länk se följande länk från Massachusetts Institute of Technology. 

Bild Fredrik (min son).

Järnsnö i månen Europas hav.

 

 I en ny studie publicerad i tidskriften Proceedings of the National Academy of Sciences (2024) fördjupar sig Dr. John Senko, professor i geomikrobiologi vid UA, och och hennes medarbetare Dr. Doug LaRowe, docent i geovetenskap vid University of Southern California, i bioenergetiken i Jupiters fjärde måne Europamåne Europa i storlek  Europas hav i artikeln "Bioenergetics of Iron Snow Fueling Life on Europa".  Senko har med sofistikerade datormodellsimuleringar utforskat potentialen för olika former av bakteriell metabolism att frodas i det europeiska havet, inklusive järnreduktion, sulfatreduktion och metanogenes 

Iron snow är kristalliserade partiklar av järn som tros fällas ut genom den yttre kärnan på vissa jordiska planeter och månar då dess kärna långsamt svalnar, ungefär som snöflingor  på jorden.

Det som skiljer denna forskning åt är den innovativa "järnsnö"-modellen som föreslagits av Dr. Sahai och hennes team. Genom att dra paralleller till dräneringssystem för sura gruvor på jorden, erbjuder denna nya mekanism en rimlig förklaring till den ökade bakteriella primära produktiviteten som observerats i det europeiska havet. Genom att eliminera behovet av att transportera mycket reaktiva syrearter (ROS) från ytan till havsbotten, ökar järnsnömodellen inte bara sannolikheten för att upptäcka liv utan mildrar också de skadliga effekterna av ROS på biologiska molekyler.

Implikationerna av denna forskning är djupgående. Det kastar inte bara ljus över den potentiella livsmöjligheten i Europas hav utan det utökar också vår förståelse för de förhållanden som krävs för att liv ska trivas i extrem miljö. Den större mångfalden av mikrobiella metabolismer som identifierats av Dr. Sahai och hennes team tyder på en mängd potentiella biosignaturmolekyler som skulle kunna upptäckas vilket för oss ett steg närmare att lösa mysteriet med livet bortom jorden och sökandet efter detta.

Bild vikipedia (engelska) Europa, fotograferad av rymdfarkosten Juno, september 2022. Talrika mörka linjer korsar dess geologiskt unga yta.

Houston We Have a Podcast

 

"Houston We Have a PodcastHouston We Have a Podcast" är den officiella podcasten för NASA Johnson Space Center i Houston, Texas, Hemorten för NASA:s astronauter och Mission Control Center. 

Lyssna på de skarpaste hjärnorna i USA:s rymdorganisation – astronauter, ingenjörer, forskare och programledare – diskutera spännande ämnen inom teknik, vetenskap och teknik, vilka delar med sig av sina personliga berättelser och expertis av alla aspekter inom bemannade rymdfärder berättar här. 

Lär dig mer om hur det arbete som utförs kommer att hjälpa till att skicka människor vidare till månen och  Mars i Artemis-programmet.

Bild från NASA